Raspberry Pi Foundation đã ra mắt nhiều thứ hơn là chỉ các bảng SBC, với một số tiện ích bổ sung phần cứng thú vị. Có lẽ một cái không được biết đến nhiều như Raspberry Pi, điều quan trọng là phải xử lý chip RP2040, một thiết bị thú vị dành cho những nhà sản xuất quan tâm đến AI và học máy.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận sâu về vấn đề này. sự bổ sung hoàn hảo cho SBC nổi tiếng.
RP2040 là gì?
Raspberry Pi Ltd đã thiết kế một mạch có tên RP2040, được giới thiệu vào tháng 2021 năm 2040 như một phần của bo mạch Raspberry Pi Pico SBC mới mà đơn vị này tung ra thị trường. Con chip RP32 này không gì khác hơn là một con chip vi điều khiển XNUMX bit có lõi kép ARM Cortex-M0+.
ARM Cortex-M0+ là lõi CPU được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng trong hệ thống nhúng và vi điều khiển. Kiến trúc 32 bit của nó mang lại hiệu suất được cải thiện so với kiến trúc 8 bit hoặc 16 bit. Ngoài ra, nó còn nổi bật vì là bộ xử lý tiêu thụ ít năng lượng, lý tưởng cho các thiết bị chạy bằng pin và các ứng dụng khác yêu cầu tiết kiệm năng lượng.
Lõi này sử dụng các phần mở rộng lệnh Thumb-2, sự kết hợp của các lệnh 16 bit và 32 bit để cải thiện mật độ và hiệu suất mã trong các ứng dụng bị hạn chế về bộ nhớ. Với quy trình ba giai đoạn, nó đạt được hiệu quả thực thi các lệnh, duy trì sự cân bằng giữa hiệu suất và mức tiêu thụ điện năng.
ARM Cortex-M0+ kết hợp một xử lý ngắt hiệu quả để quản lý các sự kiện và nhiệm vụ theo thời gian thực một cách hiệu quả. Được thiết kế để mang lại hiệu suất hợp lý với chi phí cạnh tranh, lõi này thường được triển khai trong các bộ vi điều khiển được sử dụng trong nhiều thiết bị nhúng khác nhau, từ hệ thống điều khiển đến thiết bị gia dụng và thiết bị y tế.
Do đó, nó trở thành bộ vi điều khiển đầu tiên được thiết kế bởi Raspberry Pi, mặc dù lõi IP được thiết kế hoàn toàn bởi Arm. Chi phí thấp cho phép nó được tích hợp vào Raspberry Pi Pico SBC, với mức giá chỉ khoảng 4 USD, vì IC chỉ có giá 1 USD.
Chip RP2040 này có thể được lập trình để hoạt động bằng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau. Một trong số đó có thể là trình biên dịch ARM, C, C++ khác, PASCAL miễn phí, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada, v.v. Hơn nữa, đó là nơi thu hút sự chú ý nhất, nó đủ mạnh để chạy TensorFlow Lite cho các ứng dụng AI.
Tiếp tục với chủ đề RP2040, phải nói rằng con chip này đã được tích hợp vào một số bo mạch SBC của nhiều nhà sản xuất khác nhau, chẳng hạn như Adafbean, Arduino, SparkFun, Pimoroni, v.v. Trên Raspberry Pi, nó cung cấp các tính năng quan trọng với mức giá thấp. Ví dụ: nó đã được sử dụng cho Raspberry Pi Pico và Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro, v.v.
Thông số kỹ thuật RP2040
Khi Thông số kỹ thuật RP2040, chúng ta có thể tìm thấy những điều sau:
- Chip được sản xuất bằng nút hoặc quy trình 40 nm trong xưởng đúc TSMC.
- Được đóng gói theo loại QFN 7x7mm với 56 tiếp điểm và để gắn trên bề mặt hoặc SMD.
- CPU lõi kép ARM Cortex-M0+ tốc độ 133 Mhz, có hỗ trợ ép xung. Mỗi lõi có một ước số nguyên ngoại vi và hai bộ nội suy.
- Nó triển khai bộ nhớ SRAM nhanh có dung lượng 264 KB, với 6 ngân hàng độc lập, bốn ngân hàng 64 KB và hai ngân hàng 4 KB.
- Nó không có bộ nhớ flash hoặc EEPROM bên trong, do đó, sau khi thiết lập lại hoặc tắt máy, bộ tải khởi động sẽ bị mất và sẽ được tải thông qua phần sụn bên ngoài.
- Bộ điều khiển bus QSPI, hỗ trợ bộ nhớ flash ngoài lên tới 16 MB.
- DMA hoặc bộ điều khiển truy cập bộ nhớ trực tiếp.
- Thanh ngang AHB, được kết nối đầy đủ.
- LDO (Bộ điều chỉnh độ sụt thấp) được tích hợp trên chip và có thể lập trình để tạo ra điện áp lõi.
- PLL kép được tích hợp vào chip để tạo ra xung nhịp lõi và cả tần số USB.
- 30 GPIO với 4 là tùy chọn sử dụng đầu vào analog.
- Hỗ trợ ngoại vi với bộ điều khiển: 2x UART, 2x SPI, 2x I2C, 16xPWM, USB 1.1, PHY và 8 PIO hoặc các chân đầu ra có thể lập trình cho trạng thái máy.
Công dụng hoặc ứng dụng
Chip RP2040 đã trở thành nền tảng của nhiều dự án và sản phẩm nhờ tính linh hoạt và khả năng vượt trội của nó. Đã tìm thấy ứng dụng trên nhiều loại thiết bị và hệ thống nhúng, mở ra nhiều khả năng cho những người dùng khác nhau.
Một trong những ứng dụng phổ biến của nó là trong lĩnh vực phát triển dự án điện tử, được những người đam mê và chuyên gia đặc biệt đánh giá cao trong việc tạo ra các thiết bị tùy chỉnh nhờ chi phí thấp và khả năng xử lý. Ngoài ra, nó còn có tác động đáng kể đến giáo dục khoa học máy tính, được sử dụng trong môi trường giáo dục để dạy các khái niệm về lập trình và phần cứng, cung cấp cho sinh viên những kiến thức thực tế về khoa học máy tính.
Trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển, RP2040 đã được tích hợp vào các hệ thống như thiết bị nhà thông minh và các dự án tự động hóa công nghiệp, tương tác với các cảm biến và bộ truyền động để điều khiển và giám sát môi trường. Nó cũng đã tìm thấy các ứng dụng trong chế tạo robot, đóng vai trò là bộ não của robot và phương tiện tự hành, với khả năng bổ sung để chạy TensorFlow Lite để triển khai máy học.
Tính linh hoạt của RP2040 được nhấn mạnh trong quá trình phát triển tạo mẫu nhanhtạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra nhanh chóng các sản phẩm và công nghệ mới. Tính hữu ích của nó còn mở rộng đến Internet of Things (IoT), nơi nó được sử dụng trong các thiết bị kết nối với mạng để thu thập dữ liệu và gửi thông tin lên đám mây nhờ kích thước nhỏ gọn và hiệu quả sử dụng năng lượng.
Ngoài ra, RP2040 được tích hợp vào các dự án hợp tác và nguồn mở, thúc đẩy cộng đồng mở phần cứng. Từ các ứng dụng giải trí đến các dự án nghệ thuật tương tác, RP2040 đã trở thành lựa chọn phổ biến trong lĩnh vực giải trí theo sở thích và sáng tạo.