Raspberry Pi 宣布推出其第二款微控制器 RP2350,增加了兩個 RISC-V 內核以及改進的 Arm 內核、更多 RAM 和安全性。
它最初并不單獨發售,將首先作為 Raspberry Pi Pico 2 單板微控制器的一部分發售 。其尺寸與原來的 Pico 相同,為 21 x 51 毫米,售價為 5 美元起。
這四個核心在硅片上是獨立的,但只有兩個可以運行。
“在啟動時,CPU0 和 CPU1 都可以獨立選擇為 Arm 或 RISC-V 處理器。因此:兩個 Arm、兩個 RISC-V 或各一個——不確定后者是否會成為常見用例,”Raspberry Pi 首席執行官Eben Upton告訴《電子周刊》。“當您將 UF2 文件寫入閃存時,啟動 ROM 將自動檢測二進制文件的體系結構并選擇正確的內核來運行它。該芯片配備所有內核,您可以通過寫入OTP位選擇永久禁用一個或另一個體系結構。”
Arm 內核是功能更強大的 Cortex-M33 的 150MHz 版本(高于 RP2040 中的 133MHz Cortex-M0+ 對),而對于其 RISC-V,Raspberry Pi 選擇了開源 Hazard3 3 級處理器,該處理器執行 RV32I 指令集和可選擴展。
Cortex-M33 是安全增強型 Cortex-M3,它具有 Arm 的 TrustZone 的微控制器版本,為 RP2350 增加了:簽名啟動、用于密鑰存儲的 8kbyte 防熔絲一次性存儲器、SHA256 加速、硬件真隨機數生成器和故障檢測器。
Raspberry Pi 表示:“這些功能(包括安全啟動 ROM)讓專業用戶可以放心地將 RP2350 和 Pico 2 集成到產品中。”
Hazard3 RISC-V 架構師 Luke Wren 告訴《電子周刊》:“除了 Cortex-M33 內部外設(如 SAU)、Cortex-M33 協處理器(如 RCP)以及用于安全啟動的啟動 ROM 支持外,其他一切都可用。因此,AccessCTRL 總線過濾、AccessCTRL GPIO 過濾和 DMA 通道分配等功能都可以免費使用。”
Wren 為 Raspberry Pi 工作,他的 GitHub 上有 Hazard3 的詳細信息。他是否先創建了 Hazard3,然后才決定將其添加到 RP2350?
“大體上是的”,首席執行官 Upton 表示。“不過,對擴展(尤其是代碼密度)的關注或許是出于將內容塞入引導 ROM 的需求。”
遷移到 Cortex-M33 還帶來了 32 位乘法和除法,以及遷移到 ARMv8-M 指令集(從 Armv6-M)。
除了核心之外,RP2350 IC 還具有 520kbyte 的 SRAM。與早期的 RP2040 一樣,沒有片上閃存,但 Pico 2 板增加了一個 4Mbyte QSPI 閃存 IC。
外設包括 2 個 UART、2 個 SPI 控制器、2 個 I 2 C 控制器、24 個 PWM 通道、一個支持主機和設備的 USB 1.1 控制器(和 PHY)以及 12 個公司的“PIO”外設狀態機。
這與 Raspberry Pi 的第一個 MCU RP2040 類似,只是早期版本只有 16 個 PWM 通道和 8 個 PIO。
Pico 2 上的 26 個多用途 GPIO 引腳中,有 4 個也可用作 ADC 輸入。
操作范圍為 1.8 至 5.5Vdc,以及 -20°C 至 +85°C。
編程需要使用 C、C++ 和 Python,所有這些都將提供文檔支持。
Raspberry Pi Pico 2 將以單獨出售或 480 個為一卷的形式出售,“Raspberry Pi Pico 2 將至少持續生產到 2040 年 1 月”,該組織表示。
樹莓派關于新MCU介紹
我們很高興地宣布推出Raspberry Pi Pico 2,這是我們的第二代微控制器板,基于 RP2350 構建:一種在 Raspberry Pi 設計的新型高性能、安全微控制器。
Pico 2 具有更高的核心時鐘速度、兩倍的內存、更強大的 Arm 核心、新的安全功能以及升級的接口功能,可顯著提升性能和功能,同時保留與 Pico 系列早期成員的硬件和軟件兼容性。
Pico 2現已發售,售價 5 美元。
RP2040:工程師的微控制器
早在 2021 年 1 月,我們推出了原版 Pico 和我們的RP2040微控制器,令所有人大吃一驚。自那以后的三年半里,我們已經售出了近四百萬臺 Pico 及其支持無線功能的兄弟產品 Pico W。RP2040 本身已在無數第三方開發板以及從彈球桌到合成器的 OEM 產品中占有一席之地。
多年來,我們用過很多其他微控制器,而我們打造的 RP2040 正是我們一直想要的微控制器:兩個快速的 32 位內核、大量片上 RAM 和靈活的接口(得益于我們的可編程 I/O (PIO) 子系統)——所有這些都通過確定性總線結構連接在一起,這讓最優秀的開發人員能夠從系統中榨干每一滴并發能力。我們已經看到了一些令人驚嘆的強大功能演示:從我們自己的 Graham Sanderson 的DOOM移植版;到 Dmitry Grinberg 的PalmOS移植版;再到Kevin Vance的“無 CPU” Commodore 64 卡帶。
但是,盡管 RP2040 取得了超出我們想象的成功,但我們始終知道我們可以做得更好。我們自己的列表中有一些功能第一次沒有被列入:片上存儲;低功耗空閑狀態;封裝選項。并且還有 RP2040 用戶大軍要求的新功能:更快的內核;更多的 RAM;代碼保護。
新的RP2350
因此,兩年前,在Raspberry Pi 5的 RP1 I/O 控制器問世后,Raspberry Pi 芯片團隊開始著手開發RP2350。這款設計比 RP2040 復雜得多,其特點包括:
兩個 150MHz Arm Cortex-M33 內核,支持浮點和 DSP
10 個可同時訪問的存儲體中有 520KB 片上 SRAM
圍繞 Cortex-M 的 Arm TrustZone 構建的全面安全架構,包括:
簽名啟動支持
8KB 片上反熔絲一次性可編程 (OTP) 存儲器
SHA-256 加速
硬件真隨機數生成器 (TRNG)
十二個升級的PIO狀態機
用于高速數據傳輸的新型 HSTX 外設
支持外部 QSPI PSRAM
RP2040 僅提供單一 7×7mm、QFN56 封裝選項,而這次我們提供以下選擇:帶有 30 個 GPIO 的 7×7mm、QFN60 封裝(RP2350A)或帶有 48 個 GPIO 的 10×10mm、QFN80 封裝(RP2350B);并且每個版本都有帶有 2MB 堆疊封裝 QSPI 閃存的變體(RP2354A 和 RP2354B)。
我們始終堅持價格實惠的宗旨:盡管我們的硅片尺寸現在達到驚人的 5.3mm2 ,而 RP2040 的硅片尺寸僅為 2mm2 ,但 RP2350A 僅貴 10 美分,3,400 片卷盤價格為 0.80 美元,單片數量價格為 1.10 美元。RP2350B 的價格比 RP2350A 貴 10 美分,而 RP2354 型號的價格僅比無閃存型號貴 20 美分。
樹莓派總結說,RP2350 是 Raspberry Pi 的一款高性能、安全、低成本、易于使用的微控制器。
它具有大容量片上內存、對稱雙核處理器復合體、確定性總線結構和豐富的外設集,并配有我們獨特的可編程 I/O (PIO) 子系統,為專業用戶提供無與倫比的功能和靈活性。它具有詳細的文檔、完善的MicroPython端口和 ROM 中的 UF2 引導加載程序,為初學者和業余愛好者提供了最低的入門門檻。
RP2350 是一款無狀態設備,支持從外部 QSPI 內存緩存執行。此設計決策允許您為您的應用選擇合適的非易失性存儲密度,并受益于商品閃存部件的低價。
RP2350 采用現代 40nm 工藝節點制造,具有高性能、低動態功耗和低泄漏,并具有多種低功耗模式,支持使用電池供電長時間運行。
主要特點包括:
雙 Cortex-M33 或 Hazard3 處理器,最高頻率 150MHz
520KB多組高性能SRAM
通過專用 QSPI 總線支持高達 16MB 的片外閃存
DMA 控制器
全連接 AHB 交叉開關
片上可編程 LDO 產生核心電壓
2 個片上 PLL,用于生成 USB 和核心時鐘
30 個 GPIO 引腳,其中 4 個可用作模擬輸入
外設
2 個 UART
2個SPI控制器
2 個 I2C 控制器
24 個 PWM 通道
USB 1.1 控制器和 PHY,具有主機和設備支持
3 個可編程 IO (PIO) 塊,總共 12 個狀態機
RP2350 具有全面的安全架構,圍繞 Arm TrustZone for Cortex-M 構建,包括以下功能:
簽名啟動支持
8KB 片上反熔絲一次性可編程 (OTP) 存儲器
SHA-256 加速
硬件真隨機數生成器 (TRNG)
值得一提的是,RP2350 還有一項額外功能,那就是集成了一對開放硬件Hazard3 RISC-V 內核,可以在啟動時替換 Cortex-M33 內核。我們的啟動 ROM 甚至可以自動檢測已構建第二階段二進制文件的架構,并將芯片重新啟動到適當的模式。除了少數安全功能和雙精度浮點加速器外,芯片的所有功能均可在 RISC-V 模式下使用。
Hazard3 是由 Luke Wren 利用業余時間開發的,他目前是 Raspberry Pi 芯片團隊的首席工程師。作為一個獨立項目,它是一項智力上的杰作:高度優化的三級流水線處理器,實現 RV32I 指令集,以及大量針對性能和代碼密度的標準擴展。如果您想了解更多信息,我建議您瀏覽Luke 在 Twitter/X 上的歷史帖子,其中詳細介紹了開發過程。
通過將 Hazard3 添加到 RP2350,我們旨在讓軟件開發人員有機會在穩定、支持良好的環境中試驗 RISC-V 架構,并將 Hazard3 推廣為干凈、開放的核心,適合在其他設備中逐字使用,或作為進一步開發的基礎。
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