核心性能
- RP2040 采用雙核 Arm Cortex-M0 + 處理器,其芯片面積僅有 2mm2 ,主頻被穩(wěn)定設定在 133MHz。在一些極為基礎的應用場景中,RP2040 能夠發(fā)揮出穩(wěn)定的性能表現(xiàn)。以基礎的智能開關控制為例,它只需檢測開關狀態(tài),然后根據(jù)檢測結果控制電路的通斷,這種簡單的邏輯處理對于 RP2040 而言輕而易舉。在簡單的串口通信任務里,比如連接溫濕度傳感器,定時采集溫濕度數(shù)據(jù)并通過串口發(fā)送出去,RP2040 能夠穩(wěn)定地運行,確保數(shù)據(jù)的準確傳輸。
而 RP2350 在核心性能方面有著跨越式的提升。其芯片面積達到 5.3mm2 ,內置雙核 Arm Cortex-M33 或者 Hazard3 RISC-V 處理器,運行頻率提升至 150MHz。當面對復雜的任務需求時,RP2350 的優(yōu)勢就會充分展現(xiàn)。例如在同時處理復雜的圖像識別算法時,它需要對大量的圖像數(shù)據(jù)進行分析和處理,識別出圖像中的物體、場景等信息;與此同時,還需要與多個藍牙設備進行數(shù)據(jù)傳輸,實現(xiàn)設備之間的信息交互,以及與 Wi-Fi 模塊通信,將處理后的圖像數(shù)據(jù)上傳至云端或者其他服務器。在這種多任務并行的情況下,RP2350 憑借更高的主頻和更為先進的處理器架構,能夠顯著加快系統(tǒng)的響應速度,確保各個任務都能流暢運行,避免出現(xiàn)任務之間相互干擾導致的卡頓現(xiàn)象。此外,RP2350 內部的 M33 內核和 RISC-V CPU 內核在啟動時可以根據(jù)開發(fā)者的實際需求進行靈活分配。如果當前任務對計算性能要求較高,需要進行大量的數(shù)學運算和復雜算法處理,開發(fā)者可以優(yōu)先分配 M33 內核來執(zhí)行;而如果任務側重于特定的指令集操作或者對 RISC-V 架構的特性有需求,就可以選擇 RISC-V CPU 內核,這種靈活性為開發(fā)者提供了更多的選擇空間,以滿足不同應用場景下的性能需求。
硬件資源
- 內存:RP2040 配備了 264KB 的 RAM,對于一些簡單的小型嵌入式應用來說,這樣的內存容量是足夠的。就像簡單的電子時鐘應用,它只需要記錄當前的時間,以及設置鬧鐘等少量的數(shù)據(jù)信息,這些數(shù)據(jù)量相對較小,264KB 的 RAM 能夠輕松滿足程序運行和數(shù)據(jù)存儲的基本需求,確保電子時鐘能夠準確計時和正常響鈴。
RP2350 的內存則翻倍至 520KB,這一提升使得它能夠勝任更為復雜的任務。例如在運行小型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)時,需要存儲和處理大量的數(shù)據(jù)記錄,包括數(shù)據(jù)的插入、查詢、更新和刪除等操作。更大的內存可以為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供足夠的緩存空間,加快數(shù)據(jù)的讀寫速度,提高系統(tǒng)的整體性能。在圖像數(shù)據(jù)的初步處理中,如簡單的圖像灰度化處理,需要將彩色圖像轉換為黑白圖像,以及邊緣檢測,識別圖像中物體的邊緣輪廓,這些操作都需要對大量的圖像像素數(shù)據(jù)進行計算和處理。520KB 的內存可以緩存更多的圖像數(shù)據(jù),使得處理過程更加高效,減少數(shù)據(jù)讀取和寫入的次數(shù),從而提高圖像數(shù)據(jù)處理的速度和質量。
- 存儲:RP2040 帶有 2MB 的內部閃存,這樣的存儲容量適用于存儲一些簡單的程序代碼。比如控制流水燈閃爍模式的簡單程序,它通過編寫特定的代碼來控制多個 LED 燈按照一定的順序和時間間隔進行閃爍,實現(xiàn)不同的燈光效果。同時,也可以存儲少量的數(shù)據(jù),像一些設備的校準參數(shù),這些參數(shù)用于對設備的性能進行校準和優(yōu)化,確保設備能夠正常運行。
RP2350 的內部閃存增加到 8MB,這使其能夠存儲更大規(guī)模的程序。例如一個小型的操作系統(tǒng)內核,它需要管理系統(tǒng)的各種資源,包括處理器、內存、設備等,同時還要提供基本的系統(tǒng)服務,如文件管理、進程管理等。8MB 的閃存可以容納這樣一個功能較為完善的小型操作系統(tǒng)內核,使其能夠在設備上穩(wěn)定運行。在需要記錄大量日志數(shù)據(jù)的設備中,如工業(yè)設備的運行狀態(tài)監(jiān)控,設備在運行過程中會產(chǎn)生大量的日志數(shù)據(jù),包括設備的啟動時間、運行參數(shù)、故障信息等。RP2350 憑借更大的閃存空間,可以存儲更長時間周期的日志數(shù)據(jù),方便后續(xù)對設備的運行狀況進行全面、深入的分析,及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題并進行解決。
通信與外設接口
- GPIO 管腳:RP2040 提供 26 個 GPIO 管腳,其中 4 個可用于模擬輸入。在簡單的電子電路控制項目中,這些管腳能夠充分滿足連接常見傳感器和執(zhí)行器的需求。比如在控制一個簡單的電機正反轉時,通過 GPIO 管腳輸出不同的電平信號,就可以控制電機的旋轉方向;連接幾個基本的按鍵和 LED 燈,通過 GPIO 管腳檢測按鍵的按下和松開狀態(tài),然后控制 LED 燈的亮滅,實現(xiàn)簡單的人機交互功能。
RP2350 有兩種封裝選擇,RP2350A 提供 30 個 GPIO,RP2350B 提供 48 個 GPIO,并且 PWM 通道從 RP2040 的 16 個增至 24 路。在機器人控制項目中,這種優(yōu)勢就體現(xiàn)得淋漓盡致。以六足機器人的腿部運動控制為例,六足機器人需要控制多個電機協(xié)同工作,每個電機都需要精確的控制信號來實現(xiàn)不同的動作,如前進、后退、轉彎等。RP2350 憑借更多的 GPIO 管腳,可以連接更多的傳感器和執(zhí)行器,實現(xiàn)對機器人狀態(tài)的更全面監(jiān)測和控制;而 24 路 PWM 通道則能夠為電機提供更精準的脈寬調制控制,使得電機的轉速和扭矩控制更加精確,從而實現(xiàn)機器人更復雜、更靈活的動作控制。
- 通信控制器:二者都擁有 USB 1.1 控制器和 PHY,支持 Host 和 Device 模式,也都具備 2 個 UART、2 個 SPI 控制器、2 個 I2C 控制器。不過 RP2350 還額外配備了 12 個 PIO 狀態(tài)機,相比 RP2040 的 8 個 PIO 狀態(tài)機,在一些對特殊通信協(xié)議有需求的項目中,RP2350 展現(xiàn)出更強的適應性。例如在自定義的傳感器通信協(xié)議中,由于不同的傳感器可能有不同的通信方式和協(xié)議要求,RP2350 的 12 個 PIO 狀態(tài)機可以通過編程實現(xiàn)對各種特殊通信協(xié)議的支持,更好地與外圍設備進行通信和數(shù)據(jù)交互,而 RP2040 在面對一些復雜的自定義協(xié)議時可能會略顯吃力。
功能特性
- 電源管理:RP2040 提供基礎的電源管理功能,能夠保證芯片在正常工作時的基本電源控制。在普通的物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點中,它能維持芯片的正常供電,確保傳感器能夠正常采集數(shù)據(jù)并進行傳輸。例如一個簡單的溫濕度傳感器節(jié)點,RP2040 可以控制傳感器在不同的工作狀態(tài)下的電源供應,在數(shù)據(jù)采集時提供足夠的電力,在數(shù)據(jù)傳輸完成后進入低功耗模式,以節(jié)省能源。
RP2350 增加了更多的電源控制選項,包括 RUN 引腳和板載溫度傳感器。在對功耗和穩(wěn)定性要求較高的物聯(lián)網(wǎng)設備中,如智能電表,它需要長時間穩(wěn)定運行,并且要盡可能降低功耗以延長電池壽命或者減少能源消耗。RP2350 可以根據(jù)設備的運行狀態(tài)和溫度情況,動態(tài)調整電源供應。當設備處于空閑狀態(tài)時,通過降低芯片的工作頻率或者關閉部分不必要的模塊,降低功耗;當負載較大時,如在進行大量的數(shù)據(jù)計算和傳輸時,確保穩(wěn)定供電,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。同時,板載溫度傳感器可以實時監(jiān)測芯片的溫度,當溫度過高時,自動調整電源供應和工作頻率,避免芯片因過熱而損壞。
- 安全特性:RP2040 具備基本安全功能,能夠滿足一些普通應用場景的安全需求。例如在一些簡單的智能家居設備中,它可以對設備的通信數(shù)據(jù)進行簡單的加密處理,防止數(shù)據(jù)被竊取。
RP2350 的安全架構圍繞面向 Cortex-M 的 Arm TrustZone 構建,不僅有簽名啟動支持,還擁有 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(shù)發(fā)生器(TRNG)等。在涉及敏感數(shù)據(jù)傳輸和存儲的應用中,如金融支付終端的嵌入式設備,這些安全特性就顯得尤為重要。簽名啟動支持可以確保設備在啟動時,只運行經(jīng)過驗證的可信代碼,防止惡意代碼的注入;OTP 存儲器可以用于存儲加密密鑰等重要信息,一旦寫入不可更改,提高了信息的安全性;SHA-256 加速可以加快數(shù)據(jù)的加密和解密速度,確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的安全性;硬件真隨機數(shù)發(fā)生器可以生成真正的隨機數(shù),用于加密算法中的密鑰生成等操作,進一步增強了加密的安全性。通過這些安全特性的協(xié)同工作,RP2350 能夠有效保障數(shù)據(jù)的安全性和完整性,防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。
價格對比
從市場常見價格來看,RP2350 作為較新推出的芯片,其搭載的樹莓派 Pico 2 開發(fā)板售價為 5 美元 。這一價格對于一些追求高性能、新功能的開發(fā)者來說,具有一定的吸引力,他們可以直接購買開發(fā)板進行快速的原型開發(fā)和測試。而單獨的 RP2040 芯片,在京東平臺上 3400 片現(xiàn)貨的價格為 32162 元,若換算成單顆價格,大約為 9.46 元(32162÷3400≈9.46)。相比 RP2350 搭載的開發(fā)板價格,RP2040 在大量采購時單顆價格相對較低。這對于一些大規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)來說,具有成本優(yōu)勢,可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。但如果是小量購買開發(fā)板形式,RP2350 的價格優(yōu)勢就不明顯。因為購買 RP2040 開發(fā)板時,除了芯片本身的成本,還包含了開發(fā)板上其他組件和設計的成本。而且,具體的價格還需根據(jù)采購數(shù)量、渠道以及是否搭配其他周邊組件等因素綜合考量。例如,一些特殊的采購渠道可能會提供更優(yōu)惠的價格,購買時搭配額外的傳感器、模塊等周邊組件,也會影響最終的采購成本。
開發(fā)工具差異
- 開發(fā)環(huán)境:兩者都支持多種開發(fā)環(huán)境,為開發(fā)者提供了豐富的選擇。RP2040 支持 MicroPython 和 C/C++ 開發(fā),使用樹莓派提供的 Pico SDK 即可進行開發(fā),并且在 Windows、Linux、macOS 等主流操作系統(tǒng)上都能搭建開發(fā)環(huán)境。以 Windows 系統(tǒng)為例,開發(fā)者首先需要安裝相關的編譯器,如 GCC 等,然后下載并安裝 Pico SDK,按照安裝向導進行配置,就可以快速開始對 RP2040 進行開發(fā)。在開發(fā)過程中,開發(fā)者可以使用 MicroPython 進行快速的原型開發(fā),利用其簡潔的語法和豐富的庫函數(shù),快速實現(xiàn)一些基本功能;也可以使用 C/C++ 進行更底層、更高效的開發(fā),充分發(fā)揮 RP2040 的性能。
RP2350 除了支持 MicroPython 和 C/C++ 外 ,還因谷歌 Pigweed 開源項目的支持,擁有了更多的開發(fā)選擇。Pigweed 幫助開發(fā)者為使用 RP2350 這樣的微控制器的嵌入式設備構建軟件,其具備通過 Bazel 進行密封式構建、閃存和測試等功能。Bazel 是一個強大的構建工具,它可以管理項目的依賴關系,確保項目在不同的環(huán)境中都能穩(wěn)定構建。對于大型專業(yè)嵌入式開發(fā)團隊來說,使用 Bazel 可以更容易在 RP2350 上構建原型和產(chǎn)品,提高開發(fā)效率和代碼的可維護性。目前,RP2350 的開發(fā)環(huán)境可在 macOS 或 Linux 上進行,并且即將支持 Windows。這意味著更多的開發(fā)者將能夠使用自己熟悉的操作系統(tǒng)進行 RP2350 的開發(fā),進一步擴大了其用戶群體。
- 集成開發(fā)工具:對于 RP2040,開發(fā)者可以使用 Visual Studio Code 并安裝相關插件,利用其豐富的代碼智能提示和調試功能進行開發(fā)。在編寫代碼時,智能提示功能可以幫助開發(fā)者快速輸入代碼,減少錯誤;調試功能可以幫助開發(fā)者定位和解決代碼中的問題,提高開發(fā)效率。也可以使用 Eclipse 等其他常見的集成開發(fā)環(huán)境(IDE),這些 IDE 都提供了完善的開發(fā)工具和功能,滿足不同開發(fā)者的需求。
而 RP2350 除了能使用上述工具外,在 Visual Studio Code 中,借助 Pigweed 項目,還能實現(xiàn)與 C++、Starlark 代碼智能和 Bazel 命令集成進行創(chuàng)作。Starlark 是一種基于 Python 的語言,用于編寫 Bazel 的構建腳本。通過與 Starlark 代碼智能集成,開發(fā)者可以更方便地編寫和管理 Bazel 構建腳本,提高構建的靈活性和可定制性。同時,通過交互式和可定制的 REPL(Read-Eval-Print-Loop),開發(fā)者可以實時查看日志并發(fā)送命令,對程序的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和調整,為開發(fā)者提供了更加便捷和高效的開發(fā)體驗。
適用場景
RP2040 由于其性能和資源特點,成本較低,更適合初學者進行入門項目的學習和實踐。例如制作簡易的音樂播放器,初學者可以通過學習相關的電子知識和編程技能,使用 RP2040 連接音頻解碼芯片和揚聲器,編寫簡單的代碼實現(xiàn)音樂的播放和控制功能;智能小夜燈項目也是一個很好的入門選擇,通過連接光線傳感器和 LED 燈,利用 RP2040 編寫代碼實現(xiàn)根據(jù)環(huán)境光線自動控制小夜燈的亮滅。RP2040 也適用于一些簡單的嵌入式應用開發(fā),如基礎的環(huán)境監(jiān)測設備,僅需采集溫濕度數(shù)據(jù)并通過串口發(fā)送,這種簡單的應用場景對性能和資源的要求較低,RP2040 能夠輕松勝任。在教育實驗場景中,RP2040 為學生提供了一個低成本的編程和學習平臺,學生可以通過使用 RP2040 進行各種實驗,了解嵌入式系統(tǒng)的基本原理和開發(fā)方法。
而 RP2350 憑借其在性能、存儲、通信和安全等多方面的增強,更適合中級到高級開發(fā)者。在復雜的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中,如工業(yè)自動化控制中的運動控制器,它需要實時處理大量的傳感器數(shù)據(jù),對電機等執(zhí)行器進行精確控制,RP2350 的高性能處理器和豐富的硬件資源能夠滿足這種復雜的控制需求。在物聯(lián)網(wǎng)設備開發(fā)中,像智能家居中樞,需要連接和管理多個智能設備,如智能門鎖、智能攝像頭、智能家電等,RP2350 強大的通信能力和安全特性可以確保設備之間的穩(wěn)定通信和數(shù)據(jù)安全。在機器人控制領域,如需要進行復雜路徑規(guī)劃和動作控制的服務機器人,RP2350 能夠憑借其強大的性能,實現(xiàn)對機器人的精確控制,使其能夠在復雜的環(huán)境中完成各種任務。同時,RP2350 使軟件開發(fā)人員有機會在穩(wěn)定、支持良好的環(huán)境中試驗 RISC-V 架構 ,為 RISC-V 架構的推廣和應用提供了實踐平臺,有助于推動 RISC-V 架構在嵌入式領域的發(fā)展。
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