算力提升2.5倍,支持PCIe的树莓派5

关于树莓派5

Raspberry Pi 5单板计算机的速度是其他几代产品的两至三倍。Pi 5是一款全尺寸Raspberry Pi计算机,内部采用硅开发而成。该器件为外部UAS驱动器和其他高速外设提供更快传输速度。两个4通道MIPI接口最多支持两个摄像头或显示器的任意组合。同时,通过支持SD104高速模式,SD卡峰值性能加倍。Pi 5单板计算机支持单通道PCI Express 2.0接口,可连接更高带宽外设。

Raspberry Pi 5有4GB和8GB型号可供选择,采用双频带802.11ac Wi-Fi®和 BLUETOOTH® 5.0 /Bluetooth低功耗 (BLE) 连接。

新老产品特性对比

硬件概述

PCB正面布局

PCB背面布局

结构外形尺寸

主芯片

树莓派5代是采用Broadcom 新推出的一款四核 64 位 Arm Cortex-A76 处理器:BCM2712 ,主频为 2.4GHz,每核二级缓存为 512KB,共享三级缓存为 2MB。Cortex-A76 在微体系结构上比 Cortex-A72 进步了三代,更好的制造工艺使 Raspberry Pi 5 的速度更快,工作功耗更低。

RP1协处理器

RP1是树莓派5的I/O控制器,由树莓派提供RP2040微控制器的同一团队设计,并像RP2040一样在台积电成熟的40LP工艺上实现。它拥有两个USB 3.0和两个USB 2.0接口;一个千兆以太网控制器;两个用于相机和显示器的四通道MIPI收发器;模拟视频输出;3.3V通用I/O(GPIO);以及通常的GPIO多路低速接口(UART、SPI、I2C、I2S和PWM)。四通道PCI Express 2.0接口提供16Gb/s链接回BCM2712。

RP1早在2016年就开始开发,是树莓派实施持续时间最长、最复杂、也最昂贵(1500万美元)的项目。多年来,随着需求的变化,它经历了重大演变:树莓派上使用的C0步骤是芯片的第三次重大修订。虽然其接口与BCM2711的接口在细节上有所不同,但从功能角度来看,它们被设计为非常相似,确保了与早期树莓派设备的高度兼容性。

前几树莓派建立在整体AP架构上:虽然一些外围功能由外部设备(树莓派4上的Via Labs VL805 USB控制器和集线器以及早期产品上的Microchip LAN951x和LAN7515 USB集线器和以太网控制器芯片)提供,但几乎所有的I/O功能都集成到AP本身中。树莓派在早期就意识到,随着将AP迁移到逐渐更新制程工艺节点,这种方法最终在技术上和经济上都是不可持续的。

因此,树莓派5现在建立在小芯片(Chiplet)架构上。此处,AP只提供主要的快速数字功能、SD卡接口(由于电路板布局原因)和最快的接口(SDRAM、HDMI和PCI Express)。所有其他I/O功能都卸载到单独的I/O控制器上,在更旧、更便宜的制程工艺节点上实现,并通过PCI Express连接到AP。

电源芯片DA9091

电源芯片方面,搭载的是瑞萨(Renesas)DA9091“Gilmour”电源管理IC(PMIC),它集成了八个独立的开关模式电源,以产生电路板所需的各种电压,包括四相核心电源,能够提供20A的电流,为Cortex-A76核心和BCM2712中的其它数字逻辑芯片供电。

与BCM2712一样,DA9091是与爱丁堡的Renesas团队多年共同开发努力的产物,包括两个重要的功能:一是实时时钟(RTC),可由外部超级电容或可充电锂锰电池供电;另一个则是PC风格的电源按钮,支持硬断和软断电源和开机。

其他接口

1、在原有硬件接口上,通过 FPC 连接器引出的 PCIe 2.0 接口,支持高速外设使用;

2、可支持 5Gbps 同步运行的 USB 3.0 × 2;

3、2 × 4-lane MIPI DSI/CSI 接口,兼容 CSI-2 摄像头和 DSI 显示器;

4、支持高速 SDR104 模式的 Micro SD 卡插槽;

5、板载 RTC 电池接口,可接入外置电池供电(需单独购买),以及如下图的布局设计:

开发指南:https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/getting-started.html

https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/raspberry-pi-5.html

树莓派系统OS:https://www.raspberrypi.com/software/

树莓派配置文件Configuration说明:https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/configuration.html

结构文件:

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