[기고] 초보자도 쉽게 사용 가능한 AI 보드, '라즈베리파이 피코'

[테크월드뉴스=김경한 기자] 지난 6월 29일엔 도프봇(Dofbot)의 운용법 3가지(핸드폰 앱, 조이스틱, PC) 중 핸드폰 앱을 통한 초기 운용방식을 알아봤다 이번엔 아두이노 나노와 비슷하게 생긴 라즈베리파이 피코에 대해 살펴본다. 

라즈베리파이 맛 아두이노?

라즈베리파이 피코는 영국의 라즈베리파이(Raspberry Pi) 재단에서 만든 마이크로컨트롤러 보드다. 기존의 라즈베리파이가 MPU(Micro Processor Unit)를 활용해 OS를 단순히 제어하는 것에서 벗어나, 마이크로컨트롤러를 이용해 다양한 응용 분야에 적용할 수 있는 아두이노와 비슷한 형태의 보드라고 할 수 있다[그림 1]. 

라즈베리파이 피코는 딥 임베디드(Deep-embedded) 개발을 위한 독립형 보드나 라즈베리 파이용 마이크로컨트롤러 등으로 사용할 수 있다. 또한 교육, 취미, 제조, 관리, 유통, 농업 등 다양한 산업에 활용할 수 있는 임베디드 시스템으로, 사물 인터넷 장치를 연구하고 개발하는 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. 아두이노와도 매우 유사해 아두이노 개발 펌웨어인 IDE에서도 사용이 가능하며 ‘라즈베리파이 맛 아두이노’라고 불리기도 한다[그림 2].

라즈베리파이의 개발 배경 및 사양

라즈베리파이 피코의 출시는 기존에 라즈베리파이 재단에서 진행해 온 자체 실리콘 칩 개발이 성공을 거두면서 출시됐다. 이는 그 동안 추구해왔던 ▲고성능 정수 연산 ▲유연한 입출력 인터페이스를 통한 외부 장치 연결 ▲저렴한 비용으로 진입장벽 낮추기 등 라즈베리파이 자체 실리콘 칩 개발목표 3가지가 충족됐기 때문이다. 

피코의 메인 칩셋인 RP2040은 이 개발 목표를 모두 충족한다. 이 칩셋은 회로폭이 40nm인 2 × 2㎟ 실리콘 다이와 외형치수 7 × 7mm의 56핀 QFN(Quad Flat No-lead) 패키지에 실장된다. 더불어 133MHz로 동작하는 듀얼 코어 암(Arm Cortex-M0), 264KB의 메모리(RAM), DMA 컨트롤러를 탑재했으며, 전용 QSPI 버스를 통해 최대 16MB까지 지원하는 오프 칩 플래시 메모리를 내장했다[그림 3].

다용도 입출력(GPIO:General-Purpose Input/Output)이 가능한 GPIO 핀은 30개이며, 그 중에서 4개는 아날로그 입력을 지원한다. 범용 비동기화 송수신(UART, Univeral Asynchronous Receiver/Transmitter) 직렬 주변기기 인터페이스(SPI, Serial Peripheral Interface Bus) 컨트롤러, I2C (Inter-Intergrated Circuit) 컨트롤러를 탑재했다. USB 1.1 컨트롤러를 내장하고 UH2를 지원하는 USB 대용량 저장 장치 부팅 모드를 제공한다[그림 4]. 

개발언어는 마이크로파이썬(MicroPython)과 C을 지원해, 초급 학습자부터 고급 개발자까지 다양한 범위의 사용자들이 활용할 수 있도록 했다. 고급 사용자들을 위해 C SDK(Software Development Kit), GCC 기반 툴 체인(GCC-based to olchain), 비주얼 스튜디오 코드 통합(Visual Studio Code integration)을 제공하며, 초급사용자들을 위해 가장 범용적인 아두이노(Arduino) IDE 프로그램도 지원한다[그림 5][그림 6]. 

라즈베리 파이 피코는 RP2040을 위한 저가형 브레이크 아웃 보드로, RP2040,2MBdml 플래시 메모리, 1.8 ~ 5.5V의 입력 전압을 지원하는 전원 공급 장치 등으로 구성되어 있다. 전압 사양이 낮아 AA건전지나 리튬이온 충전지 등을 연결해 전원을 공급할 수 있으며 부팅할 때는 대용량 저장 장치 모드로 들어가는 필요한 푸쉬 버튼이 탑재되어 있다 피코의 상세 사양은 다음와 같다.

 ■ 라즈베리 파이 피코의 상세 사양 
- 21 × 51mm 폼팩터
- 영국의 라즈베리파이가 설계한 RP2040 마이크로컨트롤러 칩
- 듀얼 코어 Arm Cortex-M0+ 프로세서, 최대 133MHz까지 실행되는 유연한 클록
- 264KB 온칩 SRAM
- 2MB 온보드 QSPI 플래시
- 3개의 아날로그 입력을 포함한 26개의 다기능 CPIO 핀
- 2 x UART, 2 x SPI 컨트롤러, 2 x 12C 컨트롤러, 16 x PWM 채널
- 호스트와 장치를 지원하는 1 x USB 1.1 컨트롤러 및 PHY
- 맞춤형 주변기기 지원을 위한 8 x 프로그래밍 가능한 I/O(PIO) 상태 머신(State Machine)
- 지원되는 입력 전원: 1.8 ~ 5.5V DC
- 작동 온도: -20 ~ + 85 ℃
- 카스텔레이티드(Castellated) 모듈로 캐리어 보드에 직접 납땜 가능
- USB를 통해 대용량 저장장치를 사용한 드래그 앤 드롭(Drag-and-drop) 프로그래밍
- 저전력 절전 및 휴면 모드
- 정확한 온칩 클록
- 온도 센서
- 가속된 정수 및 부동 소수점 라이브러리 온칩

마치며

이번 호에선 라즈베리파이 재단에서 만든 저가형 브레이크 아웃보드인 라즈베리파이 피코에 대해 알아봤다. 라즈베리파이 피코에 들어가는 메인 칩셋인 RP2040은 현재까지 나온 비슷한 종류의 브레이크아웃보드 중에서는 가장 성능이 뛰어난 칩셋이다. 비슷한 형태인 라즈베리파이 제로보다 데이터 입출력 면에서는 훨씬 더 성능이 높은 형태라고 볼 수 있다 운용 방식의 경우 초보자와 고급자도 모두 활용이 가능하도록 펌웨어도 호환성이 매우 높은 보드이다. 다음 호에선 도프봇 운용법에 대해 다시 한번 설명할 예정이다. 

<자료 제공: IC뱅큐>