2021年01月22日
我們最喜歡的許多項(xiàng)目,從黃瓜分揀機(jī)到高空氣球,都將樹莓派連接到了物理世界:樹莓派上運(yùn)行的軟件讀取傳感器,執(zhí)行計(jì)算,網(wǎng)絡(luò)對(duì)話及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。這種橋接軟件和硬件世界的能力為樹莓派持久流行做出了貢獻(xiàn),迄今為止已售出3700萬臺(tái)。
但是樹莓派也有局限性:即使在最低功率模式下,樹莓派Zero功耗約100毫瓦;樹莓派本身不支持模擬輸入。盡管可以在樹莓派上運(yùn)行“裸機(jī)”軟件,但是在像Linux這樣的通用操作系統(tǒng)下運(yùn)行的軟件卻不太適合單個(gè)I/O引腳的低延遲控制。
許多業(yè)余愛好者和工業(yè)應(yīng)用程序都將樹莓派與微控制器配對(duì)使用。其中樹莓派負(fù)責(zé)繁重的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)訪問和存儲(chǔ),而微控制器則處理模擬輸入和低延遲I / O,有時(shí)還提供低功耗的待機(jī)模式。
到目前為止,我們還無法找到一種方法來制作自己的引人注目的微控制器級(jí)產(chǎn)品。要制造我們真正想要制造的產(chǎn)品,首先我們必須學(xué)習(xí)制造自己的芯片。
如今,似乎每個(gè)水果公司都在制造自己的芯片,我們也不例外。RP2040建立在我們從產(chǎn)品Sense HAT到樹莓派400使用其他微控制器的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,這是我們內(nèi)部芯片團(tuán)隊(duì)多年努力的結(jié)果。
RP2040有三個(gè)主要設(shè)計(jì)目標(biāo):高性能,尤其是整數(shù)工作負(fù)載;靈活的I/O,使我們可以與幾乎所有外部設(shè)備進(jìn)行通訊;以及低成本,以消除進(jìn)入壁壘。我們最終獲得了一個(gè)功能強(qiáng)大的芯片,Die面積僅為2平方毫米,采用40 nm工藝,封裝尺寸為7×7 mm QFN-56封裝中。
RP2040具有:
雙核Arm Cortex-M0+ @133MHz
264KB片上RAM
通過專用QSPI總線支持多達(dá)16MB的片外閃存
DMA控制器
內(nèi)插器和整數(shù)除法器外設(shè)
30個(gè)GPIO引腳,其中4個(gè)可用作模擬輸入
2個(gè)UART,2個(gè)SPI控制器和2個(gè)I2C控制器
16×PWM通道
1個(gè)USB 1.1控制器和PHY,具有主機(jī)和設(shè)備支持
8個(gè)樹莓派可編程I / O(PIO)狀態(tài)機(jī)
具有UF2支持的USB大容量存儲(chǔ)啟動(dòng)模式,支持拖放式編程
樹莓派Pico是基于RP2040設(shè)計(jì)的低成本開發(fā)板。它包括RP2040、2MB閃存和一個(gè)支持1.8-5.5V輸入電壓的電源芯片。這使您可以從多種來源為Pico供電,包括兩種三個(gè)串聯(lián)的AA電池,或單個(gè)鋰離子電池。
Pico提供了一個(gè)按鈕和一個(gè)LED,該按鈕可在引導(dǎo)時(shí)進(jìn)入U(xiǎn)SB大容量存儲(chǔ)模式(也可作為常規(guī)輸入)。RP2040上30個(gè)GPIO引腳中的26個(gè)(包括四個(gè)模擬輸入中的三個(gè))在0.1英寸間距的焊盤上??蓪⒔宇^連接器焊接到這些焊盤上,或者利用其cast形邊緣將Pico直接焊接到載板上。量產(chǎn)型客戶還可以購(gòu)買到卷帶型產(chǎn)品。
Pico PCB布局是與RP2040芯片和封裝共同設(shè)計(jì)的,我們對(duì)它的結(jié)果感到非常滿意:兩層PCB帶有堅(jiān)固的接地層和GPIO分支。
我們對(duì)RP2040的期望不僅是生產(chǎn)最好的芯片,而且是用最好的文檔支持該芯片。一年前加入我們的Alasdair Allan監(jiān)督了整個(gè)工程團(tuán)隊(duì)的巨大努力,以簡(jiǎn)單,易于理解的示例記錄設(shè)計(jì)的各個(gè)方面,以幫助您充分利用Raspberry。
為了幫助您充分利用Pico,Gareth Halfacree和Ben Everard編寫了“樹莓派Pico上的MicroPython入門”指南,對(duì)于初次接觸微控制器的初學(xué)者來說是理想的選擇。
樹莓派 Foundation的同事還制作了一個(gè)教育項(xiàng)目,以幫助簡(jiǎn)化樹莓派Pico的開發(fā)難度。
在過去的幾個(gè)月中,我們一直與Adafruit,Arduino,Pimoroni和Sparkfun的朋友合作,為樹莓派 Pico以及在RP2040平臺(tái)上構(gòu)建的各種其他電路板創(chuàng)建配件。以下這些只是今天可以購(gòu)買或預(yù)訂的一些產(chǎn)品。
Feather RP 2040開發(fā)板可以將RP 2040融入數(shù)百種開發(fā)板的Feather生態(tài)系統(tǒng)中。開發(fā)板尺寸為2″ × 0.9″,具有USB C,電池充電,4MB QSPI閃存,STEMMA QT I2C連接器和可選的SWD調(diào)試端口。大量的GPIO可與任何Feather Wing配合使用,以及數(shù)百個(gè)可即插即用的Qwiic / QT / Grove傳感器。
Itsy Bitsy RP 2040是超小型開發(fā)板,但是它仍然具有許多GPIO,4MB的QSPI閃存,啟動(dòng)和重置按鈕,內(nèi)置的RGB NeoPixel,甚至還有5V輸出邏輯引腳,因此非常適合Neo Pixel項(xiàng)目。
Arduino是市場(chǎng)上最受歡迎的產(chǎn)品之一,現(xiàn)在也引入了RP2040系列:Arduino Nano。Arduino Nano RP2040 Connect將RP2040的功能與高質(zhì)量的MEMS傳感器(9軸IMU和麥克風(fēng)),高效的電源管理,強(qiáng)大的WiFi /藍(lán)牙模塊和ECC608加密芯片相結(jié)合,使任何人都能創(chuàng)建安全的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
PicoSystem是基于RP2040的手柄模型開發(fā)板。它帶有一個(gè)簡(jiǎn)單,快速的軟件庫(kù),以及一些游戲Demo。或者只是將其插入U(xiǎn)SB,然后將樹莓派Verse中的軟件直接移植過來。
Pico Explorer通過提供更多的周邊,減少硬件學(xué)習(xí)者的負(fù)擔(dān)。它提供了輕松的擴(kuò)展功能。
Thing Plus–RP2040是一款低成本、高性能的板卡,具有靈活的數(shù)字接口。該板具有Feather兼容的Thing Plus外形尺寸和18個(gè)GPIO引腳,提供SD卡插槽,16MB閃存,JST單電池連接器(帶有充電電路和電量計(jì)傳感器),可尋址的WS2812 RGB LED,JTAG PTH引腳,安裝孔和Qwiic連接器,用于添加來自SparkFun快速連接的I2C設(shè)備。
MicroMod RP2040是SparkFun的MicroMod模塊化接口系統(tǒng)的一部分。MicroMod M.2連接器可輕松地將RP2040開發(fā)板與MicroMod載板連接,從而為項(xiàng)目提供所需的輸入和輸出。
Pro Micro RP2040支持USB,它具有WS2812B可尋址LED,啟動(dòng)按鈕,重置按鈕,Qwiic連接器,USB-C和帶齒墊。
可以說,我們?cè)趧?chuàng)建樹莓派 Pico方面已經(jīng)走了很長(zhǎng)的路。芯片開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的業(yè)務(wù),需要許多不同人才的支持。以下是為RP2040和樹莓派 Pico項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)的人員的不完整列表:
Dave Akerman, Sam Alder, Alasdair Allan, Aivar Annamaa, Jonathan Bell, Mike Buffham, Dom Cobley, Steve Cook, Phil Daniell, Russell Davis, Phil Elwell, Ben Everard, Andras Ferencz, Nick Francis, Liam Fraser, Damien George, Richard Gordon, F Trevor Gowen, Gareth Halfacree, David Henly, Kevin Hill, Nick Hollinghurst, Gordon Hollingworth, James Hughes, Tammy Julyan, Jason Julyan, Phil King, Stijn Kuipers, Lestin Liu, Simon Long, Roy Longbottom, Ian Macaulay, Terry Mackown, Jon Matthews, Nellie McKesson, Rod Oldfield, Mark Owen, Mike Parker, David Plowman, Dominic Plunkett, Graham Sanderson, Andrew Scheller, Serge Schneider, Nathan Seidle, Vinaya Puthur Sekar, Mark Sherlock, Martin Sperl, Mike Stimson, Ha Thach, Roger Thornton, Jonathan Welch, Simon West, Jack Willis, Luke Wren, David Wright.
我們還要感謝Sony Pencoed和Sony Inazawa,Microtest和IMEC的朋友為這一項(xiàng)目得以實(shí)現(xiàn)所提供的幫助。