Raspberry Pi conçoit son propre MCU avec une carte à 4 $

Raspberry Pi a conçu son propre microcontrôleur (MCU), le RP2040, et a lancé une nouvelle carte à 4 $ basée sur le nouveau MCU, le Raspberry Pi Pico, programmable en C et MicroPython.

Le RP2040 est doté d'un processeur Arm Cortex-M0+ double cœur avec 264 Ko de RAM interne et prend en charge jusqu'à 16 Mo de mémoire Flash hors puce. Une large gamme d'options d'E/S flexibles comprend I2C, SPI, ainsi que des E/S programmables (PIO). James Adams, directeur de l'exploitation de Raspberry Pi, a déclaré dans un blog :« Nous avions trois objectifs de conception principaux pour le RP2040 :des performances élevées, en particulier pour les charges de travail entières ; E/S flexible, pour nous permettre de parler à presque n'importe quel périphérique externe ; et bien sûr, à faible coût, pour éliminer les barrières à l'entrée. Nous nous sommes retrouvés avec une petite puce incroyablement puissante, regroupant tout cela dans un boîtier QFN-56 de 7 × 7 mm contenant seulement deux millimètres carrés de silicium à 40 nm. »

Il a ajouté qu'avec six banques de RAM indépendantes et un commutateur entièrement connecté au cœur de sa structure de bus, il est facile de faire fonctionner les cœurs et les moteurs DMA en parallèle sans conflit. De plus, comme le Cortex-M0+ n'a pas d'unité à virgule flottante, Raspberry Pi avait commandé des fonctions à virgule flottante optimisées à Mark Owen, auteur des bibliothèques Qfplib; ceux-ci sont sensiblement plus rapides que leurs équivalents de bibliothèque GCC et sont autorisés à être utilisés sur n'importe quel produit basé sur RP2040.

Adams a déclaré : « Avec deux cœurs rapides et une grande quantité de RAM sur puce, le RP2040 est une excellente plate-forme pour les applications d'apprentissage automatique. Pour les utilisateurs expérimentés, nous fournissons un SDK C complet, une chaîne d'outils basée sur GCC et l'intégration de Visual Studio Code. Pour les débutants et les autres utilisateurs qui préfèrent les langages de haut niveau, nous avons travaillé avec Damien George, créateur de MicroPython, pour créer un portage perfectionné pour RP2040 ; il expose toutes les fonctionnalités matérielles de la puce, y compris notre sous-système PIO innovant. Et notre ami Aivar Annamaa a ajouté la prise en charge de RP2040 MicroPython au populaire Thonny IDE."

Dans son blog, Adams a expliqué les raisons de produire son propre silicium. Il a déclaré que le Raspberry Pi avait réussi à faire le pont entre les mondes du logiciel et du matériel et, par conséquent, s'était vendu à 37 millions d'unités à ce jour. Cependant, il a déclaré que les cartes existantes ont des limites – par exemple, un Raspberry Pi Zero consomme de l'ordre de 100 mW; Le Raspberry Pi seul ne prend pas en charge l'entrée analogique; et bien qu'il soit possible d'exécuter un logiciel « bare metal » sur un Raspberry Pi, un logiciel exécuté sous un système d'exploitation à usage général comme Linux n'est pas bien adapté au contrôle à faible latence des broches d'E/S individuelles.

Il a ajouté que de nombreuses applications ont tendance à coupler leur Raspberry Pi avec un microcontrôleur. Alors que le Raspberry Pi peut effectuer le calcul, l'accès au réseau et le stockage, le microcontrôleur gère l'entrée analogique et les E/S à faible latence.

Par conséquent, en fabriquant son propre silicium, il pourrait améliorer les performances, les E/S et le coût. En développant le RP2040, a-t-il déclaré, ils avaient tiré les leçons de l'utilisation d'autres microcontrôleurs dans les produits Raspberry Pi.

En plus du microcontrôleur et de la carte, Raspberry Pi a déclaré qu'il travaillait également avec divers partenaires pour créer à la fois une variété d'autres cartes basées sur la plate-forme en silicium RP2040, ainsi que des accessoires pour le Raspberry Pi Pico. Ces partenaires incluent Adafruit, Arduino, Pimoroni et Sparkfun.

Caractéristiques principales du RP2040

• Cortex-M0+ à bras double cœur à 133 MHz
• 264 Ko (vous vous souvenez des kilo-octets ?) de RAM sur puce
• Prise en charge jusqu'à 16 Mo de mémoire Flash hors puce via un bus QSPI dédié
• Contrôleur DMA
• Périphériques interpolateurs et diviseurs d'entiers
• 30 broches GPIO, dont 4 peuvent être utilisées comme entrées analogiques
• 2 x UART, 2 x contrôleurs SPI et 2 x contrôleurs I2C
• 16 x canaux PWM
• 1 x contrôleur USB 1.1 et PHY, avec prise en charge de l'hôte et de l'appareil
• 8 machines à états d'E/S programmables (PIO) Raspberry Pi
• Mode de démarrage USB avec stockage de masse avec prise en charge UF2, pour la programmation par glisser-déposer.

La planche à 4 $

En plus du nouveau microcontrôleur, la société a également introduit une carte à 4 $, la Raspberry Pi Pico. Cela associe le RP2040 à 2 Mo de mémoire Flash et à une puce d'alimentation prenant en charge des tensions d'entrée de 1,8 à 5,5 V. Cela permet au Pico d'être alimenté à partir d'une grande variété de sources, y compris deux ou trois piles AA en série, ou une seule pile lithium-ion.

La carte Pico fournit un seul bouton-poussoir, qui peut être utilisé pour entrer en mode de stockage de masse USB au moment du démarrage et également comme entrée générale, et une seule LED. Il expose 26 des 30 broches GPIO du RP2040, dont trois des quatre entrées analogiques, à des plots de 0,1" ; les en-têtes peuvent être soudés à ces plots ou leurs bords crénelés permettent au Pico d'être soudé directement à une carte support. Les clients de volume pourront acheter des unités Pico pré-bobinées. La configuration du circuit imprimé Pico a été co-conçue avec le silicium et le boîtier RP2040 :un circuit imprimé à deux couches avec un plan de masse solide et une sortie GPIO qui, selon Adams, « fonctionne tout simplement ».

Les spécifications techniques complètes du RP2040, du Raspberry Pi Pico et du kit de développement logiciel (SDK), que ce soit pour C/C++ ou MicroPython, sont disponibles ici.