圖1 第五代樹莓派(圖片來源:樹莓派官網)
深受創客喜愛的樹莓派單板計算機近年來因疫情影響,不僅缺貨且影響新一代產品的推出時間,在長期間停留于第四代后,近期總算預告要推出第五代了,且與過往相當不同。
第五代樹莓派
第五代使用新的四核芯片BCM2712,頻率達2.4GHz,宣稱效能是第四代的2-3倍;內存為4GB或8GB,容量上沒有超越;過去DSI連接器一組、CSI連接器一組,現在變成DSI/CSI兩組,依然是兩組但運用彈性更好(新接腳,不兼容過往),可以兩個都是顯示器或兩個都是攝影機,然后又多了一個PCIe接口(x1的傳輸巷)的連接器。
圖2 主控芯片BCM2712(圖片來源:樹莓派官網)
圖3 兩組DSI/CSI雙用接口(圖片來源:樹莓派官網)
樹莓派官方也預告,2024年會推出2款轉接器,一個是把PCIe界面轉接成M.2接口以便連接高速的固態硬盤,或其他也使用M.2接口的硬件外圍;另一個是把第五代板子上新設置的4-pin PoE+接口接腳轉接,可提供最大25瓦的電力,一般估計是用來供電給連接PCIe接口的固態硬盤之用,如2230(長寬22 x 30mm)、2242(長寬22 x 42mm)尺寸的固態硬盤。
圖4 M.2界面轉接器的雛形品,尚未定案(圖片來源:樹莓派官網)
圖5 PoE+界面轉接器的雛形品,尚未定案(圖片來源:樹莓派官網)
值得注意的是,高速I/O部分樹莓派用上了一顆新的專屬芯片稱為RP1(出自原來RP2040芯片設計團隊之手),但其實早于2016年就提案開發,RP1負責以太網絡、攝影機、顯示器、GPIO等I/O工作。
圖6 樹莓派另一個官方專屬芯片RP1,負責I/O工作(圖片來源:樹莓派官網)
另外有一顆電源管理芯片(PMIC)是由日本瑞薩Renesas提供,芯片編號DA9091(Gilmour),最高可提供20安培電流,是因應新主控芯片而配置的。
進一步的,第五代樹莓派也有了即時鐘(Real-Time Clock, RTC)功能,并設有接腳可以連接外部電池(有官方版電池,5美元)或外部超電容以持續供電運作,這在一般個人計算機上,早于1984年的IBM 286計算機就有的,但樹莓派為追求低成本一直未配置,另一個長時間追求低成本而未配置的是電源按鈕,第五代總算提供。
圖7 瑞薩Renesas編號DA9091的PMIC電源管理芯片(圖片來源:樹莓派官網)
圖8 官方版的即時鐘供電電池(圖片來源:樹莓派官網)
此外,一些沒有改動的東西也有強化,例如microSD接口支持SDR104模式,傳輸率可到104MB/Sec,或Wi-Fi、藍牙芯片依然是德國英非凌Infineon的CYW43455,但供電部分的設計持續精進可以更省電運作,并用更快的方式(SDIO接口,DDR59模式)與主控芯片連接,傳輸瓶頸減少。
其他如GPIO接腳維持40-pin,看來筆者之前猜測會廢除GPIO的推想沒有實現,至少這一代還有,另外也猜測會加裝上RP2040芯片也是沒有,勉強說RP1是RP2040的另一種替代。
不相容的部份
有了上述種種好康,所以第五代樹莓派依然可以跟過去的樹莓派一樣,使用相同的外殼、使用相同的供電變壓器、使用相同的被動式散熱片散熱,以及使用相同的作業系?對此答案統統為否,一律要使用新的。
首先是主控芯片效能更強了,這次強制使用主動式電動風扇散熱,無法只靠散熱片了;然后也因為風扇以及新增各種接腳的緣故,原有的機殼也無法兼容使用了;既然效能更強,用電也會更兇,供電器必須用新的,最高能到27瓦電力的。
圖9 第五代強制使用電動風扇散熱(圖片來源:樹莓派官網)
圖10 因為新的I/O配置、強制配置風扇等因素也必須用新機殼(圖片來源:樹莓派官網)
操作系統也是,畢竟有太多新硬件要支持,可支持第五代的新版樹莓派操作系統(基于代號Bookworm的Debian核心)預計10月中推出,第五代樹莓派售價60美元(例行性宣稱價格,實際市面價多高于此)。
總結
最后樹莓派官方也強調第五代耗費七年時間設計,研發費用約2,500萬美元,在英國劍橋設計,在韋爾斯的Sony技術中心制造,機殼由英國T-Zero制造。
整體而言,樹莓派日益向一臺正規桌面計算機看齊,為此加入電源鈕、即時鐘,各方面規格也持續強化精進等,但依然極力壓低價格,至于更高規格將帶來如何的新應用仍有待觀察。
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原文標題:有破有立!第五代樹莓派規格預告
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