Raspberry Pi Pico 2 — микроконтроллерная плата от Raspberry Pi на базе чипа RP2350, представленная в августе 2024 года как новое поколение Raspberry Pi Pico. Плата сохраняет компактный форм-фактор 51 × 21 мм и ту же распиновку, что и оригинальная Pico, поэтому существующие схемы и многие аксессуары можно использовать без изменения разводки.
Главная особенность RP2350 — возможность выбирать архитектуру процессора: микроконтроллер содержит пару ядер Arm Cortex-M33 и пару ядер Hazard3 RISC-V. При загрузке выбирается одна из архитектур, поэтому четыре ядра одновременно не используются. Максимальная частота составляет 150 МГц.
Как и оригинальная Pico, Raspberry Pi Pico 2 является микроконтроллерной платой, а не одноплатным компьютером. Она предназначена для непосредственного выполнения пользовательской программы на RP2350, а не для запуска обычного Linux. Прошивку можно загружать через USB в формате UF2, а для аппаратной отладки предусмотрен интерфейс SWD.
RP2350 получил значительно расширенные функции безопасности: Arm TrustZone, защищённое OTP-хранилище, поддержку подписанной загрузки, защиту от некоторых fault-injection атак и аппаратный ускоритель SHA-256.
Основные характеристики Raspberry Pi Pico 2
- Микроконтроллер: RP2350A
- Процессор: 2 × Arm Cortex-M33 или 2 × Hazard3 RISC-V, до 150 МГц
- Память: 520 КБ встроенной SRAM
- Flash: 4 МБ QSPI Flash на плате
- Wi-Fi/Bluetooth: отсутствуют у Pico 2; доступны в Pico 2 W
- USB: 1 × Micro-USB USB 1.1 с поддержкой Host и Device
- GPIO: 26 многофункциональных GPIO
- ADC: 3 внешних 12-битных входа на GPIO26–GPIO28; GPIO29 используется внутри платы
- UART: 2 контроллера
- SPI: 2 контроллера
- I²C: 2 контроллера
- PWM: 24 канала (12 слайсов по 2 канала)
- PIO: 3 блока, всего 12 программируемых state machines
- Безопасность: Arm TrustZone, подписанная загрузка, защищённое OTP, аппаратный SHA-256
- Питание: VSYS 1,8–5,5 В; VBUS от USB — номинально 5 В
- Размеры: 51 × 21 мм
- Программирование: C/C++ с Pico SDK, MicroPython, загрузка UF2 через USB
- Отладка: 3-контактный SWD
- Рабочая температура: −20…+85 °C
Технические характеристики
Процессор и RP2350
Raspberry Pi Pico 2 построена на RP2350A. Микроконтроллер содержит пару ядер Arm Cortex-M33 и пару ядер Hazard3 RISC-V. На этапе загрузки можно выбрать, какая из архитектур будет использоваться.
Максимальная частота составляет 150 МГц. Cortex-M33 поддерживает аппаратные операции с плавающей точкой и DSP-инструкции. В режиме RISC-V используются ядра Hazard3, а большая часть периферии RP2350 остаётся доступной и в этом режиме.
Память
В RP2350A встроено 520 КБ многобанковой SRAM. На самой Pico 2 установлен внешний 4 МБ QSPI Flash, используемый для хранения прошивки и пользовательских программ.
По сравнению с оригинальной Pico на RP2040, где используется 264 КБ SRAM и 2 МБ Flash, Pico 2 получила значительно больший объём памяти.
USB
Для подключения к компьютеру и питания используется разъём Micro-USB B. Контроллер USB 1.1 поддерживает режимы как устройства, так и Host.
USB используется для передачи данных, подключения периферии и программирования встроенной Flash-памяти. В режиме загрузчика плата определяется как USB Mass Storage Device.
GPIO и распиновка
Pico 2 предоставляет 26 пользовательских GPIO из 30 GPIO RP2350A. Все пользовательские GPIO работают с фиксированным логическим уровнем 3,3 В.
GPIO0–GPIO22 используются как цифровые GPIO с альтернативными функциями UART, SPI, I²C, PWM и PIO. GPIO26–GPIO28 могут использоваться как цифровые входы/выходы или как ADC0–ADC2. GPIO29 физически не выведен для пользователя: он используется платой для измерения VSYS/3.
| Контакт | Сигнал | Альтернативные функции |
|---|---|---|
| 1 | GP0 | UART0 TX, I²C0 SDA, SPI0 RX |
| 2 | GP1 | UART0 RX, I²C0 SCL, SPI0 CSn |
| 3 | GND | Земля |
| 4 | GP2 | I²C1 SDA, SPI0 SCK |
| 5 | GP3 | I²C1 SCL, SPI0 TX |
| 6 | GP4 | UART1 TX, I²C0 SDA, SPI0 RX |
| 7 | GP5 | UART1 RX, I²C0 SCL, SPI0 CSn |
| 8 | GND | Земля |
| 9 | GP6 | I²C1 SDA, SPI0 SCK |
| 10 | GP7 | I²C1 SCL, SPI0 TX |
| 11 | GP8 | UART1 TX, I²C0 SDA, SPI1 RX |
| 12 | GP9 | UART1 RX, I²C0 SCL, SPI1 CSn |
| 13 | GND | Земля |
| 14 | GP10 | I²C1 SDA, SPI1 SCK |
| 15 | GP11 | I²C1 SCL, SPI1 TX |
| 16 | GP12 | UART0 TX, I²C0 SDA, SPI1 RX |
| 17 | GP13 | UART0 RX, I²C0 SCL, SPI1 CSn |
| 18 | GND | Земля |
| 19 | GP14 | I²C1 SDA, SPI1 SCK |
| 20 | GP15 | I²C1 SCL, SPI1 TX |
| 21 | GP16 | SPI0 RX, I²C0 SDA, UART0 TX |
| 22 | GP17 | SPI0 CSn, I²C0 SCL, UART0 RX |
| 23 | GND | Земля |
| 24 | GP18 | SPI0 SCK, I²C1 SDA |
| 25 | GP19 | SPI0 TX, I²C1 SCL |
| 26 | GP20 | I²C0 SDA |
| 27 | GP21 | I²C0 SCL |
| 28 | GND | Земля |
| 29 | GP22 | GPIO |
| 30 | RUN | Сброс / разрешение работы RP2350 |
| 31 | GP26 | ADC0, I²C1 SDA |
| 32 | GP27 | ADC1, I²C1 SCL |
| 33 | AGND | Аналоговая земля |
| 34 | GP28 | ADC2 |
| 35 | ADC_VREF | Опорное напряжение ADC |
| 36 | 3V3 | Выход 3,3 В |
| 37 | 3V3_EN | Включение стабилизатора 3,3 В |
| 38 | GND | Земля |
| 39 | VSYS | Основной вход питания 1,8–5,5 В |
| 40 | VBUS | 5 В от USB |
Четыре GPIO RP2350A используются самой платой для внутренних функций и поэтому не доступны как обычные пользовательские GPIO.
| GPIO | Внутренняя функция |
|---|---|
| GPIO23 | Управление режимом энергосбережения встроенного SMPS |
| GPIO24 | Определение наличия VBUS |
| GPIO25 | Управление встроенным пользовательским светодиодом |
| GPIO29 | ADC3, измерение VSYS/3 |
ADC
RP2350 содержит 12-битный ADC с частотой преобразования до 500 квыб/с. На Pico 2 доступны три внешних аналоговых входа: GPIO26, GPIO27 и GPIO28. Четвёртый ADC-канал подключён к GPIO29 и используется самой платой для измерения системного питания VSYS/3.
Опорное напряжение ADC формируется от линии 3,3 В через фильтр. Для аналоговых измерений предусмотрен отдельный контакт AGND.
PWM
RP2350, установленный в Pico 2, поддерживает 24 PWM-канала (12 слайсов по два канала каждый) — почти вдвое больше, чем 16 каналов у RP2040 в оригинальной Pico. Каналы могут быть назначены на доступные GPIO в зависимости от выбранной периферийной конфигурации.
PIO
RP2350 содержит три блока PIO с четырьмя программируемыми автоматами в каждом — всего 12 state machines. PIO позволяет реализовывать нестандартные цифровые интерфейсы и выполнять высокоскоростные операции ввода-вывода с минимальной загрузкой CPU.
С помощью PIO можно создавать собственные протоколы, управлять адресными светодиодами, реализовывать последовательные интерфейсы и генерировать точно синхронизированные сигналы.
Безопасность
RP2350 значительно расширяет аппаратные функции безопасности по сравнению с RP2040. В режиме Arm используется Arm TrustZone for Cortex-M.
Также предусмотрены опциональная подписанная загрузка с проверкой ключа через OTP, защищённое хранение ключа расшифровки, разделение GPIO, периферии и DMA по доменам безопасности, аппаратные механизмы защиты от fault-injection атак и ускоритель SHA-256.
Питание
Основной вход VSYS рассчитан на напряжение от 1,8 до 5,5 В. При подключении USB на VBUS поступает номинальные 5 В.
Встроенный buck-boost SMPS формирует напряжение 3,3 В для RP2350 и GPIO. Контакт 3V3 может использоваться для питания внешней схемы; Raspberry Pi рекомендует ограничивать нагрузку на этот вывод значением менее 300 мА.
USB Boot и программирование
Для прошивки платы достаточно удерживать кнопку BOOTSEL во время подключения USB. Pico 2 определяется компьютером как USB-накопитель, после чего на него можно скопировать файл UF2.
USB-загрузчик находится в ROM RP2350 и не может быть случайно перезаписан пользовательской прошивкой.
Отладка SWD
Для аппаратной отладки используется Serial Wire Debug (SWD). На Pico 2 предусмотрен трёхконтактный отладочный интерфейс.
| Сигнал | Назначение |
|---|---|
| SWCLK | Тактовый сигнал интерфейса SWD |
| GND | Общий провод |
| SWDIO | Двунаправленная линия данных SWD |
Размеры и конструкция
Размер платы составляет 51 × 21 мм. Pico 2 выполнена на 40-контактной плате формата DIP с шагом 2,54 мм и толщиной около 1 мм.
Боковые контакты также выполнены в виде castellated pads, поэтому Pico 2 можно использовать как поверхностно монтируемый модуль в собственной печатной плате.
Существует обычная версия Pico 2 без распаянных штырьков и вариант Pico 2 with headers с установленными контактами. Электрически возможности у них одинаковы.
Интерфейсы и разъёмы
- Micro-USB B — питание, данные и программирование;
- 40-контактный интерфейс — 26 GPIO и линии питания/управления;
- 2 × UART — последовательные интерфейсы;
- 2 × SPI — высокоскоростные периферийные устройства;
- 2 × I²C — датчики и другие периферийные микросхемы;
- 24 × PWM — аппаратная генерация ШИМ;
- ADC — 3 внешних аналоговых входа;
- PIO — 12 программируемых state machines;
- SWD — аппаратная отладка;
- BOOTSEL — USB-режим загрузчика.
Способы программирования
- C/C++ — официальный Raspberry Pi Pico SDK;
- MicroPython — для быстрого прототипирования и обучения;
- RISC-V — разработка для ядер Hazard3;
- UF2 — загрузка прошивки через USB;
- SWD — аппаратная прошивка и отладка.
Возможности и особенности
- выбор между двумя Cortex-M33 и двумя Hazard3 RISC-V;
- 520 КБ SRAM и 4 МБ QSPI Flash;
- до 150 МГц;
- 26 многофункциональных GPIO;
- 3 внешних ADC;
- 24 PWM-канала;
- 12 PIO state machines;
- 2 UART, 2 SPI и 2 I²C;
- расширенные функции аппаратной безопасности;
- совместимая с Pico 1 распиновка и тот же формат 51 × 21 мм.
Для чего подходит Raspberry Pi Pico 2
Raspberry Pi Pico 2 подходит для робототехники, автоматизации, управления датчиками, исполнительными механизмами и встраиваемой электроники.
Благодаря PIO плата особенно полезна в проектах, где требуется реализовать нестандартный цифровой протокол, генерировать точно синхронизированные сигналы или разгрузить CPU от высокоскоростных операций ввода-вывода.
Увеличенный объём SRAM и Flash позволяет размещать более крупные программы и буферы данных по сравнению с оригинальной Pico. Поддержка архитектуры RISC-V дополнительно расширяет возможности для образовательных и исследовательских проектов.
Аппаратные функции безопасности делают RP2350 подходящим для устройств, где требуется контролировать целостность прошивки и защищать ключи и конфигурационные данные.
Преимущества
- выбор архитектуры Arm или RISC-V;
- 520 КБ SRAM и 4 МБ Flash;
- частота до 150 МГц;
- 12 PIO state machines;
- 26 GPIO и знакомая распиновка Pico;
- расширенные функции аппаратной безопасности;
- компактный формат 51 × 21 мм;
- возможность поверхностного монтажа на собственную плату.
Ограничения
- Raspberry Pi Pico 2 не предназначена для запуска Linux;
- базовая Pico 2 не имеет Wi-Fi и Bluetooth;
- USB использует относительно старый стандарт USB 1.1;
- доступный пользователю ADC ограничен тремя внешними каналами;
- для беспроводной связи требуется Pico 2 W.
Raspberry Pi Pico 2 и похожие платы
Ближайшими моделями для сравнения являются Raspberry Pi Pico первого поколения и беспроводная версия Raspberry Pi Pico 2 W.
| Характеристика | Pico 2 | Pico | Pico 2 W |
|---|---|---|---|
| Чип | RP2350A | RP2040 | RP2350A |
| Процессор | 2 × Cortex-M33 или 2 × Hazard3 RISC-V | 2 × Cortex-M0+ | 2 × Cortex-M33 или 2 × Hazard3 RISC-V |
| Макс. частота | 150 МГц | 133 МГц | 150 МГц |
| SRAM | 520 КБ | 264 КБ | 520 КБ |
| Flash | 4 МБ | 2 МБ | 4 МБ |
| Wi-Fi / Bluetooth | Нет | Нет | 2,4 ГГц 802.11n + Bluetooth 5.2 |
| GPIO | 26 | 26 | 26 |
| Внешние ADC | 3 | 3 | 3 |
| PWM | 24 | 16 | 24 |
| PIO state machines | 12 | 8 | 12 |
| USB | USB 1.1 Host/Device | USB 1.1 Host/Device | USB 1.1 Host/Device |
| Форм-фактор | 51 × 21 мм | 51 × 21 мм | 51 × 21 мм |
Pico 2 сохраняет ту же распиновку и механический формат, что и оригинальная Pico, но получает новый RP2350A, вдвое больший объём SRAM и более широкий набор аппаратных возможностей.
Pico 2 W использует тот же RP2350A и добавляет беспроводную связь: Wi-Fi 2,4 ГГц 802.11n и Bluetooth 5.2. Базовая Pico 2 рассчитана на проводные проекты и имеет более простую аппаратную конфигурацию.
Заключение
Raspberry Pi Pico 2 — современная микроконтроллерная плата на базе RP2350A, которая сохраняет формат и распиновку оригинальной Pico, но получает более производительные ядра, 520 КБ SRAM, 4 МБ Flash, 12 PIO state machines и расширенные функции безопасности.
Главная особенность Pico 2 — возможность выбрать между двумя Arm Cortex-M33 и двумя Hazard3 RISC-V. При этом сохраняется привычный набор периферии: GPIO, UART, SPI, I²C, PWM, ADC, PIO и USB.
Для проектов с беспроводной связью предусмотрена Pico 2 W со встроенными Wi-Fi и Bluetooth 5.2. Обычная Pico 2 остаётся компактной проводной микроконтроллерной платформой.
Материалы
- Raspberry Pi — официальная страница Pico 2
- Raspberry Pi — официальный анонс Pico 2
- Raspberry Pi Pico 2 — официальный даташит
- Raspberry Pi Pico 2 — официальная распиновка
- Raspberry Pi — документация Pico Series
- Raspberry Pi Pico 2 — Product Brief
