核心性能
- RP2040 采用雙核 Arm Cortex-M0 + 處理器,其芯片面積僅有 2mm2 ,主頻被穩定設定在 133MHz。在一些極為基礎的應用場景中,RP2040 能夠發揮出穩定的性能表現。以基礎的智能開關控制為例,它只需檢測開關狀態,然后根據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,定時采集溫濕度數據并通過串口發送出去,RP2040 能夠穩定地運行,確保數據的準確傳輸。
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 的優勢就會充分展現。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據進行分析和處理,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據傳輸,實現設備之間的信息交互,以及與 Wi-Fi 模塊通信,將處理后的圖像數據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,能夠顯著加快系統的響應速度,確保各個任務都能流暢運行,避免出現任務之間相互干擾導致的卡頓現象。此外,RP2350 內部的 M33 內核和 RISC-V CPU 內核在啟動時可以根據開發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,需要進行大量的數學運算和復雜算法處理,開發者可以優先分配 M33 內核來執行;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據信息,這些數據量相對較小,264KB 的 RAM 能夠輕松滿足程序運行和數據存儲的基本需求,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據庫管理系統時,需要存儲和處理大量的數據記錄,包括數據的插入、查詢、更新和刪除等操作。更大的內存可以為數據庫管理系統提供足夠的緩存空間,加快數據的讀寫速度,提高系統的整體性能。在圖像數據的初步處理中,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據進行計算和處理。520KB 的內存可以緩存更多的圖像數據,使得處理過程更加高效,減少數據讀取和寫入的次數,從而提高圖像數據處理的速度和質量。
- 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,實現不同的燈光效果。同時,也可以存儲少量的數據,像一些設備的校準參數,這些參數用于對設備的性能進行校準和優化,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模的程序。例如一個小型的操作系統內核,它需要管理系統的各種資源,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內核,使其能夠在設備上穩定運行。在需要記錄大量日志數據的設備中,如工業設備的運行狀態監控,設備在運行過程中會產生大量的日志數據,包括設備的啟動時間、運行參數、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據,方便后續對設備的運行狀況進行全面、深入的分析,及時發現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,然后控制 LED 燈的亮滅,實現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,這種優勢就體現得淋漓盡致。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同工作,每個電機都需要精確的控制信號來實現不同的動作,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行器,實現對機器人狀態的更全面監測和控制;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 狀態機,相比 RP2040 的 8 個 PIO 狀態機,在一些對特殊通信協議有需求的項目中,RP2350 展現出更強的適應性。例如在自定義的傳感器通信協議中,由于不同的傳感器可能有不同的通信方式和協議要求,RP2350 的 12 個 PIO 狀態機可以通過編程實現對各種特殊通信協議的支持,更好地與外圍設備進行通信和數據交互,而 RP2040 在面對一些復雜的自定義協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。在普通的物聯網傳感器節點中,它能維持芯片的正常供電,確保傳感器能夠正常采集數據并進行傳輸。例如一個簡單的溫濕度傳感器節點,RP2040 可以控制傳感器在不同的工作狀態下的電源供應,在數據采集時提供足夠的電力,在數據傳輸完成后進入低功耗模式,以節省能源。
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。在對功耗和穩定性要求較高的物聯網設備中,如智能電表,它需要長時間穩定運行,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 可以根據設備的運行狀態和溫度情況,動態調整電源供應。當設備處于空閑狀態時,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,如在進行大量的數據計算和傳輸時,確保穩定供電,提高系統的穩定性和效率。同時,板載溫度傳感器可以實時監測芯片的溫度,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據進行簡單的加密處理,防止數據被竊取。
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、硬件真隨機數發生器(TRNG)等。在涉及敏感數據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 加速可以加快數據的加密和解密速度,確保數據在傳輸和存儲過程中的安全性;硬件真隨機數發生器可以生成真正的隨機數,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同工作,RP2350 能夠有效保障數據的安全性和完整性,防止數據被竊取或篡改。
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、新功能的開發者來說,具有一定的吸引力,他們可以直接購買開發板進行快速的原型開發和測試。而單獨的 RP2040 芯片,在京東平臺上 3400 片現貨的價格為 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。這對于一些大規模生產的企業來說,具有成本優勢,可以降低產品的生產成本。但如果是小量購買開發板形式,RP2350 的價格優勢就不明顯。因為購買 RP2040 開發板時,除了芯片本身的成本,還包含了開發板上其他組件和設計的成本。而且,具體的價格還需根據采購數量、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。
開發工具差異
- 開發環境:兩者都支持多種開發環境,為開發者提供了豐富的選擇。RP2040 支持 MicroPython 和 C/C++ 開發,使用樹莓派提供的 Pico SDK 即可進行開發,并且在 Windows、Linux、macOS 等主流操作系統上都能搭建開發環境。以 Windows 系統為例,開發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。在開發過程中,開發者可以使用 MicroPython 進行快速的原型開發,利用其簡潔的語法和豐富的庫函數,快速實現一些基本功能;也可以使用 C/C++ 進行更底層、更高效的開發,充分發揮 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,擁有了更多的開發選擇。Pigweed 幫助開發者為使用 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境中都能穩定構建。對于大型專業嵌入式開發團隊來說,使用 Bazel 可以更容易在 RP2350 上構建原型和產品,提高開發效率和代碼的可維護性。目前,RP2350 的開發環境可在 macOS 或 Linux 上進行,并且即將支持 Windows。這意味著更多的開發者將能夠使用自己熟悉的操作系統進行 RP2350 的開發,進一步擴大了其用戶群體。
- 集成開發工具:對于 RP2040,開發者可以使用 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。在編寫代碼時,智能提示功能可以幫助開發者快速輸入代碼,減少錯誤;調試功能可以幫助開發者定位和解決代碼中的問題,提高開發效率。也可以使用 Eclipse 等其他常見的集成開發環境(IDE),這些 IDE 都提供了完善的開發工具和功能,滿足不同開發者的需求。
而 RP2350 除了能使用上述工具外,在 Visual Studio Code 中,借助 Pigweed 項目,還能實現與 C++、Starlark 代碼智能和 Bazel 命令集成進行創作。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),開發者可以實時查看日志并發送命令,對程序的運行狀態進行實時監控和調整,為開發者提供了更加便捷和高效的開發體驗。
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 編寫代碼實現根據環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,如基礎的環境監測設備,僅需采集溫濕度數據并通過串口發送,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,了解嵌入式系統的基本原理和開發方法。
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者。在復雜的嵌入式系統開發中,如工業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據,對電機等執行器進行精確控制,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。在物聯網設備開發中,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定通信和數據安全。在機器人控制領域,如需要進行復雜路徑規劃和動作控制的服務機器人,RP2350 能夠憑借其強大的性能,實現對機器人的精確控制,使其能夠在復雜的環境中完成各種任務。同時,RP2350 使軟件開發人員有機會在穩定、支持良好的環境中試驗 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展。
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