Прошло почти шесть лет с тех пор, как неожиданно для всего мира мы выпустили Raspberry Pi Zero, продававшуюся за 5 долларов. Из всех запущенных нами продуктов Zero по-прежнему остается тем, чем я горжусь больше всего: эта плата лучше всего олицетворяет нашу миссию по устранению ценовых барьеров для предоставления доступа к вычислительным ресурсам максимально широкому кругу людей. Мы продали почти четыре миллиона 10-долларовых плат Zero и ее беспроводного старшего брата Zero W, которые нашли применение во множестве приложений, – от умных динамиков до аппаратов искусственной вентиляции легких. Но если мощность наших более крупных продуктов с годами неуклонно росла, способа повысить производительность устройств в форм-факторе Zero мы так и не нашли.
Raspberry Pi Zero 2 W
 |
|
| Рисунок 1. | Raspberry Pi Zero 2 W. |
В Raspberry Pi Zero 2 W, которая продается за 15 долларов, используется тот же кристалл СнК Broadcom BCM2710A1, что и в стартовой версии Raspberry Pi 3, с ядрами Arm, частота которых немного понижена до 1 ГГц, объединенный в одном корпусе вместе с 512 Мбайт синхронной динамической памяти LPDDR2 (Рисунок 1). Точное определение увеличения производительности по сравнению с Zero зависит от рабочих нагрузок, но для многопоточных системных тестов она почти в пять раз выше.
Raspberry Pi Zero 2 W можно купить уже сегодня в нашей сети официальных реселлеров. Если вы являетесь подписчиком The MagPi (Рисунок 2), Zero 2 W вы получите бесплатно; все новые подписчики получат устройство в качестве приветственного подарка.
 |
|
| Рисунок 2. | Zero 2 W на обложке The MagPi. |
Технические характеристики Raspberry Pi Zero 2 W
Вот что нужно выделить в первую очередь:
- Четырехъядерная 64-битная СнК Broadcom BCM2710A1 (Arm Cortex-A53 с тактовой частотой 1 ГГц);
- 512 Мбайт синхронной динамической памяти LPDDR2;
- Беспроводная локальная сеть IEEE 802.11b/g/n 2.4 ГГц, Bluetooth 4.2, Bluetooth Low Energy;
- Интерфейс USB 2.0 с поддержкой OTG;
- HAT-совместимый 40-контактный разъем;
- Слот карты MicroSD;
- Порт Mini HDMI;
- Контактные площадки для подключения композитного видео и кнопки «Сброс»;
- Разъем подключения камеры CSI-2;
- Декодирование видео стандартов H.264 и MPEG-4 (1080p30), кодирование H.264 (1080p30);
- Графический интерфейс OpenGL ES 1.1 и 2.0.
Если многое из перечисленного кажется знакомым, то это потому, что Саймон Мартин (Simon Martin), разработавший и Zero 2 W, и систему-в-корпусе RP3A0, на которой основана Zero 2 W, смог втиснуть все эти дополнительные возможности в оригинальный форм-фактор Zero. Почти все корпуса и аксессуары, разработанные для Zero, должны идеально подходить и к новой плате, включая наш собственный корпус и набор кабелей (Рисунок 3).
 |
|
| Рисунок 3. | Крохотное жизненное пространство. |
Особенности корпуса
Главным препятствием для расширения возможностей Raspberry Pi Zero всегда был форм-фактор: на крошечной плате при односторонней установке компонентов нет физического места для размещения и основной системы на кристалле (СнК), и дискретного корпуса SDRAM.
Так же как Raspberry Pi 1 или Raspberry Pi Zero, Zero W сделана на базе СнК Broadcom BCM2835. Это позволило обойти проблему за счет использования технологии «корпус-на-корпусе», когда корпус SDRAM располагается непосредственно поверх СнК (Рисунок 4).
 |
|
| Рисунок 4. | 168-контактный корпус памяти LPDDR2 установлен непосредственно на СнК BCM2835. |
Корпус-на-корпусе – это элегантное решение, если кремниевый кристалл в СнК достаточно мал, чтобы вписаться в посадочное место между шариковыми выводами верхнего корпуса SDRAM. К сожалению, когда Broadcom добавила сначала четырехъядерный Cortex-A7 (для создания BCM2836), а затем четырехъядерный Cortex-A53 (для создания BCM2837), кристалл вышел за пределы посадочного места. Начиная с Raspberry Pi 2 и далее, мы используем дискретную микросхему SDRAM, но для будущего Zero такой вариант не годился.
Но есть еще один способ ухода от использования дискретной SDRAM, и если вы следили за Raspberry Pi с самого начала, вы уже встречались с ним раньше. В свое время у BCM2835 был немного «злобный» двойник BCM2763, который объединял кристалл SDRAM объемом 128 МБ в общем корпусе с кристаллом СнК; такая конструкция известна как система в корпусе. BCM2763 предназначался для использования в качестве графического сопроцессора в мобильных телефонах и был основой оригинального прототипа Raspberry Pi, который мы продемонстрировали еще в 2011 году (Рисунок 5).
 |
|
| Рисунок 5. | Прототип Raspberry Pi. |
Саймон, десять лет назад разработавший корпус BCM2763 в компании Broadcom, теперь работает в Raspberry Pi. В промежутке между разработками официальной мыши и клавиатуры, Высококачественной камеры и Raspberry Pi 400 он нашел время для создания RP3A0 – современной системы в корпусе SIP, объединившей кристалл BCM2710A1, используемый в BCM2837A1, кристалл 4-гигабитной памяти LPDDR2 компании Micron и развязывающие конденсаторы, необходимые для сглаживания напряжения питания ядра (Рисунок 6).
 |
|
| Рисунок 6. | Система-в-корпусе RP3A0. |
Никогда не упускавший возможности для художественного самовыражения, Саймон даже сумел втиснуть логотип Raspberry Pi, правда, с очень низким разрешением, в шариковые выводы корпуса, что можно видеть на фотографии и рентгеновском снимке корпуса (Рисунок 7).
 |
|
| Рисунок 7. | Не самый маленький логотип Raspberry Pi, но, возможно, с самым низким разрешением. |
Особенности печатной платы
Когда в небольшой корпус помещается больше функций, возникает проблема тепловыделения: можем ли мы отвести тепло, выделяемое более быстрым процессором? Как и в других последних продуктах Raspberry Pi, в Zero 2 W для отвода тепла от процессора используются толстые внутренние слои меди. Если вы возьмете в руки Zero W и Zero 2 W, вы действительно почувствуете разницу в весе.
Вся эта дополнительная медь повышает стабильность характеристик; мы обнаружили, что при температуре окружающей среды 20 °C Zero 2 W может без троттлинга бесконечно выполнять наш любимый стресс-тест линейной алгебры LINPACK.
Экранированная радиочастотная схема
Рядом с большим корпусом RP3A0 виден большой металлический экран (Рисунок 8), который закрывает радиочастотную схему и защищает ее от внешних помех. Как и все продукты Raspberry Pi, начиная с 3B+, Zero 2 W имеет сертификат FCC, что сокращает объем работ на подтверждение соответствия нормативным требованиям, связанных с включением платы в конечный продукт.
 |
|
| Рисунок 8. | Экран радиочастотной схемы. |
Новый источник питания для Raspberry Pi Zero 2
В дополнение к Zero 2 W мы также запускаем в производство новый официальный USB блок питания (Рисунок 9). Он очень похож на блок питания Raspberry Pi 4, но с разъемом USB micro-B вместо USB-C и с немного сниженным пиковым током 2.5 А. Даже это излишне при использовании Zero 2 W, но будет полезно, если вы захотите подключить Raspberry Pi 3B или 3B+.
 |
|
| Рисунок 9. | Источник питания BS 1363 FTW. |
Источник питания стоит $8 и предлагается с сетевыми вилками следующих типов: тип A (США и Канада), тип C (Европа), тип D (Индия), тип G (Великобритания) и тип I (Австралия, Новая Зеландия и Китай).
Доступность Raspberry Pi Zero 2 W
В настоящее время плата Raspberry Pi Zero 2 W доступна в Великобритании, Европейском союзе, США, Канаде и Гонконге. По мере завершения нашей работы по подтверждению соответствия требованиям регулирующих органов, мы будем добавлять новые страны; первыми в конце года появятся Австралия и Новая Зеландия.
К сожалению, Zero 2 W не застрахована от нынешнего глобального дефицита полупроводников. В этом календарном году мы ожидаем отгрузить около 200 тыс. плат, а в первой половине 2022 года – еще 250 тыс.
