Raspberry Pi는 $4 보드와 함께 자체 MCU를 설계합니다.

Raspberry Pi는 자체 마이크로컨트롤러(MCU)인 RP2040을 설계했으며 C 및 MicroPython으로 프로그래밍할 수 있는 새로운 MCU인 Raspberry Pi Pico를 기반으로 하는 새로운 $4 보드를 출시했습니다.

RP2040은 264KB 내부 RAM과 최대 16MB 오프칩 플래시를 지원하는 듀얼 코어 Arm Cortex-M0+ 프로세서를 갖추고 있습니다. 유연한 I/O 옵션에는 I2C, SPI 및 프로그래밍 가능한 I/O(PIO)가 포함됩니다. Raspberry Pi의 최고 운영 책임자인 James Adams는 블로그에서 “RP2040에 대한 세 가지 주요 설계 목표가 있었습니다. 유연한 I/O로 거의 모든 외부 장치와 통신할 수 있습니다. 물론 진입 장벽을 없애기 위한 저렴한 비용. 우리는 2제곱밀리미터의 40nm 실리콘을 포함하는 7 × 7mm QFN-56 패키지에 이 모든 것을 집어넣은 믿을 수 없을 정도로 강력한 작은 칩을 얻었습니다.”

그는 6개의 독립적인 RAM 뱅크와 버스 패브릭의 핵심에 완전히 연결된 스위치를 사용하여 코어와 DMA 엔진이 경합 없이 병렬로 실행되도록 쉽게 배열할 수 있다고 덧붙였습니다. 또한 Cortex-M0+에는 부동 소수점 장치가 없기 때문에 Raspberry Pi는 Qfplib 라이브러리 작성자인 Mark Owen에게 최적화된 부동 소수점 함수를 의뢰했습니다. 이는 동등한 GCC 라이브러리보다 훨씬 빠르며 모든 RP2040 기반 제품에서 사용이 허가되었습니다.

Adams는 "2개의 빠른 코어와 많은 양의 온칩 RAM을 갖춘 RP2040은 머신 러닝 애플리케이션을 위한 훌륭한 플랫폼입니다. 고급 사용자를 위해 완전한 C SDK, GCC 기반 도구 체인 및 Visual Studio Code 통합을 제공합니다. 초보자와 고급 언어를 선호하는 기타 사용자를 위해 MicroPython의 제작자인 Damien George와 협력하여 RP2040용으로 세련된 포트를 구축했습니다. 혁신적인 PIO 하위 시스템을 포함하여 칩의 모든 하드웨어 기능을 노출합니다. 그리고 우리 친구 Aivar Annamaa가 인기 있는 Thonny IDE에 RP2040 MicroPython 지원을 추가했습니다.”

Adam은 자신의 블로그에서 자체 실리콘을 생산하는 이유를 설명했습니다. 그는 Raspberry Pi가 소프트웨어와 하드웨어의 세계를 연결하는 데 매우 성공적이었고 그 결과 현재까지 3,700만 대가 판매되었다고 말했습니다. 그러나 그는 기존 보드에 한계가 있다고 말했습니다. 예를 들어 Raspberry Pi Zero는 100mW 정도를 소비합니다. Raspberry Pi 자체는 아날로그 입력을 지원하지 않습니다. 그리고 Raspberry Pi에서 "베어 메탈" 소프트웨어를 실행할 수 있지만 Linux와 같은 범용 운영 체제에서 실행되는 소프트웨어는 개별 I/O 핀의 저지연 제어에 적합하지 않습니다.

그는 많은 애플리케이션이 Raspberry Pi를 마이크로 컨트롤러와 페어링하는 경향이 있다고 덧붙였습니다. Raspberry Pi가 계산, 네트워크 액세스 및 저장을 수행하는 동안 마이크로컨트롤러는 아날로그 입력 및 짧은 대기 시간 I/O를 처리했습니다.

따라서 자체 실리콘을 만들어 성능, I/O 및 비용을 향상시킬 수 있습니다. 그는 RP2040을 개발하면서 그들이 Raspberry Pi 제품에서 다른 마이크로컨트롤러를 사용함으로써 교훈을 얻었다고 말했습니다.

마이크로컨트롤러와 보드 외에도 Raspberry Pi는 RP2040 실리콘 플랫폼을 기반으로 하는 다양한 보드와 Raspberry Pi Pico용 액세서리를 만들기 위해 다양한 파트너와 협력하고 있다고 말했습니다. 이러한 파트너에는 Adafruit, Arduino, Pimoroni 및 Sparkfun이 포함됩니다.

RP2040의 주요 기능

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듀얼 코어 Arm Cortex-M0+ @ 133MHz

264KB(킬로바이트를 기억하시나요?) 온칩 RAM

전용 QSPI 버스를 통해 최대 16MB의 오프칩 플래시 메모리 지원

DMA 컨트롤러

보간기 및 정수 분할기 주변 장치

30개의 GPIO 핀, 그 중 4개는 아날로그 입력으로 사용 가능

2개의 UART, 2개의 SPI 컨트롤러 및 2개의 I2C 컨트롤러

16 × PWM 채널

1 × USB 1.1 컨트롤러 및 PHY(호스트 및 장치 지원 포함)

8 × Raspberry Pi 프로그래밍 가능 I/O(PIO) 상태 머신

UF2를 지원하는 USB 대용량 저장 부팅 모드, 끌어서 놓기 프로그래밍용

4달러 보드

새로운 마이크로컨트롤러와 함께 회사는 4달러 보드인 Raspberry Pi Pico도 출시했습니다. 이것은 RP2040과 2MB의 플래시 메모리 및 1.8-5.5V의 입력 전압을 지원하는 전원 공급 장치 칩을 결합합니다. 이를 통해 Pico는 직렬로 연결된 2개 또는 3개의 AA 전지 또는 단일 리튬 이온 전지를 비롯한 다양한 소스에서 전원을 켤 수 있습니다.

Pico 보드는 부팅 시 USB 대용량 저장 모드로 들어가고 일반 입력으로도 사용할 수 있는 단일 푸시 버튼과 단일 LED를 제공합니다. 4개의 아날로그 입력 중 3개를 포함하여 RP2040의 30개 GPIO 핀 중 26개를 0.1” 피치 패드에 노출합니다. 헤더는 이러한 패드에 납땜할 수 있으며, 성곽 가장자리를 사용하면 Pico를 캐리어 보드에 직접 납땜할 수 있습니다. 볼륨 고객은 미리 감긴 Pico 장치를 구입할 수 있습니다. Pico PCB 레이아웃은 RP2040 실리콘 및 패키지와 함께 공동 설계되었습니다. Adams가 "정상 작동"한다고 말한 견고한 접지면과 GPIO 브레이크아웃이 있는 2층 PCB입니다.

RP2040, Raspberry Pi Pico 및 소프트웨어 개발 키트(SDK)(C/C++용이든 MicroPython용이든)의 전체 기술 사양은 여기에서 확인할 수 있습니다.