Raspberry Pi ha rilasciato due nuove specifiche per Connettori PCIe FFC, sia per il cablaggio che per il nuovo standard HAT+ o HAT Plus. In questo modo è possibile sviluppare hardware o complementi il Raspberry Pi, specifico per le versioni 4 e 5, in quanto dotato di specifiche specifiche riguardo dimensioni meccaniche e compatibilità elettrica.
Bene, se sei interessato a conoscere queste specifiche per sviluppa il tuo HAT o semplicemente per curiosità, ecco tutti i dettagli...
Cablaggio del connettore PCIe FFC: specifiche
Il nuovo Raspberry Pi 5 è stato annunciato qualche mese fa e la Raspberry Pi Foundation sta già portando avanti alcune cose interessanti per questo nuovo SBC. Ad esempio, ha rilasciato le specifiche di questo nuovo Connettore PCIe FFC che potete vedere nell'immagine precedente e nel PDF che allego qui sotto.
Alcune persone potrebbero averlo sperimentato e persino rilasciato prodotti come a M.2 CAPPELLO per il Raspberry Pi 5 da allora, per poter collegare unità di memoria M.2, reti, ecc., come abbiamo già detto prima, anche se la piedinatura e le specifiche non erano disponibili.
Ma ora Raspberry Pi ha rilasciato ufficialmente le specifiche per semplificare le cose con il connettore PCIe FFC presente sul Raspberry Pi 5 e probabilmente anche sui modelli futuri. Il connettore FFC a 16 pin con passo 0.5 mm è dotato di a Interfaccia PCIe 2.0 a corsia singola (x1), cosa che già sapevamo, ma ora è stato reso disponibile anche lo schema dei pin e le raccomandazioni per il cavo FFC (fino a 50 mm di lunghezza con impedenza controllata a 90R +/- 10%).
E' vero PCIe Gen2 Può sembrare un po' datato, dato che sul PC abbiamo già PCIe Gen 5, ma la verità è che per questo Raspberry Pi è sufficiente vista la velocità che fornisce. Possiamo contare, ad esempio, su:
- Larghezza di banda: La velocità di trasferimento per corsia arriva fino a 5.0 GT/s (gigatransfer al secondo) per corsia, che sarà il massimo che possiamo ottenere con questo standard. Ciò fornisce una velocità teorica massima di 500 MB/s in ciascuna direzione.
- Corsie: Come forse saprai, PCIe 2.0 supporta configurazioni con diversi numeri di corsie, come x1, x2, x4, x8 e x16. Tuttavia, il Raspberry Pi, come ho già detto, supporta solo x1.
- Retrocompatibilità: PCIe 2.0 è retrocompatibile con la versione precedente, PCIe 1.0. Ciò significa che i dispositivi PCIe 1.0 possono funzionare negli slot PCIe 2.0 e viceversa, anche se alla velocità di trasferimento della versione precedente.
- Latenza: La latenza è generalmente inferiore rispetto a PCIe 1.0, il che migliora le prestazioni dei trasferimenti di dati.
- Energía: PCIe 2.0 include funzionalità di gestione energetica migliorate, consentendo un consumo energetico più efficiente quando il dispositivo non è in uso.
È importante notare che queste specifiche si riferiscono a PCIe 2.0 in generale e le implementazioni specifiche possono variare in base al produttore del chipset e all'SBC. E, come ha dimostrato Jeff Geerling, PCIe Gen 3 può essere abilitato, anche se questo non è ufficiale...
Scarica il PDF delle specifiche
Standard Raspberry Pi HAT+: specifiche
Detto questo riguardo al nuovo connettore PCIe FFC, ora passiamo all'HAT, che ha anche ufficialmente rilasciato le specifiche standard Hardware on Top per gli hat lanciati per il nuovo SBC Raspberry Pi 5, introdotto dal 2014 per essere in grado di espandere le capacità di questo SBC, che è già diventato obsoleto, e la nuova specifica dello standard si chiama ora HAT+ o HAT Plus.
Bene, le specifiche sono:
- HAT+ deve essere elettricamente compatibile con lo stato di alimentazione STANDBY del Raspberry Pi 5. Pertanto, il percorso di alimentazione da 5 V è attivo, ma il percorso di alimentazione da 3.3 V sarà disattivato. Questo è vero sui Pi 4 e Pi 5, uno stato che non è presente sui vecchi modelli SBC. Inoltre, notiamo due dettagli che possono essere importanti in questo senso:
- WARM-STANDBY: in questo caso il Raspberry Pi ha tutti i percorsi di alimentazione abilitati, la modalità predefinita in cui viene messo il sistema quando si esegue un "sudo halt" o un'operazione di spegnimento graduale con il pulsante di accensione sulla scheda. WARM-STANDBY è l'impostazione predefinita sul sistema operativo Raspberry Pi, quindi sono abilitati sia 5 V che 3.3 V, ed è per questo che ho misurato un consumo energetico di 1.7 W per Raspberry Pi 5 quando è spento. Possiamo modificare /boot/config.txt (POWER_OFF_ON_HALT=1, WAKE_ON_GPIO=0) per ridurlo vicino allo zero. Allora perché non è abilitato per impostazione predefinita? Perché alcuni HAT richiedono sia 5 V che 3.3 V, ma HAT+ necessita solo di quello da 5 V. Naturalmente si richiede anche che non venga ostacolato l'accesso ad altri connettori e al dispositivo di raffreddamento attivo del Raspberry Pi 5.
- STANDBY: in questo caso viene alimentata solo la linea 5V, quindi viene alimentato il chip di gestione dell'alimentazione. Tuttavia, nessun altro alimentatore è abilitato sul PMIC o sulla scheda. Può essere configurato per entrare in questa modalità utilizzando il comando "sudo halt" o con il pulsante di spegnimento della scheda utilizzando la EEPROM.
- Ora le dimensioni fisiche dell’HAT non contano più come prima. Pertanto, le specifiche relative alle dimensioni sono meno prescrittive. Cioè, la scheda HAT+ deve solo connettersi all'intestazione GPIO a 40 vie (inclusi i pin ID_*) e avere almeno un foro di montaggio meccanico allineato con uno dei quattro fori di montaggio del Raspberry Pi, il resto è libero per il progettista.
- Per quanto riguarda il contenuto della memoria EEPROM dell'HAT, ora è stato semplificato per rendere le cose più facili.
- È ora supportata una nuova specifica o classe speciale di HAT+ che può essere impilata con un HAT+ aggiuntivo in cima, creando uno stack di un massimo di 2 HAT.
- D'altra parte, le schede HAT+ saranno retrocompatibili elettronicamente con i modelli precedenti, quindi potranno essere utilizzate su schede SBC Raspberry Pi precedenti al Pi 4 e 5. Ma solo a livello elettronico, poiché potrebbero richiedere firmware e software aggiornati per funzionare correttamente. Aggiungiamo anche che uno dei motivi per cui la specifica HAT+ appena rilasciata è ancora in fase di bozza è che le utilità EEPROM devono ancora essere aggiornate per i nuovi e più semplici parametri EEPROM.
Scarica il PDF con le specifiche