RP2040 - разбираем даташиты. Часть 1: Введение⁠⁠

Микроконтроллеры соединяют мир программного обеспечения с миром оборудования. Они позволяют разработчикам писать программы, которые взаимодействуют с физическим миром таким же детерминированным и точным образом, каким они работают в мире цифровой логики. Они демонстрируют превосходные показатели соотношения цена / производительность, в десятки раз превосходя своих более мощных собратьев. Они - рабочие лошадки, обеспечивающие цифровую трансформацию нашего мира.

RP2040 - дебютный микроконтроллер от Raspberry Pi. Он демонстрирует наши наши фирменные ценности: высокую производительность, низкую стоимость, и простоту использования в среде микроконтроллеров.

С большой встроенной памятью, симметричным двухъядерным процессором, детерминированной шиной данных и богатым набором периферийных устройств, дополненный нашей уникальной подсистемой программируемого ввода-вывода (PIO), он предоставляет профессиональным пользователям непревзойденную мощность и гибкость.

С подробной документацией, безупречной поддержкой MicroPython и загрузчиком UF2 в ПЗУ, он имеет минимально возможный порог вхождения как для начинающих пользователей, так и для  любителей.

RP2040 - это устройство без сохранения состояния с поддержкой технологии кэшированного выполнения на месте (XIP) из внешней памяти QSPI. Это архитектурное решение позволяет вам выбрать подходящую плотность энергонезависимой памяти для вашего проекта и извлечь выгоду из возможности использования дешёвой Flash-памяти.

RP2040 производится на современном 40-нм оборудовании, что обеспечивает высокую производительность и низкое тепловыделение, что в совокупности с различными режимами низкого энергопотребления позволяет добиться длительной работы от батареи или иного автономного источника питания.

Ключевые особенности:

- Два ядра ARM Cortex-M0+ @ 133МГц

- 264 КБ встроенной статической памяти с произвольным доступом в шести независимых банках

- Поддержка до 16 МБ внешней флэш-памяти через выделенную шину QSPI

- Контроллер с технологией прямого доступа к памяти

- Полносвязная коммутационная матрица AHB

- Периферийные устройства интерполяции и целочисленного деления

- Встроенный программируемый стабилизатор с низким падением напряжения для генерации напряжения ядра

- 2 встроенных петли фазовой подстройки частоты для генерации тактовой частоты USB и ядра

- 30 контактов интерфейса ввода/вывода общего назначения, 4 из которых могут использоваться как аналоговые входы

- Периферия:

- 2 универсальных асинхронных приёмопередатчика

- 2 контроллера последовательного периферийного интерфейса

- 2 контроллера I2C

- 16 каналов с широтно-импульсной модуляцией

- контроллер USB 1.1 с PHY, поддерживающий режимы как хоста, так и устройства

-  8 конечных автоматов подсистемы программируемого ввода-вывода

Вне зависимости от того, для чего вы станете использовать данный микроконтроллер, от машинного обучения до управления электродвигателями, от агротехники до работы со звуком, RP2040 имеет достаточные производительность, функционал и поддержку, чтобы удовлетворить потребности Вашего проекта.

1.1. Почему чип был назван RP2040?

Цифры в названии обозначают следующее (Рис. 1):

1. Количество ядер процессора (2)

2. Тип используемого процессора (M0+)

3. floor(log2(ram / 16k)) (целая часть от логарифма по основанию 2 частного объёма оперативной памяти и 16 000)

4. floor(log2(nonvolatile / 16k)) (целая часть от логарифма по основанию 2 частного объёма энергонезависимой памяти и 16 000 или 0, если нет встроенной энергонезависимой памяти)

1.2. Основные сведения

RP2040 - это недорогой высокопроизводительный микроконтроллер с гибкими цифровыми интерфейсами. Ключевые особенности:

- Два ядра процессора Cortex M0 +, до 133 МГц

- 264 КБ встроенной статической памяти с произвольным доступом в 6 банках

- 30 линий интерфейса ввода/вывода общего назначения

- 6 выделенных линий ввода/вывода SPI Flash (с поддержкой выполнения на месте)

- Специальное оборудование для часто используемых периферийных устройств

- Программируемый ввод/вывод для расширения поддерживаемых периферийных устройств

- 4-канальный аналогово-цифровой преобразователь с встроенным датчиком температуры, 500 000 выборок в секунду с разрешением 12-бит

- USB 1.1 в режиме хоста или устройства

(Это была первая часть планируемой серии об этом чипе. В дальнейшем, мы разберём его архитектуру, строение, распиновку, варианты применения, внутренние функции и многое-многое другое. Оставайтесь на связи!)