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售价5美元的树莓派Pico2推出，搭载RP2350双核RISC-V或ArmCortex-M33微控制器

原创 芯片之家 2024-08-09 10:47
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在嵌入式领域，自 2021 年以来，Raspberry Pi Pico 系列就因其在性能、成本和多功能性方面的平衡脱颖而出。现在，随着 Raspberry Pi Pico 2的发布，Raspberry Pi 又提高了赌注。这款新型号带来重大改进，让业余爱好者和专业开发人员都感到兴奋。
Raspberry Pi Pico 2 是一款基于新型 Raspberry Pi RP2350 双核 RISC-V 或双核 Cortex-M33 微控制器的 MCU 开发板，配备 520 KB 片上 SRAM、4MB eMMC 闪存、用于供电和编程的Micro USB端口以及与Raspberry Pi Pico 板相同的 GPIO 接口。
小抱怨，都2024年了，为什么没有 USB-C？ 这取决于您是否想要 100% 的机械兼容性。 我希望主板上有一个漂亮、闪亮的新 USB-C 连接器，但话又说回来，原始 Raspberry Pi Pico 有许多外壳可供选择，它们都是围绕 Micro USB 连接器构建的。
RP2350 嵌入了开源的Hazard3 RISC-V 双核 CPU 和双核 Cortex-M33，但一次只能使用一个集群。除了速度更快的 MCU 内核和更高的 SRAM 容量外，RP2350 与 RP2040 大致相同，尽管它还增加了一个额外的 PIO 块，使总数达到三个。一个重要的新功能是使用带有 Trustzone 和其他安全功能的 Arm Cortex-M33 内核时内置的安全性。
Raspberry Pi RP2350 微控制器
在了解Raspberry Pi Pico 2 开发板之前，让我们先仔细看看 RP2350 微控制器。
Raspberry Pi RP2350规格：
  • 中央处理器
    • 双核 Arm Cortex-M33 @ 150 MHz，带 Arm Trustzone、安全启动或
    • 双核 32 位 RISC-V Hazard3 @ 150 MHz（3 级有序流水线；带有 Zba、Zbb、Zbs、Zbkb、Zcb、Zcmp 和 Zicsr 扩展的RV32IMAC ）
  • 内存 – 520 KB 片上 SRAM
  • 存储 – 高达 16MB 外部 QSPI 闪存
  • 外设
    • RP2350A：最多 30 个 GPIO、最多 4 个 ADC、最多 16 个 PWM 通道
    • RP2350B：最多 48 个 GPIO、最多 8 个 ADC、最多 24 个 PWM 通道
    • USB 1.1 主机/设备
    • 2个UART
    • 2个SPI控制器
    • 2 个 I2C 控制器
    • 3 个 PIO 块、12 个PIO（可编程 IO）状态机
    • 温度传感器
  • 安全
    • 8KB 防熔丝 OTP 用于密钥存储
    • SHA-256 加速
    • 硬件 TRNG
    • 快速故障检测器
  • 调试 – SWD 调试接口
  • 低功耗——扩展低功耗睡眠状态，具有可选的 SRAM 保留功能：低至 10 μA DVDD
  • 封装
    • RP2350A – QFN-60，7×7 毫米；
    • RP2350B – QFN-80，10×10 毫米；
据了解，RP2350A 封装也提供与 RP2040 微控制器相同的引脚排列，但该公司现在还添加了更大的 RP2350B 封装，带有额外的 GPIO 和模拟输入。
Raspberry Pi 使用与 RP2040 相同的方法得出 RP2350 这个名字。RP 代表“Raspberry Pi”，“2”是核心数，“3”是指使用的 MCU 核心（例如 Cortex-M33），最后两个数字“4”和“0”使用floor(log2(x/16k))公式计算出一个数字，表示芯片内部的 SRAM 和非易失性存储容量。
我在网上看到了一些关于 RP235x 的参考，所以我们将来可能会看到带有嵌入式闪存的 RP2354 或类似产品。
与RP2040的对比

RP2040RP2350
核心架构双 Arm Cortex-M0+双 Arm Cortex-M33或双 RISC-V Hazard3
时钟速度133MHz150MHz
片上SRAM264KB520KB
安全功能基本安全功能Arm TrustZone、签名启动、SHA-256、TRNG、故障检测器
外设接口2×UART、2×SPI、2×I2C 、 ADC、PWM、USB 1.1增强的外设、额外的 PIO 状态机、更多的 GPIO 引脚、更高的电源效率

Arm/RISC-V 切换在数据表中的解释如下：

RP2350 支持 Arm 和 RISC-V 处理器架构。不包含汇编代码的基于 SDK 的程序通常通过提供适当的构建标志在任一架构上无需修改即可运行。
RP2350 上有两个处理器插槽，在本文档中称为核心 0 和核心 1。每个插槽可以由 Cortex-M33 处理器（实现 Armv8-M 主架构，加上扩展）或 Hazard3 处理器（实现 RV32IMAC 架构，加上扩展）占用。
当处理器复位被移除时，硬件会对 OTP 控制寄存器块中的 ARCHSEL 寄存器进行采样，以确定将哪个处理器连接到该插槽。未使用的处理器将无限期地保持复位状态，其时钟输入将被门控。ARCHSEL 寄存器的默认值和允许值由关键 OTP 标志决定：
  1. 如果设置了 CRIT0_ARM_DISABLE，则仅允许 RISC-V。
  2. 否则，如果设置了 CRIT0_RISCV_DISABLE，则仅允许 Arm。
  3. 否则，如果设置了 CRIT1_SECURE_BOOT_ENABLE，则仅允许 Arm。
  4. 否则，如果设置了 CRIT1_BOOT_ARCH，则两种架构均允许，默认为 RISC-V。
  5. 如果未设置上述任何标志，则两种架构均允许，默认为 Arm。
RISC-V 内核的存在可能只是第一次尝试，未来的 Raspberry Pi 微控制器可能最终只会是 RISC-V。让我们拭目以待。
Raspberry Pi Pico 2 规格
  • SoC——Raspberry Pi RP2350
    • 8KB 防熔丝 OTP 用于密钥存储
    • 安全启动（仅限 Arm）
    • SHA-256 加速
    • 硬件 TRNG
    • 快速故障检测器。
    • 双核 Arm Cortex-M33 @ 150 MHz，带 Arm Trustzone、安全启动或
    • 双核 RISC-V Hazard3 @ 150 MHz
    • 中央处理器
    • 内存 – 520 KB 片上 SRAM
    • 安全
    • 封装 – QFN-60
  • 存储 – 4 MB 板载 QSPI 闪存
  • USB – Micro USB 1.1 主机/设备连接器，用于供电和编程
  • 扩展 – 26 针 GPIO 接头，带
    • 2个UART
    • 2个SPI控制器
    • 2 个 I2C 控制器
    • 16 个 PWM 通道
    • 4 个 ADC
    • 3 个 PIO 块、12 个PIO（可编程 IO）状态机
  • 调试 – SWD 调试接口
  • 电源 – 1.8 至 5.5V DC
  • 尺寸 – 51 x 21 毫米
  • 温度范围 - -20°C 至 +85°C
Pico 2 将 RP2350A 型号与 4MB 外部 QSPI 闪存配对，存储容量是其前代产品的两倍。它在外形尺寸和电气性能上与原始 Pico 型号保持兼容，方便现有用户顺利升级。
安全增强功能包括可选的启动签名，由片上掩膜 ROM 强制执行，密钥指纹存储在 OTP 中。该架构支持受保护的 OTP 存储以存储启动解密密钥，并根据安全级别进行广泛的全局总线过滤。
这样可以将外设、GPIO 和 DMA 通道分配到不同的安全域，从而提供强大的防御故障注入攻击的能力。其他安全功能包括 Cortex-M 的 ARM TrustZone、签名启动支持和硬件真随机数生成器。
与Raspberry Pi Pico对比

树莓派 Pico树莓派 Pico 2
时钟速度133Mhz150Mhz
板载闪存2 MB QSPI4 MB QSPI
GPIO 引脚2626(可支持4 x ADC)
USBUSB 1.1(Micro USB)升级 USB 1.1，支持主机和设备(Micro USB)
电源效率标准改进
即将推出的RP2350开发板
据我了解，Raspberry Pi Pico 2将使用与 Raspberry Pi Pico/RP2040 相同升级了的 C/C++ 和 Python SDK ，以及额外的安全功能，以及适用于 RISC-V 的新工具链（如果您要使用它）。现在应该可以在文档网站以及带有Pico SDK和示例的GitHub 上找到更多详细信息。
Raspberry Pi Pico 2 可单独购买，也可按 480 个为一卷的卷轴购买，并将持续生产至少到 2040 年 1 月，或 16 年的生命周期。税前和运费前的价格为 5 美元，仅比第一代 4 美元的 Raspberry Pi Pico 贵一美元。
Raspberry Pi Pico 2 已全面投产，初期库存有限。预计年底前将全面上市。即将推出的版本包括具有无线功能的 Pico 2 W（与 Pico W 类似）以及预装接头的型号。多家 Raspberry Pi 合作伙伴将很快推出采用此 MCU 的产品。
Raspberry Pi Pico 2 和 RP2350 的推出配备了更新的Pico SDK、新的MicroPython和CircuitPython图像以及来自Jonathan Pallant团队的 Rust 语言支持。
与Trusted Firmware项目合作，RP2350 将作为 Trusted Firmware-M 2.1.0 LTS 版本的参考硬件。这项工作包括实验室测试，旨在 10 月发布之前达到 PSA 认证 2 级。

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