Raspberry Pi 5: Schnelleres USB und 5-Volt-Toleranz

Zu den größten Neuerungen des Raspberry Pi 5 zählt sein I/O-Chip RP1, der allerlei Anschlüsse bereitstellt und Analogsignale verarbeitet. In einem ersten Datenblatt verrät die Raspberry Pi Ltd. weitere Details zum RP1, begleitet von einem kurzen Blog-Beitrag und einer Diskussionsrunde zwischen Entwicklern. In den Halbleiterbaustein flossen mehr als sieben Jahre Entwicklungszeit.

Ein großes Upgrade zum vorherigen Raspi 4 mit BCM2711 und separatem USB-Controller gibt es etwa bei USB 3.0: Der neue RP1 integriert zwei Controller, die jeweils einmal USB 3.0 und USB 2.0 beherrschen. Beide 3er-Anschlüsse können parallel ihre volle Geschwindigkeit von 5 Gbit/s erreichen.

Mehr MIPI-Flexibilität

Alle Funktionen des Mobile Industry Processor Interface (MIPI) sind beim Raspi 5 über zwei Anschlüsse und ohne Compute-Modul verfügbar. Beide übertragen jeweils 8 Gbit/s, verteilt auf je vier Lanes. Sie empfangen beide wahlweise Kamerabilder oder geben ein Display-Signal aus. So kann man wahlweise zwei Kameras oder zwei Displays oder jeweils eins davon anschließen. Beim Raspi 4 gibt es ohne zusätzliches Compute-Modul fest verschaltet je zwei Lanes für eine Kamera und ein Display.

Außerdem sitzen im RP1 zwei ARM-Kerne vom Typ Cortex-M3, die sich unter anderem um die Initialisierung beim Boot-Prozess kümmern.

Wer etwa mit Steckboards – sogenannten Breadboards – bastelt, hat Grund zur Freude: Die GPIO-Pins sind jetzt offiziell 5-Volt-tolerant. Das hilft beispielsweise beim Einsatz alter Sensoren, die mehr als 3,3 Volt benötigen. Beim Raspi 4 lief man ohne Umwege (etwa mit externen Dioden) Gefahr, dass die GPIO-Pins wegschmoren.

Drei Revisionen

Vom RP1-Chip gibt es drei Revisionen: A0, B0 und C0. Letztere kommt auf den finalen Raspi-5-Boards zum Einsatz. Auf dem Weg dahin haben die Entwickler den RP1 in programmierbaren Logikchips (FPGAs) emuliert. TSMC fertigt die RP1-Chips inzwischen mit 40-Nanometer-Technik (40LP-Prozess).

Vorserienchips hat die Raspberry Pi Ltd. auf PCI-Express-Karten gepackt und in verschiedenen Systemen getestet, darunter der Raspi 4, später der Raspi 5, aber auch Desktop-PCs mit x86-Prozessoren. Auf den finalen Raspi-5-Boards ist der RP1 fest aufgelötet und über vier PCIe-2.0-Lanes mit Broadcoms BCM2712-SoC verbunden.

Der Raspi-Schöpfer, Eben Upton, erklärt im Blog, dass die Dokumentation zum RP1 vorläufig und primär für Treiberentwickler gedacht ist. Weitere Details sollen in Zukunft offengelegt werden – im Chip könnten also weitere Funktionen schlummern. Jetzt schon dokumentiert ist etwa ein Analog-Digital-Wandler (ADC) mit 12 Bit Auflösung und 500 KSamples/s, der anscheinend aber beim Raspi 5 nicht über die GPIO-Pins erreichbar ist.

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(mma)