Raspberry Pi Pico 2: Mehr Leistung, geringerer Verbrauch

Wenn ein neuer Raspberry Pi das Licht der Welt erblickt, ist die Szene immer in Aufruhr. So ist es jetzt auch beim neuen Raspberry Pi Pico 2 mit dem RP2350 Microcontroller. Hier geben wir einen Überblick üben den neuen Stern am Himmel.

Inhaltsverzeichnis

• Einführung: Der neue RP2350-Chip
• Vergleich: RP2040 vs. RP2350
• Technische Spezifikationen des RP2350
• Sicherheit und Konnektivität
• RISC-V-Kerne und ihre Vorteile
• Software-Kompatibilität
• Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit
• Alternativen zum RP2350
• Fazit: Eine neue Ära für Mikrocontroller

Einführung: Der neue RP2350-Chip

Der Raspberry Pi Pico 2 markiert eine bedeutende Weiterentwicklung in der Produktreihe der Raspberry Pi Mikrocontroller. Im Zentrum dieser Neuerungen steht der RP2350-Chip, der den beliebten RP2040 ablöst. Dieser neue Mikrocontroller ist nicht nur schneller und effizienter, sondern auch vielseitiger. Er integriert zwei Arten von Prozessorkernen – ARM Cortex-M33 und die neuen RISC-V Hazard3-Kerne – und bietet damit eine beispiellose Flexibilität für Entwickler. E

Der RP2350 baut auf den Stärken des RP2040 auf und erweitert diese um zusätzliche Funktionen wie integrierte Flash-Speicheroptionen und mehr GPIO-Pins. Diese neuen Funktionen machen den Pico 2 zu einer idealen Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Robotik bis hin zu IoT-Geräten. Eine detaillierte Übersicht gibt das Handbuch zum RP2350, das mit 1347 Seiten aber mehr als eine Gute-Nacht-Lektüre ist.

Vergleich: RP2040 vs. RP2350

Beim Vergleich des neuen RP2350 mit dem vorherigen RP2040 werden einige wesentliche Verbesserungen deutlich:

• Prozessorarchitektur: Der RP2040 verfügte über zwei ARM Cortex-M0+ Kerne, während der RP2350 mit zwei Cortex-M33 Kernen ausgestattet ist, die zusätzlich eine Gleitkommaeinheit (FPU) bieten. Außerdem verfügt der RP2350 über zwei RISC-V Hazard3-Kerne, was eine neue Dimension der Flexibilität eröffnet.
• Speicher und Flash: Während der RP2040 nur externen Flash-Speicher unterstützte, bietet der RP2350 die Option für bis zu 2 MB integrierten Flash-Speicher, was die Notwendigkeit externer Komponenten reduziert.
• Gehäuse und GPIO-Pins: Der RP2350 ist in einem größeren Gehäuse erhältlich, das mehr GPIO-Pins (bis zu 48) bietet, verglichen mit den 30 Pins des RP2040.
• Leistung und Energieverbrauch: Trotz der gesteigerten Leistung hat der RP2350 einen geringeren Energieverbrauch. Während der RP2040 bei etwa 100 mW lag, benötigt der RP2350 nur etwa 80 mW im Leerlauf.

Technische Spezifikationen des RP2350

Der RP2350-Chip beeindruckt durch eine Reihe technischer Verbesserungen, die ihn zu einem leistungsstarken Werkzeug für Entwickler machen. Hier sind die wichtigsten Spezifikationen im Überblick:

• Prozessorarchitektur: Der RP2350 verfügt über duale ARM Cortex-M33-Kerne, die mit 150 MHz getaktet sind. Diese Kerne unterstützen hardwarebasierte Single-Precision-Gleitkomma- und DSP-Anweisungen, was komplexe Berechnungen und Signalverarbeitungsaufgaben beschleunigt.
• Speicher: Der Mikrocontroller ist mit 520 KB On-Chip-SRAM ausgestattet, was eine Verdopplung des Speichers im Vergleich zum RP2040 darstellt. Zusätzlich bietet der RP2350 bis zu 16 MB externen QSPI-Flash-Speicher, der für größere Programme und Daten genutzt werden kann.
• Energieeffizienz: Trotz der gesteigerten Leistung benötigt der RP2350 weniger Strom als sein Vorgänger. Im Leerlauf sinkt der Stromverbrauch auf etwa 80 mW, was den Pico 2 besonders für batteriebetriebene Anwendungen attraktiv macht.
• PIO-Blöcke: Der RP2350 erweitert die PIO-Funktionalität, indem er drei PIO-Blöcke bietet, statt der zwei im RP2040. Dadurch stehen Entwicklern insgesamt 12 State-Machines zur Verfügung, die für maßgeschneiderte Hardware-Schnittstellen genutzt werden können.
• Peripherie: Der RP2350 unterstützt 2× UARTs, 2× SPI-Controller, 2× I2C-Controller, 24× PWM-Kanäle, sowie USB 1.1 Controller mit Host- und Geräteunterstützung.
• Sicherheitsfunktionen: Der Chip bietet fortschrittliche Sicherheitsfunktionen wie signiertes Booten, geschützte OTP-Speicherung und hardwarebasierte SHA-256-Verschlüsselung.

Sicherheit und Konnektivität

Mit dem RP2350 setzt Raspberry Pi neue Maßstäbe in Sachen Sicherheit. Der Mikrocontroller integriert eine Vielzahl von Sicherheitsfunktionen, die besonders für industrielle und kommerzielle Anwendungen von Bedeutung sind:

• Signiertes Booten: Der RP2350 unterstützt optional das signierte Booten, wodurch sichergestellt wird, dass nur autorisierte Software auf dem Mikrocontroller ausgeführt wird. Diese Funktion wird durch eine schreibgeschützte OTP-Speicherung abgesichert.
• Sicherheitsdomänen: GPIO-Pins, DMA-Kanäle und Peripheriegeräte können individuell Sicherheitsdomänen zugeordnet werden, um unbefugten Zugriff zu verhindern.
• Hardware-Schutz: Der Chip verfügt über hardwarebasierte Schutzmechanismen gegen Fehlerinjektionen und unterstützt die SHA-256-Verschlüsselung.

In Bezug auf die Konnektivität bietet der RP2350 umfangreiche Möglichkeiten. Mit zwei UARTs, zwei SPI- und I2C-Controllern, 24 PWM-Kanälen und einem USB 1.1 Controller deckt der Pico 2 alle gängigen Schnittstellen ab. Diese Vielzahl an Anschlüssen ermöglicht eine flexible Anbindung an externe Komponenten und macht den Pico 2 zu einem vielseitigen Baustein für eine breite Palette von Projekten.

RISC-V-Kerne und ihre Vorteile

Ein Highlight des RP2350 ist die Integration von zwei RISC-V Hazard3-Kernen. Diese offenen und lizenzfreien Kerne bieten Entwicklern eine kosteneffiziente und flexible Alternative zu proprietären Architekturen. RISC-V ist eine aufstrebende Architektur, die insbesondere in der Open-Source-Community immer mehr an Bedeutung gewinnt.

Der Einsatz von RISC-V-Kernen im RP2350 ermöglicht es Entwicklern, zwischen ARM- und RISC-V-Kernen zu wählen, je nach den Anforderungen ihrer Projekte. Die Hazard3-Kerne bieten eine solide Leistung mit 3.81 CoreMark/MHz und unterstützen eine Vielzahl von RISC-V-Erweiterungen, wie z.B. Atomare Speicheroperationen und Bit-Manipulationen. Diese Flexibilität könnte ein erster Hinweis darauf sein, dass Raspberry Pi sich langfristig in Richtung RISC-V orientieren könnte.

Ein wichtiger Punkt ist, dass ARM- und RISC-V-Kerne nicht gleichzeitig betrieben werden können; der Benutzer muss sich für eine der beiden Architekturen entscheiden. Dies könnte in Zukunft jedoch die Entwicklung von Universalanwendungen ermöglichen, die auf beiden Architekturen lauffähig sind.

Software-Kompatibilität des RP2350

Die Software-Kompatibilität des RP2350 stellt sicher, dass Entwickler bestehende Projekte mit minimalen Anpassungen auf den neuen Chip portieren können. Im Vergleich zu älteren Versionen ist es jedoch empfehlenswert, eine Neukompilierung des Codes vorzunehmen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Obwohl der RP2350 sowohl ARM- als auch RISC-V-Kerne unterstützt, bleibt die Wahl des bevorzugten Echtzeitbetriebssystems (RTOS) ein wichtiger Faktor. Die Raspberry Pi Foundation hat bereits angekündigt, dass FreeRTOS weiterhin das bevorzugte RTOS sein wird. Gleichzeitig wird eine Zusammenarbeit mit der Linux Foundation in Betracht gezogen, um die Kompatibilität mit weiteren Betriebssystemen zu gewährleisten.

Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit

In der heutigen schnelllebigen Technologiebranche ist Zuverlässigkeit ein Schlüsselfaktor. Die Raspberry Pi Foundation plant, den RP2350 bis mindestens 2040 zu produzieren, mit einigen Berichten, die sogar auf eine Verlängerung bis 2045 hinweisen. Dies gibt Entwicklern die Sicherheit, dass der Chip langfristig verfügbar sein wird.

Allerdings bleibt abzuwarten, wie sich der Markt entwickelt und ob Raspberry Pi seine Produktion und Verfügbarkeit wie geplant aufrechterhalten kann. Die Nachfrage nach Mikrocontrollern ist hoch, und es bleibt abzuwarten, wie gut der RP2350 in den kommenden Jahren verfügbar sein wird.

Alternativen zum RP2350

Obwohl der Raspberry Pi Pico 2 und der RP2350 beeindruckende Leistungsmerkmale bieten, gibt es auf dem Markt auch einige interessante Alternativen. Seed Studio bietet eine Version des RP2350 auf ihrer Theo-Plattform an, die bereits verfügbar ist. Diese Version bietet ähnliche Spezifikationen, kann jedoch aufgrund von Verfügbarkeitsproblemen in anderen Regionen eine interessante Option sein.

Weitere Alternativen umfassen Produkte von Pimoroni, die ebenfalls auf dem RP2350 basieren, sowie andere Mikrocontroller von Herstellern wie Espressif, die sich auf spezielle Anwendungen wie drahtlose Kommunikation konzentrieren. Es lohnt sich, diese Optionen in Betracht zu ziehen, wenn der RP2350 nicht sofort verfügbar ist oder wenn spezielle Funktionen benötigt werden.

Fazit: Eine neue Ära für Mikrocontroller

Der Raspberry Pi Pico 2 mit dem RP2350-Chip bringt eine Reihe von bedeutenden Verbesserungen, die ihn zu einer leistungsstarken Wahl für eine Vielzahl von Projekten machen. Mit mehr Rechenleistung, verbesserter Energieeffizienz und der Integration von RISC-V-Kernen bietet der Pico 2 eine beeindruckende Flexibilität und Zukunftssicherheit.

Während es noch einige offene Fragen zur Verfügbarkeit und langfristigen Unterstützung gibt, zeigt der RP2350, dass Raspberry Pi weiterhin eine führende Rolle in der Mikrocontroller-Welt spielt. Entwickler, die auf der Suche nach einem vielseitigen, leistungsstarken und dennoch energieeffizienten Mikrocontroller sind, sollten den Raspberry Pi Pico 2 definitiv in Betracht ziehen.