У цій статті ми постараємося розібратися з мікрокомп'ютером Raspberry Pi Zero 2 W, вірніше, чого він так вигідно відрізняється від свого бюджетного попередника Raspberry Pi Zero W, що випускається вже більше 5 років. Ми пройдемося основними пунктами, що дозволили компанії, не без перешкод, випустити цю новинку!

 

А для початку давайте насолодимося гарною демонстрацією від виробника:

 

Варто зазначити, що Zero, як і раніше, найкраще втілює місію Raspberry Pi з надання людям доступу до інструментів з низькою вартістю. Компанія Raspberry Pi продала майже чотири мільйони 5 доларових пристроїв Zero та його старшого брата Zero W з бездротовим зв'язком за 10 доларів, і вони знайшли своє застосування у всьому: від розумних динаміків до лікарняних апаратів штучної вентиляції легень. Але там, де більші моделі Raspberry Pi з роками неухильно ставали все потужнішими, до цього року компанія так і не змогла підвищити продуктивність у форм-факторі Zero.

Отже, зустрічайте Raspberry Pi Zero 2 W!

Ця плата за ціною 15 доларів у виробника використовує той же кристал SoC Broadcom BCM2710A1, що і стартова версія Raspberry Pi 3, з ядрами Arm, трохи зниженими до 1 ГГц, об'єднаними в єдиний компактний пакет разом з 512 МБ LPDDR2 SDRAM. Точне підвищення продуктивності в порівнянні з нульовим значенням залежить від робочих навантажень, але для багатопоточної системи sysbench воно майже вп'ятеро швидше.

Коротко перерахуємо основні технічні характеристики:

  • Процесор: Broadcom BCM2710A1, чотириядерний 64-розрядний у форм-факторі системи на кристалі SoC (Arm Cortex-A53 @ 1 ГГц)
  • Пам'ять: 512 МБ LPDDR2 SDRAM
  • Бездротова локальна мережа 2,4 ГГц IEEE 802.11b/g/n, Bluetooth 4.2, BLE
  • Один інтерфейс USB 2.0 з OTG
  • 40-контактний GPIO роз'єм введення/виведення, сумісний з платами розширення
  • Слот для картки MicroSD
  • Міні-порт HDMI
  • Композитне відео та точки паяння штиря скидання
  • Роз'єм камери CSI-2
  • H.264, декодування MPEG-4 (1080p30); Кодування H.264 (1080p30)
  • OpenGL ES 1.1, 2.0 графіка

 

Якщо багато з цього здається вам знайомим, то це тому, що Саймон Мартін – розробник, який створив і Zero 2 W, і пакет RP3A0, зміг втиснути всю цю додаткову продуктивність в оригінальний форм-фактор Zero. Майже всі корпуси та аксесуари, розроблені для Zero, мають ідеально працювати з новою платою, включаючи оригінальний корпус та набір кабелів.

 

Пункт перший. То в чому ж магія пакету RP3A0?

Основною перешкодою для створення вищої продуктивності Raspberry Pi Zero завжди був форм-фактор: з крихітною платою та одностороннім розміщенням компонентів немає фізичного місця для розміщення як основної системи на кристалі (SoC), так і дискретного пакету SDRAM.

Як і Raspberry Pi 1, Raspberry Pi Zero та Zero W побудовані на базі SoC Broadcom BCM2835. Це дозволяє обійти проблему за рахунок використання технології "пакет на пакеті" (PoP), в якій пакет SDRAM розташовується безпосередньо поверх SoC.

BCM2835 та пам'ять PoP LPDDR2 на 168 точок паяння:

де

Raspberry Pi Zero PCB – Плата Raspberry Pi Zero

Wire bond – ппровідникова обв'язка

Mold – форма корпусу

DRAM – чіп пам'яті

Processor –  чіп процесора

Substrate – підкладка

Solder ball – точки паяння

 

PoP – це елегантне рішення, якщо кремнієвий кристал у SoC досить малий, щоб поміститися в порожнині між кульками пайки верхнього корпусу SDRAM. На жаль, коли Broadcom додала спочатку чотириядерний Cortex-A7 (для створення BCM2836), а потім чотириядерний Cortex-A53 (для створення BCM2837), матриця виросла із порожнини PoP. Починаючи з Raspberry Pi 2 і далі використовується дискретна SDRAM, але ця опція була недоступна для майбутнього Zero.

Є ще один спосіб уникнути використання дискретної SDRAM, і якщо ви, можливо, вже зустрічалися з ним раніше, якщо стежили за Raspberry Pi з самого початку. Колись у BCM2835 був трохи злісний двійник, BCM2763, який інтегрував кристал SDRAM 128 МБ прямо в корпус разом з кристалом SoC; таке розташування відоме як "система в пакеті" (SiP). BCM2763 був призначений для використання як графічний співпроцесор для мобільних телефонів і мав оригінальний прототип Raspberry Pi, який був продемонстрований ще в 2011 році:

 

Саймон, який десять років тому розробив пакет BCM2763 у Broadcom, тепер працює у Raspberry Pi. Між розробкою офіційної миші та клавіатури, високоякісної камери і Raspberry Pi 400 він знайшов час для створення RP3A0, сучасного SiP, який поєднує в собі кристал BCM2710A1, що використовується в BCM2837A1, кристал Micron LPDDR2 на 4 Гбіт і необхідні розв'язування.

Система в пакеті RP3A0:

де

Raspberry Pi Zero 2 W PCB – плата Raspberry Pi Zero 2 W

Wire bond – провідникова обв'язка

Mold – форма корпусу

Top Die – верхня матриця

Bottom Die – нижня матриця

Interposer – прошарок

Substrate – підкладка

Solder ball – точки паяння

 

Саймон, який ніколи не втрачав можливості для художнього самовираження, навіть зумів втиснути логотип Raspberry Pi з дуже низьким (найімовірніше навіть найнижчим з усіх варіантів роздільної здатності) на пакет, виконавши малюнки логотипу, ліворуч – фотографія, праворуч – рентгенівський знімок:

 

Пункт другий. Магія друкованої плати

Теплове навантаження – це проблема, коли в невеликий корпус міститься велика продуктивність: чи можемо ми відвести тепло, що виділяється швидшим процесором? Як і інші недавні продукти Raspberry Pi, Zero 2 W використовує товсті внутрішні мідні шари для відведення тепла від процесора, тому якщо ви потримаєте в руках Zero W та Zero 2 W, то ви дійсно відчуєте різницю у вазі.

Вся ця додаткова мідь забезпечує більш стабільну продуктивність: було виявлено, що при температурі навколишнього середовища 20°C, Zero 2 W без корпусу може виконувати популярний стрес-тест лінійної алгебри LINPACK необмежено довго без тротлінгу (пропуску частини машинних тактів).

 

Пункт третій. Запечатаний у металевий екран бездротовий зв'язок

Поряд із великим корпусом RP3A0 ви знайдете великий металевий екран, який закриває схему бездротового зв'язку на платі та захищає її від зовнішніх перешкод. Як і всі продукти Raspberry Pi, починаючи з 3B+, Zero 2 W має модульну сертифікацію FCC, що знижує навантаження на відповідність вимогам, пов'язаним із включенням його в кінцевий продукт.

 

Пункт четвертий. Новий блок живлення Raspberry Pi Zero 2
Крім Zero 2 W також запускається новий офіційний блок живлення USB BS 1363 FTW. Він дуже схожий на блок живлення Raspberry Pi 4, але з роз'ємом USB micro-B замість роз'єму USB-C і з трохи зниженим піковим струмом 2,5 А. В принципі, це навіть перебір за потужністю, якщо ви використовуєте Zero 2 W, але він стане в нагоді, якщо ви раптом захочете підживити Raspberry Pi 3B або 3B+.

Блок живлення коштує 8 доларів у виробника та доступний з такими типами мережевих адаптерів: США та Канада (тип A); Європа (тип C); Індія (тип D); Великобританія (тип G); та Австралія, Нова Зеландія та Китай (тип I).

 

П'ятим пунктом варто сказати про доступність цієї моделі.

Справа в тому, що Zero 2 W, на жаль, не застрахований від нинішнього глобального дефіциту напівпровідників. Виробник очікує, що у 2021 році поставить споживачам лише близько 200 тис. одиниць, а у першій половині 2022 року – ще 250 тис. одиниць.

Зараз Raspberry Pi Zero 2 W доступний у Великій Британії, Європейському союзі, США, Канаді та Гонконзі. Нові країни додаються до цього списку в міру завершення роботи із забезпечення відповідності радіозв'язку (отримання сертифікатів).

 

Ну і насамкінець, серія питань та відповідей на популярні питання споживачів від самого виробника Raspberry Pi:

 

  • Ви припиняєте випуск Zero та Zero W?
  • Ні. Ми рідко припиняємо випуск продукції, навіть якщо вона замінена сучаснішою продукцією за тією самою ціною. Zero 2 W на 5 доларів дорожче, ніж Zero W, і приєднується до сімейства Zero як третій член.

 

  • Чи буде версія Zero 2 W із 1 ГБ SDRAM?
  • Ні. Монодіапазони LPDDR2 ємністю 1 ГБ недоступні, і створення SiP із двома складеними кубиками SDRAM було б дуже складним завданням.

 

  • Що означає маркування RP3A0?

  • RP3 – це ім'я пакета. A0 показує, що це перша версія деталі. AU вказує, що в упаковці використовуються золоті (а не мідні) дроти.
    Чотирьохзначний код – це дата виготовлення, виражена в році та номері тижня. Забавно, що на 41-му тижні 2020 року було виготовлено досить багато пристроїв, що дає код «2041», що вводить в оману.
    Шестизначний код – це дата замовлення, виражена у форматі РРММДД.

 

  • Як довго Zero 2 W залишатиметься у виробництві?
  • Ми прагнемо зберегти виробництво Zero 2 W як мінімум до січня 2028 року.

 

Давайте подякуємо виробника за відповіді та підіб'ємо підсумки:

Raspberry Pi вкотре радують своїх шанувальників низькобюджетним, але продуктивним пристроєм. Його технічних характеристик цілком вистачає, щоб найближчим часом реалізовувати проекти у галузях автоматизації, управління, моніторингу, інтернету речей. Технічні ідеї, закладені в конструкцію цього мікрокомп'ютера, дозволяють у мінімальних габаритах отримати значне підвищення продуктивності, порівняно з попередньою моделлю.
А замовити, купити і на власному досвіді перевірити, на що здатний новий Raspberry Pi Zero 2 W, як завжди можна у нашому інтернет-магазині evo.net.ua з доставкою по Києву кур'єром чи поштовими службами по всій території України.