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2021. 1. 22. 15:21

사서 쓰는 시대에서, 직접 만드는 시대. 실리콘 칩에 대한 시장의 분위기와 트렌드가 그렇게 변하고 있다. 지난해 애플이 자체 제작한 '애플 실리콘 M1'을 선보이며 반향을 일으킨 이후, MS도 서버와 서피스용 실리콘 칩을 직접 만들 계획인 것으로 알려졌다. 구글, 아마존, 페이스북도 이런 대열에 이미 합류 중이거나 기류가 감지되고 있다. 이번에는 라즈베리 파이까지 이러한 자체 제작 실리콘 칩이라는 트렌드에 느낌표를 찍었다.

 

라즈베리 파이 재단(Raspberry Pi Foundation)이 고성능 저전력 마이크로컨트롤러(microcontroller-class)인 라즈베리 파이 피코(Raspberry Pi Pico)를 출시했다. 가격은 4달러에 불과할 만큼 저렴하지만 다양한 분야에서 활용할 수 있는 것이 특징이다. 특히 라즈베리 파이가 자체 제작한 실리콘 칩인 RP2040을 탑재했다는 점도 주목할만하다.

 

라즈베리 피코는 딥 임베디드(deep-embedded) 개발을 위한 독립형 보드나 라즈베리 파이용 마이크로컨트롤러 등으로 활용할 수 있다. 교육, 취미, 제조, 관리, 유통, 농업 등 다양한 산업 활용할 수 있는 임베디드 시스템이나, 사물 인터넷 장치를 연구하고 개발하는 등 활용 범위는 다양하다. 라즈베리 피코에 대한 자세한 정보는 라즈베리 파이 블로그데이터 시트 페이지에서 확인할 수 있다.

 

라즈베리 파이 재단이 자체 개발한 RP2040을 탑재한 브레이크 아웃 보드 형태의 라즈베리 파이 피코를 출시했다. 가격은 4달러에 불과하지만 듀얼 코어 프로세서에 최대 30개의 입력 핀을 지원하는 등 성능과 기능은 그 이상이다. (자료:Raspberry Pi)

 

 

RP2040 ; 고성능, 유연성, 저비용이 특징

 

라즈베리 파이 피코의 탄생은 그동안 라즈베리 파이가 진행해 온 자체 실리콘 칩 개발이 성공을 거두면서 현실이 됐다. 라즈베리 자체 실리콘 칩 개발은 세 가지 목표를 가지고 개발됐다. 첫 번째는 고성능 정수 연산, 둘째는 유연한 입출력 인터페이스를 통한 외부 장치 연결, 셋째는 저렴한 비용으로 진입 장벽을 낮추는 것이었다.

 

RP2040은 회로폭이 40나노미터(nm)인 2제곱 밀리미터의 칩을 가로세로 7mm 크기의 QFN-56 패키지로 되어 있다. 가격만 보면 물음표를 떠올릴 만 하지만 세부 사양을 보면 그런 기우가 사라진다. 133MHz로 동작하는 듀얼 코어 암(ARM Cortex-M0), 264KB의 메모리(RAM), DMA 컨트롤러, 전용 QSPI 버스를 통해 최대 16MB까지 지원하는 오프 칩 플래시 메모리 등을 내장했다.

 

다용도 입출력(GPIO;General-Purpose Input/Output)이 가능한 GPIO 핀은 30개, 그중에서 4개는 아날로그 입력을 지원한다. 아울러 범용 비동기화 송수신(UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), 직렬 주변기기 인터페이스(SPI;Serial Peripheral Interface Bus) 컨트롤러, I2C(Inter-Integrated Circuit) 컨트롤러를 탑재했다. USB 1.1 컨트롤러를 내장하고, UF2를 지원하는 USB 대용량 저장 장치 부팅 모드를 제공한다.

 

개발언어는 C와 마이크로파이썬(MicroPython)을 지원해, 고급 개발자와 초보 학습자 모두 활용할 수 있도록 했다. 고급 사용자를 위해 C SDK(Software Development Kit), GCC 기반 툴 체인(GCC-based toolchain), 비주얼 스튜디오 코드 통합(Visual Studio Code integration)을 제공한다.

 

제임스 애덤스(James Adams) 파이 트레이딩(Pi Trading) COO 겸 하드웨어 책임자는 "지금까지 우리는 강력한 마이크로컨트롤러 급 제품을 자체적으로 만들 수가 없었다. 우리가 정말 만들고 싶은 제품을 만들기 위해서는, 먼저 우리가 자체적으로 칩을 생산하는 방법 배워야 했다. RP2040은 사내 실리콘 칩 개발팀이 수년 동안 노력한 결과이다"라고 RP2040에 대한 개발 배경과 소감을 밝혔다.

 

라즈베리 파이 피코 ; 임베디드 시스템부터 IoT까지 활용 범위 다양

 

라즈베리 파이 피코는 RP2040을 위한 저가형 브레이크 아웃 보드로, RP2040, 2MB의 플래시 메모리, 18~5.5V의 입력 전압을 지원하는 전원 공급 장치 등으로 구성되어 있다. 참고로 브레이크 아웃 보드는 CPU와 같은 IC에 달린 핀을 외부에서 핀이나 선으로 간편하게 연결할 수 있도록 제작한 PCB(Printed Circuit Board)를 말한다.

 

라즈베리 파이 피코는 AA 건전지나 리튬이온 충전지 등을 연결해 전원을 공급할 수 있다. 부팅할 때 대용량 저장 장치 모드로 들어가는 데 사용하는 푸시 버튼이 탑재되어 있다. RP2040이 지원하는 30개의 GPIO 핀 중에서 라즈베리 파이 피코는 26개를 사용할 수 있다. 이 중에서 아날로그 입력은 3개를 지원한다.

 

라즈베리 파이는 학생들을 위한 컴퓨터 교육과 개발도상국 어린이를 위한 컴퓨터 용도로 처음 개발되었다. 하지만 저렴한 가격과 작은 크기에도 불구하고 개인용 컴퓨터로써 필요한 대부분의 기능을 지원하기 때문에, 취미, 연구, 산업 분야에서도 다양한 용도로 활용할 수 있다. 이러한 라즈베리 파이를 물리적인 세계와 연결해 센서를 통해 각종 데이터를 입력하려면, 이러한 과정을 수행하는 라즈베리 파이 제로(Raspberry Pi Zero) 같은 컨트롤러가 필요하다.

 

하지만 라즈베리 파이 제로는 가장 전력 소모가 적을 때조차도 약 100mW(밀리와트)의 전력을 소모한다. 또한 라즈베리 파이 제로는 아날로그 입력을 지원하지 않는다. 게다가 리눅스 기반의 운영체제에서 실행되는 소프트웨어를 사용한다면, 입출력에 지연 시간이 발생해 이보다 빠른 속도로 제어해야 하는 환경에서는 적합하지 않다. 라즈베리 파이 피코는 바로 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것이다.

 

라즈베리 파이 재단은 아다프루트(Adafruit), 아두이노(Arduino), 피로모니(Pimoroni), 스파크펀(Sparkfun) 등의 파트너와 협력해, RP2040과 라즈베리 파이 피코를 활용한 다양한 장치나 액세서리도 이번에 함께 선보였다. 라즈베피 파이 피코와 파트너가 선보인 제품에 대한 정보는, 라즈베리 파이 블로그를 방문하면 자세한 내용을 확인할 수 있다.

 

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