作為 Raspberry Pi 基金會(huì)推出的首款微控制器產(chǎn)品，RP2040 標(biāo)志著以單板計(jì)算機(jī) （SBC） 而聞名的 Raspberry Pi 基金會(huì)的新方向。RP2040 將 Raspberry Pi 的高性能、低成本和易用性等標(biāo)志性價(jià)值帶入了微控制器領(lǐng)域，標(biāo)志著該技術(shù)的發(fā)展又邁出了重要的一步，自 2012 年以來(lái)，該技術(shù)已為全球數(shù)百萬(wàn)用戶提供了低成本、易用的計(jì)算服務(wù)。微控制器是單個(gè)集成電路 （IC） 上的小型計(jì)算機(jī)，包括微處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出 （I/O） 外圍設(shè)備。它旨在以緊湊的外形控制特定任務(wù)并執(zhí)行特定功能。微控制器的主要作用是通過(guò)收集傳感器數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并觸發(fā)輸出來(lái)控制其他設(shè)備并與環(huán)境交互。

與計(jì)算機(jī)相比，微控制器的處理能力、內(nèi)存和存儲(chǔ)容量有限，但這使得它們非常適合小型、低功耗、經(jīng)濟(jì)高效的嵌入式系統(tǒng)。與計(jì)算機(jī)不同，微控制器針對(duì)運(yùn)行單個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)行了優(yōu)化，不需要操作系統(tǒng)或圖形用戶界面 （GUI）。

RP2040 和樹(shù)莓派 4

RP2040 采用 40 nm 工藝節(jié)點(diǎn)制造，兼具高性能和低動(dòng)態(tài)功耗，并采用多種低功耗模式，支持電池供電時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行（圖 2）。憑借大型片上存儲(chǔ)器、雙核處理器和全面的外設(shè)集（并通過(guò)獨(dú)特的可編程 I/O （PIO） 子系統(tǒng)進(jìn)行增強(qiáng)），它為專業(yè)用戶提供了強(qiáng)大的功能和靈活性。

圖2. RP2040 包含雙 Cortex-M0+ 內(nèi)核（Proc0 和 Proc1）。

該器件具有運(yùn)行頻率為 133 MHz 的雙 Arm Cortex-M0+ 內(nèi)核以及 264 kB 片上 SRAM，并支持高達(dá) 16 MB 的片外閃存。外設(shè)包括 UART、SPI 控制器、I2 C 控制器、16 個(gè) PWM 通道以及 USB 1.1 控制器和具有主機(jī)和設(shè)備支持的 PHY，而 30 個(gè) GPIO 引腳中的 4 個(gè)可用作模擬輸入。

RP2040 的小外形尺寸、低功耗和高性能使其適用于各種物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，包括用于自動(dòng)化和控制的開(kāi)放式解決方案。Raspberry Pi RP2040 支持使用 C/C++ 和 MicroPython 進(jìn)行編程，并確保與多個(gè) IDE 兼容，包括 Visual Studio Code 和 Arduino IDE。

由于使用 USB 大容量存儲(chǔ)和片上引導(dǎo)加載程序進(jìn)行拖放編程的便利性，軟件開(kāi)發(fā)得以簡(jiǎn)化。可以訪問(wèn)適用于 RP2040 的所有編碼資源、工具、示例和廣泛的社區(qū)支持，以及由Sfera Labs等公司開(kāi)發(fā)并在 GitHub 上提供的開(kāi)源庫(kù)和應(yīng)用程序，以輕松開(kāi)發(fā)專業(yè)解決方案。

與 RP2040 不同，Raspberry Pi 4 是一款運(yùn)行完整操作系統(tǒng)的單板計(jì)算機(jī)，例如 Raspberry Pi OS 或其他基于 Linux 的發(fā)行版。與之前的 Pi SBC 相比，該主板在處理器速度、多媒體性能、內(nèi)存和連接方面顯著提高，同時(shí)保留了向后兼容性并以相似的功耗水平運(yùn)行。

該產(chǎn)品的主要特性包括運(yùn)行頻率高達(dá) 1.5 GHz 的高性能 64 位四核 Arm Cortex-A72 處理器、高達(dá) 8 GB 的 RAM 以及一系列 I/O 外設(shè)，例如 GPIO、USB、以太網(wǎng)和 HDMI。雙顯示器支持高達(dá) 4K 的分辨率和內(nèi)置硬件視頻解碼，以及集成的雙頻無(wú)線 LAN 和藍(lán)牙，意味著 Raspberry Pi 4 是一款多功能計(jì)算機(jī)，其性能可與入門級(jí) x86 PC 系統(tǒng)相媲美。它可用于廣泛的應(yīng)用，包括編程、Web 開(kāi)發(fā)、媒體中心和游戲。

具有龐大的工具和支持生態(tài)系統(tǒng)，可以快速且經(jīng)濟(jì)高效地構(gòu)建傳感器和控制應(yīng)用程序。同時(shí)，無(wú)線和 LAN 通信的模塊化合規(guī)性認(rèn)證允許將電路板設(shè)計(jì)成最終產(chǎn)品，并顯著減少合規(guī)性測(cè)試，從而提高成本并縮短上市時(shí)間。

微控制器還是SBC？

最終，在 Raspberry Pi 和 RP2040 之間進(jìn)行選擇將取決于單個(gè)項(xiàng)目的具體要求以及從性能到功耗、外形尺寸到功能以及可用接口的協(xié)議支持等各種因素。