Новый Pico обещает изменить рынок MCU, но как на самом деле обстоят дела с ним? Raspberry Pi Pico & Arduino Uno. Будьте внимательны.
Микрокомпьютер Raspberry Pi 5 На борту Raspberry Pi 5 уже есть четыре порта USB, беспроводные интерфейсы Wi-Fi/Bluetooth и полноценный гигабитный Ethernet, чтобы сразу приступить к работе.
Еще совсем недавно Raspberry Pi был известен как одноплатный компьютер (SBC), представляющий собой микроконтроллерный блок с процессором, оперативной памятью и внешним жестким диском. Другими словами, это компьютер на чипе, способный работать под управлением широкого спектра операционных систем, включая Linux, Chrome и даже Windows.
Однако новейшее пополнение семейства, Raspberry Pi Pico, представляет собой чисто микроконтроллерное устройство (MCU). Вместо того чтобы выполнять несколько задач, MCU запускает одну программу за раз и требует для работы внешнюю оперативную память и дисковое хранилище.
Прекрасным примером MCU может служить любой представитель семейства Arduino. Впервые выпущенный в 2005 году, Arduino начинал как инструмент для создания прототипов для студентов-дизайнеров, не имевших опыта в электронике и программировании. Низкая цена и простота использования превратили Arduino в основную плату для создания прототипов как для производителей, так и для крупных компаний.
Теперь, благодаря Pico, кажется, что господство Arduino над MCU-платами подрывает Raspberry Pi Foundation. Но так ли это на самом деле? Давайте выясним это, сравнив две платформы и лучше поняв их различия, сильные и слабые стороны.
Платы SBC
Для начала давайте рассмотрим основы и технические характеристики каждой платы. Семейство Arduino огромно, поэтому в этой статье мы сравним Pico с Arduino Uno, одной из самых популярных MCU-плат всех времен.
Raspberry Pi Pico
Pico — это самый первый микроконтроллерный продукт от Raspberry Pi Foundation, построенный на их собственном кремнии RP2040. Сама плата имеет небольшую площадь и была разработана как недорогая плата для нового чипа микроконтроллера. Как и другие платы MCU, Pico поддерживает аналоговые входные сигналы, чего нет у других Raspberry Pis.
- Микроконтроллер: RP2040
- Входная мощность: 1,8-5,5 В постоянного тока
- Рабочая температура: -20-85 °C
- Размеры: 51,0 x 21,0 мм
Проверить цену Raspberry Pi Pico на сайте:
Arduino Uno
Uno — это первая USB-плата в семействе Arduino, которая может быть запитана через этот порт или отдельный разъем питания. Кроме оригинальной версии, Uno существует в нескольких вариантах: Uno SMD — чуть более доступная версия, а Uno WiFi включает в себя беспроводную связь. В настоящее время Uno находится в третьей ревизии (Rev3), а дизайн плат полностью открыт.
- Микроконтроллер: ATmega328P
- Входное питание: 7-12 В постоянного тока
- Рабочая температура: -40-85 °C
- Размеры: 68,6 x 53,4 мм
Проверить цену Raspberry Pi Pico на сайте:
В чем разница
Хотя на первый взгляд эти две платформы похожи по функциям, на самом деле они очень разные. В этом разделе мы сравним несколько наиболее важных характеристик.
Процессоры
Arduino Uno Rev3 работает на одноядерных 8-битных чипах Atmel ATmega328P с тактовой частотой 16 МГц, 2 кБ SRAM и всего 28 кБ флеш-памяти.
RP2040 в Raspberry Pi Pico намного лучше, его 32-битный Arm Cortex-M0+ работает на переменной частоте до 133 МГц. Двухъядерная архитектура обеспечивает гораздо большую гибкость в плане запуска программного обеспечения. Процессор оснащен 264 кБ SRAM, 2 МБ встроенной флеш-памяти и может получить доступ к 16 МБ внешней оперативной памяти.
Это настолько мощный чип, что многие другие производители используют его в своих платах, включая Arduino с их собственным Nano Connect.
Программирование
Arduino Uno, как и все семейство плат Arduino, предназначена для программирования на языке C++ «скетчей», которые обрабатываются, компилируются и загружаются на плату в виде машинного кода с помощью интегрированной среды разработки Arduino (IDE).
В отличие от этого, Pico был разработан для использования MicroPython, версии популярного языка Python для небольших устройств. Это упрощает и ускоряет процесс кодирования, особенно для новичков, в то время как более продвинутые пользователи могут по-прежнему использовать C/C++. В то же время, Pico также поддерживается Arduino IDE для тех, кто привык к этому рабочему процессу.
Но это еще не все для Pico. Популярный язык CircuitPython от Adafruit также поддерживается, а заядлые программисты оценят наличие у Pico интерфейса Serial Wire Debug (SWD).
Ввод/вывод
Взаимодействие с физическими устройствами, такими как датчики, двигатели и экраны дисплеев, лежит в основе большинства микроконтроллерных проектов, и Uno и Pico хорошо оснащены для этого.
Для ввода/вывода общего назначения (GPIO) Uno работает при напряжении 5 В, имеет 6 аналоговых входных и 14 цифровых выводов, 6 из которых обеспечивают вывод ШИМ. Pico работает при напряжении 3,3 В и имеет 26 выводов GPIO, 3 из которых могут использоваться как аналоговые входы, а 16 — как ШИМ-выходы. Он также имеет преимущество в аналого-цифровом преобразовании (АЦП), обеспечивая более высокое разрешение (12 бит против 10 бит) и более высокую частоту дискретизации (500 кГц против 125 кГц).
Периферийные устройства все чаще используют последовательный обмен данными. В этой области Uno имеет по одному каналу для UART, 12C и SPI, а Pico — в два раза больше.
Наконец, Pico действительно выделяется новым и уникальным включением восьми программируемых входов/выходов (PIO) «машин состояний». Это независимые каналы, которые можно использовать для индивидуального управления внешним оборудованием — дополнительными последовательными портами или даже видео.
Установка и подключение
Мы уже видели, что эти две платы отличаются по размеру, и у каждого форм-фактора есть свои плюсы и минусы.
Больший размер Arduino и встроенные разъемы позволяют легко подключать периферийные устройства с помощью переходников. В частности, каждый контакт можно четко обозначить, чтобы избежать ошибок при подключении. Если использовать макетную плату, то она просто подключается с помощью дополнительных переходников. Удобно, что Uno поставляется с отдельным разъемом питания и портом USB (Type-B) для обеспечения последовательного соединения.
Raspberry Pi Pico, с добавлением соответствующих контактов заголовка, является «дружественным к макетной плате», что полезно для многих ситуаций, связанных с прототипированием. Кроме того, по краям у него имеются кастеллированные выводы для удобства пайки к печатным платам. Через разъем Micro-USB Pico может легко переключаться между режимами хоста и устройства, что упрощает работу с USB-приложениями. Его форм-фактор также позволяет легко добавлять стекированные периферийные устройства и другое специализированное дополнительное оборудование, например контроллеры для робототехнических проектов. Однако у Pico нет встроенной кнопки сброса, что раздражает во многих тестовых сценариях.
Потребляемая мощность
Uno работает с гибким входным напряжением в диапазоне от 7 до 12 В, хотя его также можно питать через порт USB. Pico номинально питается от 5 В через порт Micro-USB, а также может работать от 1,8 до 5,5 В через внешние входы.
В спящем режиме Pico потребляет меньше энергии (6 мВт), чем Uno (15 мВт). Однако при нормальной работе сравнение бок о бок становится более сложным. Теоретически процессор Pico, будучи более мощным и работая на более высокой тактовой частоте, должен потреблять больше энергии. Кроме того, программы на Python, являющемся интерпретируемым языком, обычно потребляют больше энергии, чем аналоги, написанные на C++. Бенчмарки обычно показывают, что Pico потребляет больше энергии, вплоть до 100 %, но грамотное использование аппаратных возможностей Pico в некоторых случаях может изменить ситуацию.
Оба устройства могут работать с приложениями, питающимися от батарей, но если ключевым требованием является сверхнизкое энергопотребление, то лучше использовать другие платы.
Выводы
Raspberry Pi Pico дебютировал на рынке MCU в отличном стиле, похваставшись новым мощным процессором и богатой функциональностью. Видимость и поддержка со стороны обширной и уважаемой экосистемы Raspberry Pi в сочетании с программированием на MicroPython, очень низкой ценой и мощными функциями, несомненно, поставят это устройство в центр волны новых творческих проектов на микроконтроллерах.
Тем не менее, популярность Arduino Uno не должна затмевать недавно появившийся Pico. Это по-прежнему невероятно надежное оборудование, которое легко использовать и легко программировать. Для новичков, которым нужна подробная документация и поддержка, это может стать решающим фактором.
