أطلقت مؤسسة Raspberry Pi أكثر من مجرد لوحات SBC الخاصة بها، مع بعض الوظائف الإضافية للأجهزة المثيرة للاهتمام. ربما واحدة ليست معروفة جيدا Raspberry Pi، من المهم معالجة شريحة RP2040، جهاز مثير للاهتمام للصانعين المهتمين بالذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.
في هذه المقالة سنناقش هذا بعمق. تكملة مثالية لSBC الشهيرة.
ما هو RP2040؟
صممت شركة Raspberry Pi Ltd دائرة تسمى RP2040، والتي تم تقديمها في يناير 2021 كجزء من لوحة Raspberry Pi Pico SBC الجديدة التي أطلقها هذا الكيان في السوق. شريحة RP2040 هذه ليست أكثر من شريحة تحكم دقيقة 32 بت مع معالج ثنائي النواة ARM Cortex-M0+.
ARM Cortex-M0+ هو نواة وحدة المعالجة المركزية (CPU) المصممة خصيصًا للتطبيقات الأنظمة المدمجة والمتحكمات الدقيقة. توفر بنيتها 32 بت أداءً محسنًا مقارنة ببنيتها 8 بت أو 16 بت. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتميز بكونه معالجًا منخفض الطاقة، مما يجعله مثاليًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية والتطبيقات الأخرى التي تتطلب كفاءة في استخدام الطاقة.
يستخدم هذا المركز ملحقات تعليمات Thumb-2، وهي عبارة عن مجموعة من تعليمات 16 بت و32 بت تعمل على تحسين كثافة التعليمات البرمجية والأداء في التطبيقات ذات الذاكرة المحدودة. ومن خلال خط أنابيب ثلاثي المراحل، فإنه يحقق التنفيذ الفعال للتعليمات، ويحافظ على التوازن بين الأداء واستهلاك الطاقة.
يتضمن ARM Cortex-M0+ أ معالج المقاطعة الفعال لإدارة الأحداث والمهام في الوقت الحقيقي بفعالية. تم تصميم هذا النواة لتقديم أداء معقول بتكلفة تنافسية، ويتم تطبيقه بشكل شائع في وحدات التحكم الدقيقة المستخدمة في مجموعة متنوعة من الأجهزة المدمجة، بدءًا من أنظمة التحكم وحتى الأجهزة المنزلية والأجهزة الطبية.
وبذلك أصبح أول متحكم دقيق مصمم بواسطة Raspberry Pi، على الرغم من أن نواة IP تم تصميمها بالكامل بواسطة Arm. أتاحت تكلفتها المنخفضة إمكانية دمجها في Raspberry Pi Pico SBC، بسعر يبلغ حوالي 4 دولارات فقط، نظرًا لأن تكلفة IC تبلغ دولارًا واحدًا فقط.
يمكن برمجة شريحة RP2040 هذه لتعمل باستخدام لغات برمجة مختلفة. يمكن أن يكون أحدهم مجمع ARM، وآخر C، C++، Free PASCAL، Rust، Go، MicroPython، CircuitPython، Ada، إلخ. علاوة على ذلك، وهو المكان الذي يلفت فيه أكبر قدر من الاهتمام، فهو قوي بما يكفي للقيام بذلك قم بتشغيل TensorFlow لايت لتطبيقات الذكاء الاصطناعي.
واستمرارًا لموضوع RP2040، لا بد من القول أنه تم دمج هذه الشريحة في العديد من لوحات SBC من مختلف الشركات المصنعة، مثل أدافروت، أردوينو، سبارك فن، بيموروني، إلخ. يوفر Raspberry Pi ميزات مهمة بسعر منخفض. على سبيل المثال، تم استخدامه لـ Raspberry Pi Pico وPico W وArduino Nano RP2040 وPimoroni Tiny RP2040 وAdafruit Micro وSparkFun Pro Micro وما إلى ذلك.
مواصفات RP2040
أما بالنسبة لل المواصفات الفنية RP2040يمكننا أن نجد ما يلي:
- تم تصنيع الرقاقة بعقدة أو عملية 40 نانومتر في مسبك TSMC.
- معبأة في نوع QFN مقاس 7 × 7 مم مع 56 جهة اتصال وللتركيب على السطح أو SMD.
- معالج ARM Cortex-M0+ ثنائي النواة بتردد 133 ميجا هرتز، مع دعم رفع تردد التشغيل. يحتوي كل نواة على مقسوم صحيح محيطي واثنين من المقسومات.
- يستخدم ذاكرة SRAM سريعة بسعة 264 كيلو بايت، مع 6 بنوك مستقلة، أربعة بسعة 64 كيلو بايت واثنتين بسعة 4 كيلو بايت.
- لا يحتوي على ذاكرة فلاش أو EEPROM داخلي، وبالتالي، بعد إعادة التعيين أو إيقاف التشغيل، يتم فقد أداة تحميل التشغيل وسيتم تحميلها من خلال البرامج الثابتة الخارجية.
- وحدة تحكم ناقل QSPI، تدعم ما يصل إلى 16 ميجابايت من ذاكرة الفلاش الخارجية.
- DMA أو وحدة تحكم الوصول المباشر للذاكرة.
- العارضة AHB، متصلة بالكامل.
- LDO (منظم التسرب المنخفض) مدمج على الرقاقة وقابل للبرمجة لتوليد الجهد الأساسي.
- تم دمج PLLs المزدوج في الشريحة لإنشاء الساعات الأساسية وكذلك تردد USB.
- 30 GPIO مع 4 كاستخدام اختياري للمدخلات التناظرية.
- دعم الأجهزة الطرفية مع وحدات التحكم: 2x UARTs و2x SPI و2x I2C و16x PWM وUSB 1.1 وPHY و8 PIO أو دبابيس إخراج قابلة للبرمجة لحالات الآلة.
الاستخدامات أو التطبيقات
أصبحت شريحة RP2040 حجر الزاوية في العديد من المشاريع والمنتجات نظرًا لتعدد استخداماتها وقدراتها المتميزة. قد وجد التطبيقات على مجموعة متنوعة من الأجهزة والأنظمة المدمجة، فتح مجموعة من الإمكانيات لمختلف المستخدمين.
أحد استخداماته الشائعة هو في مجال تطوير مشاريع الكترونية, تحظى بتقدير خاص من قبل المتحمسين والمهنيين لإنشاء أجهزة مخصصة بفضل تكلفتها المنخفضة وقدرتها على المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، كان له تأثير كبير على تعليم علوم الكمبيوتر، حيث يتم استخدامه في البيئات التعليمية لتدريس مفاهيم البرمجة والأجهزة، مما يوفر للطلاب مقدمة عملية لعلوم الكمبيوتر.
في مجال الأتمتة والتحكم، تم دمج RP2040 في أنظمة مثل الأجهزة المنزلية الذكية ومشاريع الأتمتة الصناعية، والتفاعل مع أجهزة الاستشعار والمحركات للتحكم في البيئات ومراقبتها. وقد وجدت أيضًا تطبيقات في مجال الروبوتات، حيث تعمل بمثابة العقل المدبر للروبوتات والمركبات المستقلة، مع القدرة الإضافية على تشغيل TensorFlow Lite لتطبيقات التعلم الآلي.
تم تسليط الضوء على تعدد استخدامات RP2040 في تطوير النماذج الأولية السريعة، وتسهيل الإنشاء السريع لمنتجات وتقنيات جديدة. وتمتد فائدتها إلى إنترنت الأشياء (IoT)، حيث يتم استخدامها في الأجهزة المتصلة بالشبكة لجمع البيانات وإرسال المعلومات إلى السحابة، وذلك بفضل حجمها الصغير وكفاءتها في استخدام الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، تم دمج RP2040 في المشاريع التعاونية ومفتوحة المصدر، مما يعزز مجتمع فتح الأجهزة. من التطبيقات الترفيهية إلى المشاريع الفنية التفاعلية، أصبح RP2040 خيارًا شائعًا في مجال الترفيه والهوايات الإبداعية.