Raspberry Pi представляет новый микроконтроллер RP2350 и плату разработки Pico 2 с поддержкой RISC-V

Январь 2021 года был богат на события в истории Raspberry Pi. Сначала производители наших любимых одноплатных компьютеров, Raspberry Pi LTD, выпустили собственную плату на базе микроконтроллера, Raspberry Pi Pico, и что самое интересное, она стоила всего $4.

В 2022 году появилось неожиданное обновление Pico в виде Raspberry Pi Pico W, где W представляет Wi-Fi и Bluetooth-соединение, и стоит всего $8!

Сейчас август 2024 года, и сегодня у нас есть Raspberry Pi Pico 2 стоимостью $5, объявленный для общего продажи, и хотя он может выглядеть очень похожим на оригинальный Raspberry Pi Pico, Raspberry Pi Pico 2 работает на новой системе на кристалле (SoC), которая распознает два процессора в одном корпусе!

RP2350 - это высокопроизводительный микроконтроллер с двухъядерным процессором Arm Cortex M33 или двухъядерным процессором RISC-V Hazard3.

Да, это первый продукт Raspberry Pi, который работает на базе процессора RISC-V. Может ли это стать началом появления большего числа продуктов Raspberry Pi на базе RISC-V?

Соучредитель и генеральный директор Raspberry Pi Эбен Аптон не исключает такой возможности. Однако маловероятно, что RISC-V будет предложен в линейке Raspberry Pi SBC в ближайшее время.

Но кто знает, возможно, когда-нибудь?

Результаты перевода

Давайте обратим внимание на настоящего монстра в этом вопросе -  Raspberry Pi Pico 2 не имеет ни Wi-Fi, ни Bluetooth-соединений.

Хорошая новость заключается в том, что Raspberry Pi Pico W 2 появится в этом году. Так что надеемся, что он будет стоить меньше $10.

Это не полный обзор. На момент написания этой статьи программное обеспечение, поддерживающее Raspberry Pi Pico 2, еще не совсем готово. Поддержка MicroPython для RISC-V CPU еще не доработана, и прошивка для MicroPython все еще является превью-версией. Разработка CircuitPython продолжается, и вся команда разработчиков работает в репозиториях GitHub, чтобы заставить его работать.

Это означает, что не будет никаких оценок или вердиктов. Как только программная поддержка будет готова, мы вернемся к Pico 2 и заполним все данные о производительности и энергопотреблении, а также углубимся в RISC-V CPU.

Технические характеристики Raspberry Pi Pico 2

Характеристики	Raspberry Pi Pico 2	Raspberry Pi Pico
SoC	RP2350, двухъядерный Arm Cortex M33 или двухъядерный RISC-V Hazard3 с тактовой частотой до 150 МГц	RP2040, двухъядерный Arm Cortex M0+ с тактовой частотой до 133 МГц
SRAM оперативная память	520 KB	264 KB
Флеш-память	4MB QSPI	2MB QSPI
Безопасность	Arm Trust Zone, 8KB OTP, Secure Boot	Отсутствует
Wi-Fi / Bluetooth	Отсутствует	Отсутствует (Pico W имеет)
Поддержка языков	MicroPython, CircuitPython, C, C++	MicroPython, CircuitPython, C, C++
USB Интерфейс	USB 1.1 Device and Host	USB 1.1 Device and Host
Уровень логики GPIO	3.3V	3.3V
GPIO	26 x Digital IO 4 x 12-битный АЦП (Аналоговые пины) 2 x UART, 2 x I2C, 2 x SPI, 24 x PWM	26 x Digital IO 3 x 12-битный АЦП (Аналоговые пины) 2 x UART, 2 x I2C, 2 x SPI, 16 x PWM

Pico 2 имеет примерно в два раза больше оперативной памяти, чем его предшественник, и в два раза больше флеш-памяти. Флеш-память по-прежнему отделена от SoC, но теперь имеется 8 КБ памяти на кристалле, зарезервированных для новой функции Arm TrustZone. Тактовая частота центрального процессора увеличена на 17 МГц по сравнению с оригинальным Pico, но вы можете разогнать процессор Pico всего лишь двумя строками MicroPython. Реальное увеличение производительности заключается в том, как Arm Cortex M33 работает по сравнению со старым Cortex M0+, и это еще предстоит выяснить.

Особенности	Raspberry Pi Pico 2	Raspberry Pi Pico
Программируемые IO	12 PIO StateMachines	8 PIO StateMachines
Встроенный светодиод	GPIO 25	GPIO 25
Питание	1.8 до 5.5V через Micro USB или VSYS	1.8 до 5.5V через Micro USB или VSYS
Режим сна MCU	<10uA	100uA

Raspberry Pi Pico 2 и старые Raspberry Pi Pico и Pico W имеют общую особенность - они имеют одинаковое расположение GPIO. Это означает, что лучшие аксессуары для Raspberry Pi Pico должны просто работать. Будет ли так, мы узнаем это немного позже.

Pico 2 также имеет монтажные отверстия, как и предыдущие платы. Это означает, что Pico 2 может быть установлена на поверхность и припаяна к печатной плате.

Raspberry Pi Pico 2 использует тот же разъем micro USB для подключения питания и передачи данных. Использование того же разъема и расположения GPIO, что и в предыдущем Pico, имеет смысл. Это означает, что продукты, разработанные на основе предыдущих плат, должны работать с Pico 2.

RP2350 теперь обеспечивает архитектуру безопасности, которая построена с использованием Arm TrustZone для Cortex-M. Имеется защищённая загрузка, 8 КБ OTP-антифриз, который можно использовать для хранения ключей, ускорение SHA-256, аппаратный генератор TRNG (True Random Number Generator) и быстрые детекторы сбоев. Что это все означает?

Это означает, что если вам нужны дополнительные функции безопасности в вашем проекте или продукте, то RP2350 имеет их в аппаратном обеспечении.

Arm против RISC

Сравним RP2350 и RP2040 на SoC

Характеристика	RP2350	RP2040
Ядра	2 x Dual-Core	Dual-Core
Архитектура ядра	32-bit ARM Cortex-M33 или 32-bit RISC-V Hazard3	32-bit ARM Cortex-M0+
Тактовая частота CPU	Гибкий генератор до 150 МГц	Гибкий генератор до 133 МГц
Оперативная память (RAM)	520 КБ	264 КБ
Размер флеш-памяти	Поддерживает до 16 МБ внешней QSPI	Поддерживает до 16 МБ внешней QSPI
Доступ к памяти	12 x DMA	12 x DMA
Безопасность	Arm TrustZone, 8KB OTP, Secure Boot	Отсутствует
Напряжение MCU	3.3V	3.3V
GPIO	30 x Digital IO 4 x 12-битный ADC (Аналоговые пины) 2 x UART, 2 x I2C, 2 x SPI, 24 x PWM	30 x Digital IO 3 x 12-битный ADC (Аналоговые пины) 2 x UART, 2 x I2C, 2 x SPI, 16 x PWM

RP2350 имеет два двоядерных процессорных ядра. Первый - Arm Cortex-M33, который также использует фреймворк Arm TrustZone. Второй - RISC-V Hazard3, первый процессор RISC-V, используемый в продуктах Raspberry Pi.

Возможно, мы не увидим этот процессор с открытым исходным кодом в основной линейке плат Raspberry Pi, но он указывает на возможное направление развития Raspberry Pi в будущих платах Pico.

RISC-V Hazard3 CPU должен предложить производительность где-то между оригинальным Arm Cortex M0+ в Pico и новым Arm Cortex M33 в Pico 2. Но где именно он находится, мы пока не можем определить. Согласно Raspberry Pi, процессор RISC-V доступен через C, но не через MicroPython. Согласно текущему закрытому репозиторию на GitHub, вы можете передать "платформу" CMake, чтобы собрать файл UF2 вашего проекта для процессоров Arm или RISC-V.

Тестирование продолжается, и когда появится новая информация, мы обязательно сообщим о результатах. Пока что мы не можем предоставить бенчмарки, показывающие производительность этих двух процессоров по сравнению со старым Cortex M0+, используемым в RP2040 Raspberry Pi Pico. Программное обеспечение все еще отстает от аппаратного.

Дополнительные возможности Raspberry Pi Pico

Однако, есть и  хорошие новости. Поскольку Pico и Pico 2 имеют одинаковое 40-контактное расположение GPIO, мы можем использовать дополнительные модули, разработанные для старых плат, но с одним нюансом. Программное обеспечение. Если вы хотите подключить I2C, SPI, UART или другие типы дополнений, вам нужно быть готовым к работе.

Если вы подключите OLED-дисплей (128 x 64 пикселя) к интерфейсу I2C и установите модуль SSD1306, вы сможете выводить на экран текст и изображения.

Если ваш модуль немного экзотичнее, например, один из комплектов Pimoroni, то вам понадобятся модули для этой конкретной платы. Например, тестировщики Pico Display 2.0 столкнулись с проблемой - в публичном каталоге GitHub не было ни одного модуля. Pimoroni любезно предоставили предварительную версию своей прошивки на MicroPython, и теперь есть подтверждение, что Pico Display 2.0 работает с Pico 2. Pimoroni выпустит обновленную версию своего пакета MicroPython, и она должна быть доступна очень скоро.

Что насчет чего-то "попроще"? Возможно, платы, которые не используют специализированные модули или протоколы? Pico Motor Driver от Kitronik - это простая плата, которая, по сути, предоставляет драйверы двигателей H-моста, управляемые с помощью GPIO. Используя ШИМ, мы можем устанавливать скорость двигателей постоянного тока и относительно легко управлять шаговыми двигателями. Подтверждено, что эта плата работает с Pico 2 без изменений в коде устройства.

Больше скорости, меньше энергии?

Arm Cortex M33 значительно мощнее процессора M0+, по крайней мере на бумаге, но это не означает, что он потребляет много энергии. Согласно документации, RP2350 в спящем режиме потребляет менее 10 мкА. Как это в сравнении с RP2040? RP2040 потребляет около 100 мкА в спящем режиме, что в десять раз больше, чем RP2350! Согласитесь, эти цифры обнадеживают!

Выводы:

Несколько дней назад Raspberry Pi Pico 2 стала общедоступной. Для любого производителя новый продукт так или иначе наполнен исправлениями и обновлениями для устранения проблем, которые неизбежно выявляют пользователи.

Купили бы мы Raspberry Pi Pico 2 прямо сейчас? За $5 мы уверены, что программное обеспечение догонит и ошибки будут исправлены. Но прежде чем мы сможем вынести окончательное решение, нам нужно будет получить доступ ко всем аспектам этой новой платы, так что давайте наберемся терпения и немного подождем.