В этой статье мы постараемся разобраться с микрокомпьютером Raspberry Pi Zero 2 W, вернее, чем же он так выгодно отличается от своего бюджетного предшественника Raspberry Pi Zero W, выпускающегося уже более 5 лет. Мы пройдёмся по основным пунктам, позволившим компании, не без препятствий, выпустить эту новинку!
А для начала давайте насладимся красивой демонстрацией от производителя:
Стои отметить, что Zero по-прежнему лучше всего воплощает миссию Raspberry Pi по предоставлению людям доступа к инструментам с низкой стоимостью. Компания Raspberry Pi продала почти четыре миллиона 5 долларовых устройств Zero и его старшего брата Zero W с беспроводной связью за 10 долларов, и они нашли свое применение во всем: от умных динамиков до больничных аппаратов искусственной вентиляции легких. Но там, где более крупные модели Raspberry Pi с годами неуклонно становились все мощнее, до этого года компания так и не смогла повысить производительность в форм-факторе Zero.
Итак, встречайте Raspberry Pi Zero 2 W!
Эта плата по цене 15 долларов у производителя использует тот же кристалл SoC Broadcom BCM2710A1, что и стартовая версия Raspberry Pi 3, с ядрами Arm, немного пониженными до 1 ГГц, объединенными в единый компактный пакет вместе с 512 МБ LPDDR2 SDRAM. Точное повышение производительности по сравнению с нулевым значением зависит от рабочих нагрузок, но для многопоточной системы sysbench оно почти в пять раз быстрее.
Коротко перечислим основные технические характеристики:
- Процессор: Broadcom BCM2710A1, четырехъядерный 64-разрядный в форм-факторе системы на кристалле SoC (Arm Cortex-A53 @ 1 ГГц)
- Память: 512 МБ LPDDR2 SDRAM
- Беспроводная локальная сеть 2,4 ГГц IEEE 802.11b / g / n, Bluetooth 4.2, BLE
- Один интерфейс USB 2.0 с OTG
- 40-контактный GPIO разъем ввода / вывода, совместимый с платами расширения
- Слот для карты MicroSD
- Мини-порт HDMI
- Композитное видео и точки пайки штыря сброса
- Разъем камеры CSI-2
- H.264, декодирование MPEG-4 (1080p30); Кодирование H.264 (1080p30)
- OpenGL ES 1.1, 2.0 графика
Если многое из этого кажется вам знакомым, то это потому, что Саймон Мартин – разработчик, создавший и Zero 2 W, и пакет RP3A0, смог втиснуть всю эту дополнительную производительность в оригинальный форм-фактор Zero. Почти все корпуса и аксессуары, разработанные для Zero, должны идеально работать с новой платой, включая оригинальный корпус и набор кабелей.
Пункт первый. Так в чём же магия пакета RP3A0?
Основным препятствием для создания более высокой производительности Raspberry Pi Zero всегда был форм-фактор: с крошечной платой и односторонним размещением компонентов нет физического места для размещения как основной системы на кристалле (SoC), так и дискретный пакет SDRAM.
Как и Raspberry Pi 1, Raspberry Pi Zero и Zero W построены на базе SoC Broadcom BCM2835. Это позволяет обойти проблему за счет использования технологии «пакет на пакете» (PoP), в которой пакет SDRAM располагается непосредственно поверх SoC.
BCM2835 и память PoP LPDDR2 на 168 точек пайки:
где
Raspberry Pi Zero PCB – Плата Raspberry Pi Zero
Wire bond – проводниковая обвязка
Mold – форма корпуса
DRAM – чип памяти
Processor – чип процессора
Substrate – подложка
Solder ball – точки пайки
PoP – это элегантное решение, если кремниевый кристалл в SoC достаточно мал, чтобы поместиться в полости между шариками пайки верхнего корпуса SDRAM. К сожалению, когда Broadcom добавила сначала четырехъядерный Cortex-A7 (для создания BCM2836), а затем четырехъядерный Cortex-A53 (для создания BCM2837), матрица выросла из полости PoP. Начиная с Raspberry Pi 2 и далее используется дискретная SDRAM, но эта опция была недоступна для будущего Zero.
Есть еще один способ избежать использования дискретной SDRAM, и если вы возможно уже встречались с ним раньше, если следили за Raspberry Pi с самого начала. Когда-то у BCM2835 был немного злобный двойник, BCM2763, который интегрировал кристалл SDRAM 128 МБ прямо в корпус вместе с кристаллом SoC; такое расположение известно как «система в пакете» (SiP). BCM2763 был предназначен для использования в качестве графического сопроцессора для мобильных телефонов и питал оригинальный прототип Raspberry Pi, который был продемонстрирован еще в 2011 году:
Саймон, который десять лет назад разработал пакет BCM2763 в Broadcom, теперь работает в Raspberry Pi. Между разработкой официальной мыши и клавиатуры, высококачественной камеры и Raspberry Pi 400 он нашел время для создания RP3A0, современного SiP, который сочетает в себе кристалл BCM2710A1, используемый в BCM2837A1, кристалл Micron LPDDR2 на 4 Гбит и необходимые развязывающие конденсаторы для сглаживания напряжения питания ядра.
Система в пакете RP3A0:
где
Raspberry Pi Zero 2 W PCB – Плата Raspberry Pi Zero 2 W
Wire bond – проводниковая обвязка
Mold – форма корпуса
Top Die – верхняя матрица
Bottom Die – нижняя матрица
Interposer – прослойка
Substrate – подложка
Solder ball – точки пайки
Никогда не упускавший возможности для художественного самовыражения, Саймон даже сумел втиснуть логотип Raspberry Pi с очень низким, вероятнее всего даже самым низким из всех разрешением на пакет, выполнив шариками рисунок логотипа, слева – фотография, справа – рентгеновский снимок:
Пункт второй. Магия печатной платы
Тепловая нагрузка – это проблема, когда в небольшой корпус помещается большая производительность: можем ли мы отвести тепло, выделяемое более быстрым процессором? Как и другие недавние продукты Raspberry Pi, Zero 2 W использует толстые внутренние медные слои для отвода тепла от процессора, поэтому если вы подержите в руках Zero W и Zero 2 W, то вы действительно почувствуете разницу в весе.
Вся эта дополнительная медь обеспечивает более стабильную производительность: было обнаружено, что при температуре окружающей среды 20°C, Zero 2 W без корпуса может выполнять популярный стресс-тест линейной алгебры LINPACK неограниченно долго без троттлинга (пропуска части машинных тактов).
Пункт третий. Запечатанная в металлический экран беспроводная связь
Рядом с большим корпусом RP3A0 вы найдете большой металлический экран, который закрывает схему беспроводной связи на плате и защищает ее от внешних помех. Как и все продукты Raspberry Pi, начиная с 3B+, Zero 2 W имеет модульную сертификацию FCC, что снижает нагрузку на соответствие требованиям, связанную с включением его в конечный продукт.
Пункт четвёртый. Новый блок питания Raspberry Pi Zero 2
В дополнение к Zero 2 W также запускается новый официальный блок питания USB BS 1363 FTW. Он очень похож на блок питания Raspberry Pi 4, но с разъемом USB micro-B вместо разъема USB-C и с немного сниженным пиковым током 2,5 А. В принципе, это даже перебор по мощности, если вы используете Zero 2 W, но он пригодится, если вы вдруг захотите запитать Raspberry Pi 3B или 3B+.
Блок питания стоит 8 долларов у производителя и доступен со следующими типами вилок: США и Канада (тип A); Европа (тип C); Индия (тип D); Великобритания (тип G); и Австралия, Новая Зеландия и Китай (тип I).
Пятым пунктом, пожалуй, стоит сказать о доступности этой модели.
Дело в том, что Zero 2 W, к сожалению, не застрахован от нынешнего глобального дефицита полупроводников. Производитель ожидает, что в 2021 году поставит потребителям всего около 200 тыс. единиц, а в первой половине 2022 года – еще 250 тыс.
Сейчас Raspberry Pi Zero 2 W доступен в Великобритании, Европейском союзе, США, Канаде и Гонконге. Новые страны добавляются в этот список по мере завершения работы по обеспечению соответствия радиосвязи (получение сертификатов).
Ну и напоследок, серия вопросов и ответов на популярные вопросы потребителей от самого производителя Raspberry Pi:
- Вы прекращаете выпуск Zero и Zero W?
- Нет. Мы редко прекращаем выпуск продукции, даже если она заменена более современной продукцией по той же цене. Zero 2 W на 5 долларов дороже, чем Zero W, и присоединяется к семейству Zero в качестве третьего члена.
- Будет ли версия Zero 2 W с 1 ГБ SDRAM?
- Нет. Монодиапазоны LPDDR2 емкостью 1 ГБ недоступны, и создание SiP с двумя сложенными кубиками SDRAM было бы очень сложной задачей.
- Что означает маркировка на RP3A0?
- RP3 - это имя пакета. A0 указывает, что это первая версия детали. AU указывает, что в упаковке используются золотые (а не медные) провода.
Четырехзначный код - это дата изготовления, выраженная в году и номере недели. Забавно, что на 41-й неделе 2020 года было произведено довольно много устройств, что дает вводящий в заблуждение код «2041».
Шестизначный код - это дата заказа, выраженная в формате ГГММДД.
- Как долго Zero 2 W будет оставаться в производстве?
- Мы стремимся сохранить производство Zero 2 W как минимум до января 2028 года
Давайте поблагодарим производителя за ответы и подведём итоги:
Raspberry Pi в очередной раз радуют своих поклонников низкобюджетным, но производительным устройством. Его технических характеристик вполне хватает, чтобы в ближайшее время реализовывать проекты в областях автоматизации, управления, мониторинга, интернета вещей. Технические идеи, заложенные в конструкцию этого микрокомпьютера позволяют в минимальных габаритах получить значительное повышение производительности, по сравнению с предыдущей моделью.
А заказать, купить и на собственном опыте проверить на что способен новый Raspberry Pi Zero 2 W, как всегда можно в нашем интернет-магазине evo.net.ua с доставкой по Киеву курьером или почтовыми службами по всей территории Украины.
