Если вы уже окунулись в мир встроенных систем или самодельной электроники, то наверняка слышали о RP2040. Но что именно выделяет этот крошечный чип от Raspberry Pi среди множества микроконтроллеров? Выпущенный в 2021 году как «мозг» культового Raspberry Pi Pico, RP2040 незаметно стал фаворитом среди любителей, преподавателей и даже профессиональных инженеров. В этом подробном обзоре мы рассмотрим, почему это двухъядерное чудо переопределяет возможности бюджетных микроконтроллеров и как вы можете начать работать с ним уже сегодня.
Что такое RP2040?
RP2040 — это микроконтроллер (MCU), представленный Raspberry Pi Foundation. Он служит основным компонентом для Raspberry Pi Pico и других плат разработчика. Сейчас он продается на официальном сайте по цене 10 долларов.
Спецификация RP2040
Объяснение наименования RP2040
Название RP2040 отражает его основные характеристики:
Распиновка RP2040
Блок-схема RP2040
Поддержка разработки для RP2040
Официальная плата для разработки — Raspberry Pi Pico
Raspberry Pi Pico служит официальной платой разработчика для RP2040 и является отличным стартовым пунктом для разработчиков. Эта компактная плата размером всего 65 мм x 17 мм невероятно доступна по цене — всего 4 доллара, что делает ее доступной для широкого круга пользователей, от любителей с ограниченным бюджетом до студентов, изучающих мир микроконтроллеров.
Одним из больших преимуществ Raspberry Pi Pico является простота использования. Он имеет простую форму с рядом контактов GPIO с обеих сторон, четко обозначенных для легкой идентификации. Такая компоновка упрощает подключение внешних компонентов, таких как датчики, исполнительные механизмы или дисплеи. Например, подключение датчика температуры, такого как DHT11, к Pico так же просто, как подключение контакта данных датчика к одному из контактов GPIO на Pico, а также подключение питания и заземления.
Pico также имеет встроенный USB-разъем, который используется как для питания платы, так и для ее программирования. При подключении к компьютеру он отображается как устройство хранения данных, что позволяет легко программировать с помощью «перетаскивания». Например, если вы написали скрипт MicroPython или скомпилировали двоичный файл C/C++, вы можете просто скопировать файл на виртуальный диск Pico, и он начнет выполнять программу.
Языки программирования и фреймворки
from machine import Pin
import time
led = Pin(25, Pin.OUT)
while True:
led.value(1)
time.sleep(1)
led.value(0)
time.sleep(1)
Инструменты и IDE
Тонни
VS Code
Чипы RP2040 и RP2350
RP2040 и RP2350 — это микроконтроллеры, разработанные компанией Raspberry Pi. RP2040 был одной из первых моделей, а RP2350 — более совершенная последующая модель с расширенными функциями. Ниже приведено сравнение этих двух моделей:
| Характеристика | RP2040 | RP2350 |
|---|---|---|
| Архитектура ядер | Два ядра Arm Cortex-M0+ | Два ядра Arm Cortex-M33 или два ядра RISC-V Hazard3 |
| Тактовая частота | 133MHz | 150MHz |
| Встроенная SRAM | 264KB | 520KB |
| Функции безопасности | Базовые функции безопасности | Arm TrustZone, загрузка с проверкой подписи, SHA-256, аппаратный генератор случайных чисел и средства обнаружения сбоев |
| Периферийные интерфейсы | 2×UART, 2×SPI, 2×I2C, ADC, PWM, USB 1.1 | Расширенная периферия, дополнительные автоматы PIO, больше выводов GPIO и более высокая энергоэффективность |
| Варианты корпуса | Один вариант: QFN56 размером 7 × 7 мм | QFN60 размером 7 × 7 мм (RP2350A), 30 GPIO, или QFN80 размером 10 × 10 мм (RP2350B), 48 GPIO. Отдельные варианты RP2354A и RP2354B включают 2 МБ флеш-памяти в корпусе. |
RP2040 Board Selection and Debug Checklist
При изучении характеристик RP2040 или вопроса является ли Raspberry Pi микроконтроллеромважно отличать RP2040 от полноценного одноплатного компьютера Raspberry Pi. RP2040 — микроконтроллер, используемый на Raspberry Pi Pico; при проверке платы нужно учитывать внешнюю память QSPI, загрузку через USB, допустимые напряжения GPIO и доступ к отладке.
Проверка платы
- RP2040 подходит для детерминированного управления, двухъядерной прошивки и гибкой периферии PIO, но не является прикладным процессором для запуска Linux.
- До окончательного утверждения распиновки проверьте объём внешней флеш-памяти, запас стабилизатора 3,3 В и защиту цепи питания USB.
- Предусмотрите удобный доступ к RUN, SWDIO, SWCLK, USB D+/D- и основным линиям питания, чтобы при запуске платы не приходилось припаивать временные провода.
Контрольный список
- Если ADC, PWM, UART и PIO используют общие ресурсы, проверьте источник тактирования, способ восстановления загрузки и процедуру программирования флеш-памяти.
- Зафиксируйте необходимость согласования уровней с периферией на 5 В: выражение микроконтроллер в Raspberry Pi может создавать неверное представление о допустимых напряжениях на входах и выходах.
- Перед выпуском в производство сравните измеренный ток, обнаружение USB и работу GPIO под нагрузкой с опубликованными характеристиками RP2040.
Заключение
В заключение, RP2040 — это замечательный микроконтроллер, который оказал значительное влияние на мир встраиваемых систем и разработку электроники. Приглашаем вас поделиться своим мнением или опытом!
