Orange Pi RV: характеристики и сфера применения

Orange Pi RV — одноплатный компьютер производства Shenzhen Xunlong Software на базе SoC StarFive JH7110 с архитектурой RISC-V. Это одна из плат Orange Pi, ориентированных на разработчиков и энтузиастов, которые хотят работать с альтернативной ARM архитектурой и программной экосистемой RISC-V.

В отличие от большинства современных Orange Pi на ARM, Orange Pi RV использует четырёхъядерный 64-битный процессор RISC-V с частотой до 1,5 ГГц. При этом плата сохраняет привычный для одноплатных компьютеров набор интерфейсов: Gigabit Ethernet, четыре USB 3.0, HDMI, M.2 для NVMe, microSD и 40-контактный разъём расширения.

Плата выпускается с 2, 4 или 8 ГБ LPDDR4, имеет встроенные Wi-Fi 5 и Bluetooth 5.0 и предназначена прежде всего для Linux-систем, экспериментов с RISC-V, серверных задач и разработки собственного программного обеспечения.

Одноплатный компьютер Orange Pi RV на RISC-V

Содержание [Скрыть]

Основные характеристики Orange Pi RV

SoC: StarFive JH7110
Процессор: 4 × RISC-V 64-битных ядра, до 1,5 ГГц
Архитектура: RISC-V RV64GC
GPU: Imagination BXE-4-32
Оперативная память: 2, 4 или 8 ГБ LPDDR4, 2800 MT/s
Хранилище: microSD, SPI Flash, M.2 M-Key 2280
NVMe: M.2 2280, PCIe 2.0 ×1
Сеть: 1 × Gigabit Ethernet
Wi-Fi: Wi-Fi 5, модуль AP6256
Bluetooth: 5.0 с поддержкой BLE
USB: 4 × USB 3.0 Type-A
Видео: HDMI 2.0, до 4K@30 Гц
Камера: 2-lane MIPI CSI, 30-pin
Дисплей: 2-lane MIPI DSI, 30-pin
Аудио: 3,5-мм стереовыход
GPIO: 40-контактный разъём расширения
Питание: USB Type-C, 5 В / 4 А
Размеры: 89 × 56 × 1,6 мм
Вес: около 54 г
Операционная система: Linux и совместимые RISC-V сборки

Технические характеристики

Процессор и SoC

В основе Orange Pi RV находится StarFive JH7110 — 64-битный SoC с четырьмя ядрами RISC-V, работающими на частоте до 1,5 ГГц. Процессор использует набор инструкций RV64GC.

JH7110 также содержит графический процессор, видеопроцессор и ISP. Аппаратный видеоблок поддерживает декодирование H.264 и H.265 до 4K@30fps, а кодирование H.265 — до 1080p@30fps.

Графический процессор

За графику отвечает Imagination BXE-4-32. GPU поддерживает OpenCL 1.2, OpenGL ES 3.2 и Vulkan 1.2.

Оперативная память

Orange Pi RV выпускается с 2, 4 или 8 ГБ LPDDR4. Память распаяна на плате и работает с эффективной скоростью до 2800 MT/s. Таким образом, утверждение о наличии только одной конфигурации на 8 ГБ некорректно — доступны три варианта объёма.

Сетевые интерфейсы

Проводное подключение обеспечивает один порт Gigabit Ethernet. На плате используется сетевой PHY YT8531C с поддержкой скоростей 10/100/1000 Мбит/с.

Беспроводные соединения обеспечиваются модулем Ampak AP6256, поддерживающим Wi-Fi 5 и Bluetooth 5.0 с BLE.

USB

На плате расположены четыре порта USB 3.0 Type-A. Для их подключения используется PCIe-to-USB 3.0 Hub.

Это важная особенность конструкции: четыре USB-порта работают через общий USB-хаб, поэтому их совокупная пропускная способность зависит от производительности интерфейса, соединяющего хаб с SoC.

Хранилище

Для загрузки и хранения данных предусмотрены слот microSD и разъём M.2 M-Key 2280. M.2 работает через PCIe 2.0 ×1 и предназначен для NVMe SSD.

На плате также предусмотрена SPI Flash для хранения загрузчика. Таким образом, Orange Pi RV может использовать разные варианты загрузки в зависимости от выбранной конфигурации системы.

Видео и дисплеи

Основной видеовыход представлен полноразмерным HDMI 2.0 Type-A с поддержкой разрешения до 4K@30 Гц.

Для подключения встроенных дисплеев предусмотрен двухканальный MIPI DSI через 30-контактный разъём. Конструкция поддерживает работу с двумя независимыми дисплейными интерфейсами.

Камера

Для подключения камер предусмотрен 2-lane MIPI CSI через отдельный 30-контактный разъём. Это позволяет подключать совместимые MIPI-камеры непосредственно к SoC без использования USB.

Аудио

Orange Pi RV оснащена стандартным разъёмом 3,5 мм для стереовыхода. В спецификации указано, что разъём предназначен для вывода левого и правого аудиоканалов и не имеет микрофонного входа. Дополнительно аудио может передаваться через HDMI.

GPIO и периферия

Для подключения внешней электроники предусмотрен 40-контактный разъём расширения. Он предоставляет линии GPIO, UART, I2C, SPI, а также контакты питания 3,3 В, 5 В и GND.

40-pin интерфейс делает Orange Pi RV удобной для аппаратных экспериментов с датчиками, дисплеями, модулями расширения и другой периферией. Конкретные альтернативные функции отдельных контактов зависят от конфигурации мультиплексирования SoC и используемого программного обеспечения.

Питание

Питание платы осуществляется через USB Type-C. В спецификации Orange Pi RV указано номинальное питание 5 В / 4 А.

Охлаждение

В официальной спецификации Orange Pi RV отдельный разъём для вентилятора не указан. Поэтому система охлаждения зависит от конкретного сценария использования. При длительной высокой нагрузке на CPU, GPU или видеоблок использование радиатора может быть целесообразным.

Размеры и конструкция

Размеры Orange Pi RV составляют 89 × 56 мм, толщина печатной платы — 1,6 мм. Масса платы составляет около 54 г.

Интерфейсы и разъёмы

Основные внешние интерфейсы Orange Pi RV:

USB Type-C — питание 5 В / 4 А;
Ethernet RJ45 — Gigabit Ethernet;
USB 3.0 Type-A ×4 — подключение накопителей и периферии;
HDMI 2.0 Type-A — вывод изображения до 4K@30 Гц;
M.2 M-Key 2280 — NVMe SSD через PCIe 2.0 ×1;
microSD — загрузка и хранение данных;
MIPI CSI — подключение камеры;
MIPI DSI — подключение дисплея;
3,5-мм аудио — стереовыход;
40-контактный GPIO — расширение и подключение внешней электроники.

Операционные системы

Orange Pi RV официально рассчитана на работу с Linux. Для RISC-V доступен широкий набор совместимого программного обеспечения, однако поддержка отдельных дистрибутивов и пакетов зависит от состояния их портирования на эту архитектуру.

Linux — основная программная платформа платы;
Debian и другие riscv64-сборки — доступны в сообществе;
другие RISC-V дистрибутивы — могут использоваться при наличии поддержки JH7110 и необходимого оборудования.

Для Orange Pi RV также развиваются сторонние сборки Linux, поэтому перед установкой конкретного дистрибутива стоит проверить поддержку Wi-Fi, GPU, USB, NVMe и остальных необходимых интерфейсов.

Возможности и особенности

64-битный четырёхъядерный процессор на архитектуре RISC-V;
до 8 ГБ LPDDR4;
M.2 M-Key 2280 с PCIe 2.0 ×1 для NVMe;
Gigabit Ethernet;
Wi-Fi 5 и Bluetooth 5.0;
четыре USB 3.0 через PCIe-to-USB 3.0 Hub;
HDMI 2.0 с поддержкой до 4K@30 Гц;
40-контактный интерфейс расширения;
MIPI CSI и MIPI DSI для камер и дисплеев.

Для чего подходит Orange Pi RV

Главный интерес Orange Pi RV связан с сочетанием доступного SBC-формата и архитектуры RISC-V. Плата подходит для экспериментов с этой архитектурой, разработки и тестирования программ под riscv64, а также для изучения низкоуровневого программирования.

Изучение RISC-V — работа с открытой архитектурой и её программной экосистемой;
Linux-разработка — сборка и тестирование программ для riscv64;
Сетевые сервисы — Gigabit Ethernet и Wi-Fi позволяют использовать плату как небольшой сервер или шлюз;
Домашние серверы — NVMe-накопитель и до 8 ГБ RAM расширяют возможности платы;
Работа с периферией — 40-pin GPIO, CSI и DSI подходят для аппаратных проектов;
Мультимедийные проекты — HDMI, аппаратное декодирование видео и MIPI-интерфейсы.

Преимущества

архитектура RISC-V вместо ARM;
до 8 ГБ LPDDR4;
NVMe через M.2 2280;
Gigabit Ethernet и встроенные Wi-Fi/Bluetooth;
четыре USB 3.0;
40-контактный GPIO;
компактный формат 89 × 56 мм.

Ограничения

Главное отличие Orange Pi RV от большинства популярных ARM-плат заключается не столько в аппаратных интерфейсах, сколько в программной экосистеме. Для RISC-V часть программ, драйверов и готовых пакетов может иметь менее зрелую поддержку, чем в ARM-системах.

Также стоит учитывать, что четыре USB 3.0 порта подключены через PCIe-to-USB Hub. Это означает, что USB-подсистема использует общий канал к SoC, поэтому четыре порта не следует рассматривать как четыре независимых полноскоростных PCIe-интерфейса.

Плата также не имеет отдельного высокоскоростного сетевого интерфейса 2,5 Гбит/с: Ethernet ограничен Gigabit Ethernet. Для современной многогигабитной сети потребуется другая плата.

Orange Pi RV и другие RISC-V платы

Orange Pi RV относится к классу недорогих RISC-V одноплатных компьютеров. По аппаратной платформе она близка к другим решениям на StarFive JH7110, однако сочетает этот SoC с большим количеством USB-портов, NVMe через M.2 и стандартным 40-контактным GPIO.

Характеристика	Orange Pi RV	Типичная плата на JH7110
Архитектура	RISC-V 64-bit	RISC-V 64-bit
CPU	4 × RISC-V, до 1,5 ГГц	4 × RISC-V, до 1,5 ГГц
RAM	2/4/8 ГБ LPDDR4	Зависит от платы
Ethernet	1 × Gigabit	Зависит от платы
Wi-Fi	Wi-Fi 5	Зависит от платы
Bluetooth	5.0 BLE	Зависит от платы
NVMe	M.2 2280 PCIe 2.0 ×1	Зависит от платы
USB	4 × USB 3.0	Зависит от платы
GPIO	40-pin	Зависит от платы
Размер	89 × 56 мм	Зависит от платы

Заключение

Orange Pi RV — компактный одноплатный компьютер на StarFive JH7110, интересный прежде всего благодаря архитектуре RISC-V. Плата объединяет четырёхъядерный 64-битный процессор, до 8 ГБ LPDDR4, NVMe через M.2, Gigabit Ethernet, Wi-Fi 5, Bluetooth 5.0 и четыре USB 3.0.

По набору интерфейсов Orange Pi RV остаётся полноценным SBC, а не специализированной экспериментальной платой: здесь есть HDMI, MIPI CSI/DSI, 40-контактный GPIO, Ethernet, беспроводные интерфейсы и NVMe.

Главный аргумент в пользу платы — возможность работать с RISC-V на доступной и достаточно универсальной аппаратной платформе. При выборе программного обеспечения необходимо учитывать специфику экосистемы riscv64 и отдельно проверять поддержку нужных драйверов и приложений.

Orange Pi RV — характеристики и сфера применения

Основные характеристики Orange Pi RV