RP2350 - úvod

Späť do zoznamu| HW príprava RP2350-zero

Opis

RP2350-Zero je malá vývojová doska od firmy Waveshare, postavená na čipe RP2350 (rovnaký čip ako v novšom Raspberry Pi Pico 2). Ide o kompaktnú alternatívu k bežnému Pico formátu – je výrazne menšia, a preto sa hodí presne tam, kde je málo miesta, ako je to aj v našej stavebnici.

Hlavné vlastnosti:

• Čip RP2350 s dvoma jadrami, ktoré je možné prepnúť medzi Arm Cortex-M33 a RISC-V (Hazard3) – pre bežné použitie postačí predvolený Arm režim
• Takt do cca 150 MHz
• 520 kB SRAM priamo na čipe + externá 4 MB flash pamäť na uloženie programu (a prípadne aj vlastných súborov)
• USB-C konektor (napájanie aj nahrávanie firmvéru)
• Tlačidlo BOOT (na prepnutie do režimu nahrávania firmvéru) a tlačidlo RESET
• Jedna onboard RGB LED (WS2812/NeoPixel), ovládateľná jediným pinom
• Podpora PIO (Programmable I/O) – špeciálna periféria RP2350, ktorá vie v hardvéri "napodobniť" takmer akýkoľvek komunikačný protokol

V našej stavebnici je RP2350-Zero "mozog" robota – riadi servá, číta senzory a komunikuje cez USB s počítačom.

Pre účely variability našej stavebnice sme k RP2350-Zero vybrali aj expanznú podložku s vyvedenými VCC a GND pinmi. Má aj svoj vlastný držiak, ktorý sa pomocou M2 skrutiek priskrutkuje k expanznej podložke.

Poznámka: presné číslovanie pinov a niektoré detaily (napr. veľkosť flash pamäte na konkrétnej revízii dosky) si over v oficiálnej dokumentácii Waveshare – ide o pomerne nový produkt a údaje sa medzi revíziami môžu líšiť.

GPIO piny

GPIO (General Purpose Input/Output) sú piny, cez ktoré doska komunikuje s okolitým svetom – môžu fungovať ako digitálny vstup (čítanie stavu, napr. tlačidlo), digitálny výstup (zapínanie/vypínanie, napr. LED) alebo majú aj špeciálne funkcie.

Nasledujú typy funkcií, ktoré piny na RP2350 zvládajú (nie každý pin vie všetko naraz – funkciu si vždy nastavuje program). Podrobné vysvetlenie a testovací kód pre jednotlivé protokoly nájdeš na ich podstránkach – klikni na názov funkcie v tabuľke:

Funkcia	Na čo slúži	Príklad z našej stavebnice
Digitálny vstup/výstup	Zapnutie/vypnutie, čítanie stavu tlačidla alebo spínača	Joystick tlačidlo
PWM (Pulse Width Modulation)	Riadenie servomotorov, stmievanie LED	Servo, LED modul
ADC (analógový vstup)	Čítanie analógovej hodnoty (napätia)	Joystick, mikrofón
I2C	Komunikácia so senzormi/displejmi cez 2 vodiče (SDA, SCL)	Gyroskop BNO055, laser VL53L0X
UART	Sériová komunikácia (napr. debug výpisy medzi dvoma doskami alebo LCD displejom)	Zatiaľ nevyužité
SPI	Rýchlejšia komunikácia, napr. SD karta	Zatiaľ nevyužité

Zapisovanie do pamäte

Doska má 520 kB SRAM, do ktorej sa zapisuje kód, ktorý sa po zapnutí spustí. Ďalej má 4 MB flash pamäte, do ktorej môžeme zapisovať dáta, a to dvoma spôsobmi – podrobný návod a ukážkový kód pre každý z nich nájdeš na jeho podstránke:

Spôsob	Na čo sa hodí
EEPROM	Jednoduché, pre malé množstvo dát (do 4 kB, jeden súbor)
LittleFS	Skutočný súborový systém, pre viac dát so štruktúrou (viac ako 4 kB, dlhodobé snímanie)

Späť do zoznamu| HW príprava RP2350-zero

Opis

RP2350-Zero je malá vývojová doska od firmy Waveshare, postavená na čipe RP2350 (rovnaký čip ako v novšom Raspberry Pi Pico 2). Ide o kompaktnú alternatívu k bežnému Pico formátu – je výrazne menšia, a preto sa hodí presne tam, kde je málo miesta, ako je to aj v našej stavebnici.

Hlavné vlastnosti:

• Čip RP2350 s dvoma jadrami, ktoré je možné prepnúť medzi Arm Cortex-M33 a RISC-V (Hazard3) – pre bežné použitie postačí predvolený Arm režim
• Takt do cca 150 MHz
• 520 kB SRAM priamo na čipe + externá 4 MB flash pamäť na uloženie programu (a prípadne aj vlastných súborov)
• USB-C konektor (napájanie aj nahrávanie firmvéru)
• Tlačidlo BOOT (na prepnutie do režimu nahrávania firmvéru) a tlačidlo RESET
• Jedna onboard RGB LED (WS2812/NeoPixel), ovládateľná jediným pinom
• Podpora PIO (Programmable I/O) – špeciálna periféria RP2350, ktorá vie v hardvéri "napodobniť" takmer akýkoľvek komunikačný protokol

V našej stavebnici je RP2350-Zero "mozog" robota – riadi servá, číta senzory a komunikuje cez USB s počítačom.

Pre účely variability našej stavebnice sme k RP2350-Zero vybrali aj expanznú podložku s vyvedenými VCC a GND pinmi. Má aj svoj vlastný držiak, ktorý sa pomocou M2 skrutiek priskrutkuje k expanznej podložke.

Poznámka: presné číslovanie pinov a niektoré detaily (napr. veľkosť flash pamäte na konkrétnej revízii dosky) si over v oficiálnej dokumentácii Waveshare – ide o pomerne nový produkt a údaje sa medzi revíziami môžu líšiť.

GPIO piny

GPIO (General Purpose Input/Output) sú piny, cez ktoré doska komunikuje s okolitým svetom – môžu fungovať ako digitálny vstup (čítanie stavu, napr. tlačidlo), digitálny výstup (zapínanie/vypínanie, napr. LED) alebo majú aj špeciálne funkcie.

Nasledujú typy funkcií, ktoré piny na RP2350 zvládajú (nie každý pin vie všetko naraz – funkciu si vždy nastavuje program). Podrobné vysvetlenie a testovací kód pre jednotlivé protokoly nájdeš na ich podstránkach – klikni na názov funkcie v tabuľke:

Funkcia	Na čo slúži	Príklad z našej stavebnice
Digitálny vstup/výstup	Zapnutie/vypnutie, čítanie stavu tlačidla alebo spínača	Joystick tlačidlo
PWM (Pulse Width Modulation)	Riadenie servomotorov, stmievanie LED	Servo, LED modul
ADC (analógový vstup)	Čítanie analógovej hodnoty (napätia)	Joystick, mikrofón
I2C	Komunikácia so senzormi/displejmi cez 2 vodiče (SDA, SCL)	Gyroskop BNO055, laser VL53L0X
UART	Sériová komunikácia (napr. debug výpisy medzi dvoma doskami alebo LCD displejom)	Zatiaľ nevyužité
SPI	Rýchlejšia komunikácia, napr. SD karta	Zatiaľ nevyužité

Zapisovanie do pamäte

Doska má 520 kB SRAM, do ktorej sa zapisuje kód, ktorý sa po zapnutí spustí. Ďalej má 4 MB flash pamäte, do ktorej môžeme zapisovať dáta, a to dvoma spôsobmi – podrobný návod a ukážkový kód pre každý z nich nájdeš na jeho podstránke:

Spôsob	Na čo sa hodí
EEPROM	Jednoduché, pre malé množstvo dát (do 4 kB, jeden súbor)
LittleFS	Skutočný súborový systém, pre viac dát so štruktúrou (viac ako 4 kB, dlhodobé snímanie)

Dve jadrá a dve architektúry (Arm / RISC-V)

RP2350 má vo vnútri celkovo štyri jadrá – dvojicu Arm Cortex-M33 a dvojicu RISC-V (Hazard3) – naraz je ale možné použiť len jednu z týchto dvoch dvojíc, nie všetky štyri súčasne.

Voľba architektúry (Arm alebo RISC-V)

Ktorá dvojica jadier sa použije, sa nastavuje v Arduino IDE cez Tools → CPU Architecture → Arm alebo RISC-V. Nejde o prepínanie za behu programu – ide o nastavenie pre celý sketch, takže po zmene treba program nahrať odznova.

Pre bežné použitie (a takmer všetky knižnice v našej stavebnici) postačí predvolený Arm režim. RISC-V je skôr na experimentovanie – niektoré knižnice pod ním zatiaľ nemusia fungovať (napr. FreeRTOS).

Použitie oboch jadier naraz (multicore)

Bez ohľadu na zvolenú architektúru vie RP2350 spúšťať kód na oboch jadrách naraz. Popri známych funkciách setup()/loop() (tie bežia na jadre 0) stačí do sketchu pridať funkcie setup1()/loop1() – tie automaticky pobežia paralelne na jadre 1:

// Jadro 0 - hlavna logika (napr. citanie senzorov)
void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  Serial.println("Jadro 0 bezi...");
  delay(1000);
}

// Jadro 1 - bezi paralelne s jadrom 0 (napr. blikanie LED)
void setup1() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop1() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  delay(200);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  delay(200);
}

Pár vecí, na ktoré si treba dať pozor:

• Obe jadrá si delia len 8 kB zásobníka (stack) – pri multicore sa rozdelí na 4 kB + 4 kB (namiesto plných 8 kB pre jedno jadro), takže vo setup1()/loop1() netreba používať príliš veľké lokálne premenné či polia.
• Nie je bezpečné volať tú istú perifériu (napr. Serial.print()) súčasne z oboch jadier bez synchronizácie – môže to spôsobiť nepredvídateľné správanie.
• Ak treba jadro 1 reštartovať alebo pozastaviť, dajú sa použiť funkcie rp2040.restartCore1() a rp2040.resumeOtherCore() (názov "rp2040" v knižnici ostáva zachovaný aj na RP2350 kvôli spätnej kompatibilite).

Komunikácia medzi jadrami

Keďže jadro 0 a jadro 1 bežia úplne nezávisle (každé má svoj vlastný setup/loop), potrebujú spôsob, ako si navzájom bezpečne posielať dáta – napríklad keď jadro 0 prečíta senzor a jadro 1 na základe toho niečo riadi. RP2350 má na to priamo v hardvéri dva malé kruhové zásobníky (FIFO) medzi jadrami – jeden v smere 0→1, druhý 1→0, každý s kapacitou 8 čísel (32-bitových). Arduino-pico ich sprístupňuje cez objekt rp2040.fifo:

• rp2040.fifo.push(hodnota) – pošle 32-bitové číslo druhému jadru (počká, ak je FIFO plné)
• rp2040.fifo.pop() – prečíta ďalšie prijaté číslo (počká, ak ešte nič neprišlo)
• rp2040.fifo.available() – koľko hodnôt čaká na prečítanie

Napríklad, ak má jadro 0 (číta senzor) posielať nameranú hodnotu jadru 1 (ktoré ju napríklad len vypisuje alebo podľa nej niečo riadi):

// Jadro 0 - odosiela data jadru 1
void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  int hodnota = analogRead(A0);     // napr. nacitanie zo senzora
  rp2040.fifo.push(hodnota);        // posli hodnotu jadru 1
  delay(200);
}

// Jadro 1 - prijima data od jadra 0
void setup1() {
}

void loop1() {
  if (rp2040.fifo.available() > 0) {
    int prijataHodnota = rp2040.fifo.pop();
    Serial.print("Jadro 1 prijalo: ");
    Serial.println(prijataHodnota);
  }
}

FIFO vie naraz preniesť len jedno 32-bitové číslo, takže sa hodí najmä na jednoduché hodnoty alebo príkazy (napr. "toto je nová nameraná vzdialenosť"). Pre zdieľanie zložitejších dát (viac hodnôt naraz) sa zvyčajne cez FIFO pošle len signál "dáta sú pripravené" a samotné dáta sa čítajú zo spoločnej globálnej premennej (označenej volatile), do ktorej ich medzitým zapísalo druhé jadro.