La Raspberry Pi Foundation non ha lanciato solo le sue schede SBC, con alcuni componenti aggiuntivi hardware interessanti. Forse uno che non è così noto come del Raspberry Pi, è importante trattare il chip RP2040, un dispositivo interessante per i maker interessati all'intelligenza artificiale e all'apprendimento automatico.
In questo articolo ne parleremo in modo approfondito. complemento perfetto per il famoso SBC.
Cos'è l'RP2040?
Raspberry Pi Ltd ha progettato un circuito chiamato RP2040, che è stato presentato nel gennaio 2021 come parte della nuova scheda Raspberry Pi Pico SBC che questa entità ha lanciato sul mercato. Questo chip RP2040 non è altro che un chip microcontrollore a 32 bit con a dual-core ARM Cortex-M0+.
L'ARM Cortex-M0+ è un core CPU appositamente progettato per applicazioni in sistemi embedded e microcontrollori. La sua architettura a 32 bit offre prestazioni migliorate rispetto alle architetture a 8 o 16 bit. Inoltre, si distingue per essere un processore a basso consumo, il che lo rende ideale per dispositivi alimentati a batteria e altre applicazioni che richiedono efficienza energetica.
Questo core utilizza estensioni delle istruzioni Thumb-2, una combinazione di istruzioni a 16 e 32 bit che migliora la densità del codice e le prestazioni nelle applicazioni con vincoli di memoria. Con una pipeline a tre stadi, raggiunge un'esecuzione efficiente delle istruzioni, mantenendo un equilibrio tra prestazioni e consumo energetico.
ARM Cortex-M0+ incorpora a efficiente gestore di interruzioni per gestire eventi e attività in tempo reale in modo efficace. Progettato per offrire prestazioni ragionevoli a un costo competitivo, questo core si trova comunemente implementato nei microcontrollori utilizzati in una varietà di dispositivi integrati, dai sistemi di controllo agli elettrodomestici e ai dispositivi medici.
Divenne così il primo microcontrollore progettato da Raspberry Pi, sebbene il core IP fosse completamente progettato da Arm. Il suo basso costo ne ha permesso l'integrazione nell'SBC Raspberry Pi Pico, con un prezzo di soli 4 dollari circa, dato che l'IC costava solo 1 dollaro.
Questo chip RP2040 può essere programmato per funzionare utilizzando vari linguaggi di programmazione. Uno di questi può essere l'assemblatore ARM, un altro C, C++, Free PASCAL, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada, ecc. Inoltre, ed è qui che attira maggiormente l'attenzione, è abbastanza potente da farlo esegui TensorFlow Lite per applicazioni AI.
Restando in tema RP2040 va detto che questo chip è stato integrato in diverse schede SBC di vari produttori, come ad esempio Adafruit, Arduino, SparkFun, Pimoroni, ecc. Sul Raspberry Pi offre funzionalità importanti a un prezzo basso. Ad esempio, è stato utilizzato per Raspberry Pi Pico e Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro, ecc.
Specifiche RP2040
Come l' Specifiche tecniche RP2040, possiamo trovare quanto segue:
- Chip prodotto con nodo o processo da 40 nm nella fonderia TSMC.
- Confezionato nel tipo QFN 7x7mm con 56 contatti e per montaggio superficiale o SMD.
- CPU dual-core ARM Cortex-M0+ a 133 Mhz, con supporto all'overclocking. Ogni core ha un divisore intero periferico e due interpolatori.
- Implementa una veloce memoria SRAM da 264 KB di capacità, con 6 banchi indipendenti, quattro da 64 KB e due da 4 KB.
- Non dispone di memoria flash né EEPROM interna, pertanto, dopo il reset o lo spegnimento, il boot-loader viene perso e verrà caricato tramite firmware esterno.
- Controller bus QSPI, che supporta fino a 16 MB di memoria flash esterna.
- DMA o controller di accesso diretto alla memoria.
- Traversa AHB, completamente collegata.
- LDO (Low-Dropout Regulator) integrato su chip e programmabile per generare la tensione del core.
- Doppi PLL integrati nel chip per generare i core clock e anche la frequenza USB.
- 30 GPIO con 4 come uso opzionale di ingressi analogici.
- Supporto periferico con controller: 2x UART, 2x SPI, 2x I2C, 16x PWM, USB 1.1, PHY e 8 PIO o pin di uscita programmabili per stati macchina.
Usi o applicazioni
Il chip RP2040 è diventato la pietra angolare di numerosi progetti e prodotti grazie alla sua versatilità e capacità eccezionali. Ha trovato applicazioni su una varietà di dispositivi e sistemi embedded, aprendo una gamma di possibilità per diversi utenti.
Uno dei suoi usi comuni è nel campo dello sviluppo di progetti di elettronica, essendo particolarmente apprezzato da appassionati e professionisti per la realizzazione di dispositivi personalizzati grazie al suo basso costo e alla capacità di lavorazione. Inoltre, ha avuto un impatto significativo sull'educazione informatica, poiché è stato utilizzato in contesti educativi per insegnare concetti di programmazione e hardware, fornendo agli studenti un'introduzione pratica all'informatica.
Nel campo della automazione e controllo, l'RP2040 è stato integrato in sistemi come dispositivi domestici intelligenti e progetti di automazione industriale, interagendo con sensori e attuatori per controllare e monitorare gli ambienti. Ha anche trovato applicazioni nella robotica, fungendo da cervello di robot e veicoli autonomi, con l'ulteriore capacità di eseguire TensorFlow Lite per implementazioni di machine learning.
La versatilità dell'RP2040 è evidenziata nello sviluppo di prototipazione rapida, facilitando la rapida creazione di nuovi prodotti e tecnologie. La sua utilità si estende all'Internet delle cose (IoT), dove viene utilizzato nei dispositivi collegati alla rete per raccogliere dati e inviare informazioni al cloud, grazie alle sue dimensioni compatte e all'efficienza energetica.
Inoltre, l'RP2040 è integrato in progetti collaborativi e open source, promuovendo la comunità di hardware aperto. Dalle applicazioni di intrattenimento ai progetti artistici interattivi, l'RP2040 è diventato una scelta popolare nell'arena dell'hobby e dell'intrattenimento creativo.