Raspberry Pi ปล่อยข้อมูลสเปคของคอนเนกเตอร์ PCIe FFC และมาตรฐานใหม่ของ HAT+

Raspberry Pi ได้ปล่อยข้อมูลเอกสารของสเปค 2 รายการ คือคอนเนกเตอร์ PCIe FFC และสายเคเบิล และอีกข้อมูลสำหรับมาตรฐาน Raspberry Pi HAT+ (HAT Plus) ใหม่ที่ง่ายขึ้น โดยคำนึงถึงคุณสมบัติใหม่ใน Raspberry Pi 4/5 และมีกฎเกณฑ์ของขนาดทางกลไกที่น้อยลง

สเปคของคอนเนกเตอร์ PCIe FFC

เมื่อ 2 เดือน Raspberry Pi 5 ได้เปิดตัวพร้อมกับคอนเนกเตอร์ PCIe FFC ใหม่ และอาจจะมีคนได้ลองใช้และมีการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ เช่น M.2 HAT สำหรับ Raspberry Pi 5 ตั้งแต่นั้นมา แม้ว่า pinout และข้อมูลสเปคยังไม่พร้อมให้บริการในขณะนั้น แต่ตอนนี้ Raspberry Pi ได้ปล่อยข้อมูลเอกสารของสเปค (ไฟล์ PDF) สำหรับ PCIe FFC ที่พบใน Raspberry Pi 5 และน่าจะใช้ในรุ่นอื่น ๆ ในอนาคตด้วย

คอนเนกเตอร์ FFC ที่มี 16 ขาและระยะห่าง 0.5 มม. มี single lane PCIe interface ซึ่งเป็นข้อมูลที่เราทราบมาก่อน แต่ตอนนี้ได้มีการเปิดเผยข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแผนภาพ pinout diagram และคำแนะนำสำหรับสายเคเบิล FFC (ความยาวสูงสุด 50 มม. ด้วย impedance ที่ควบคุมไว้ที่ 90R +/- 10%) ข้อมูลในสเปคและประกาศได้ยืนยันอีกครั้งว่า PCIe interface นั้นเป็น PCIe Gen 2, แม้ว่า Jeff Geerling จะได้ทำการเปลี่ยนการตั้งค่าเพื่อให้รองรับ PCIe Gen 3

มาตรฐาน Raspberry Pi HAT+

มาตรฐาน Hardware on Top (HAT) สำหรับบอร์ดเสริมที่เชื่อมต่อที่ด้านบนของ Raspberry Pi SBC เปิดตัวในปี 2014 และ Raspberry Pi ได้ประกาศล่าสุดว่ามาตรฐาน HAT แบบเดิมนั้นถูกยุติการใช้งานแล้ว และแทนที่ด้วยมาตรฐาน HAT+ (ไฟล์ PDF) แม้ว่าจะยังเป็นข้อมูลเบื้องต้น

การเปลี่ยนแปลงหลักของมาตรฐาน HAT+ คือ:

• HAT+ boards ต้องเป็นไปตามมาตรฐานทางไฟฟ้ากับสถานะพลังงาน STANDBY โดยที่ power rail 5V ถูกเปิดให้ใช้งาน แต่ power rail 3.3V ถูกปิดให้ใช้งานไม่ได้ หมายเหตุ: Raspberry Pi 4 และ Raspberry Pi 5 รองรับสถานะ STANDBY ในขณะที่ Raspberry Pi รุ่นเก่าไม่รองรับ
• ข้อมูลสเปคมีข้อกำหนดมาตรฐานเกี่ยวกับขนาด HAT น้อยลง
• ข้อมูลใน HAT EEPROM ตอนนี้มีความเรียบง่ายมากขึ้น
• มีการรองรับชนิดพิเศษของ HAT+ ที่สามารถนำมาซ้อนกับ HAT+ ที่อยู่ด้านบนได้สูงสุด 2 อัน
• บอร์ด HAT+ สามารถใช้งานร่วมกับ Raspberry Pi รุ่นเก่าได้ทางไฟฟ้า แต่อาจต้องใช้ซอฟต์แวร์และเฟิร์มแวร์ ที่อัพเดทเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง

ข้อแรกอาจมีความสำคัญต่อการใช้พลังงานในโหมดปิดเครื่อง (power off mode) ตอนนี้บอร์ด Raspberry Pi รองรับโหมดพัก (standby mode) อยู่ 2 รูปแบบด้วย:

• WARM-STANDBY – Raspberry Pi จะหยุด/ปิด แต่ power rails ทั้งหมดยังคงเปิดใช้งาน นี่คือโหมดที่ถูกตั้งค่าเป็นค่าเริ่มต้นเมื่อทำการ sudo halt หรือปิดเครื่องด้วยการกดปุ่ม off
• STANDBY – Raspberry Pi ใช้ rail power 5V — ดังนั้นชิปการจัดการพลังงานก็จะเปิดใช้งาน — แต่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟอื่น ๆ ที่ปิดใช้งานทั้งหมดใน PMIC และบอร์ด สามารถกำหนดค่า sudo Halt หรือปุ่มปิดเครื่องได้โดยใช้ EEPROM เพื่อเข้าสู่โหมดนี้แทน WARM-STANDBY

โหมด WARM-STANDBY เป็นค่าเริ่มต้นใน Raspberry Pi OS ดังนั้นทั้ง 5V และ 3.3V จะถูกเปิดใช้งาน นั่นคือเหตุผลที่ฉันได้วัดการใช้พลังงานของ Raspberry Pi 5 เมื่อปิดเครื่องประมาณ 1.7W เราสามารถเปลี่ยน/boot/config.txt (POWER_OFF_ON_HALT) =1, WAKE_ON_GPIO=0) เพื่อลดค่าการใช้พลังงาน ให้เป็นศูนย์ตามที่ระบุในเอกสารประกอบและทดสอบโดย Jeff Geerling ทำไมจึงไม่เปิดใช้งานเป็นค่าเริ่มต้น อาจะเป็นเพราะว่า HAT บางตัวต้องใช้ทั้ง 5V และ 3.3V แต่ HAT+ add-on boards ใหม่จะต้องทำงานกับโหมด STANDBY ที่ 5V เท่านั้น.

“ขนาด HAT ไม่ได้กำหนดไว้” แต่บอร์ด HAT+ ต้องเชื่อมต่อกับ GPIO header 40-ขา  (รวมถึง ID_* pins) และต้องมีรูสำหรับติดตั้งแบบกลไกอย่างน้อยหนึ่งรู ซึ่งอยู่ในแนวเดียวกับสี่รูสำหรับติดตั้ง Raspberry Pi และนั่นคือทุกอย่างที่จำเป็น ซึ่งน่าจะมีให้มีรูปแบบที่หลากหลายมากขึ้น

ข้อมูลสเปคของ HAT+ ที่ปล่อยออกมายังคงเป็นข้อมูลเบื้องต้น  EEPROM utilities ยังไม่ได้รับการอัปเดตสำหรับพารามิเตอร์ EEPROM ใหม่ที่ง่ายกว่า รุ่นสุดท้ายของข้อมูลสเปคพร้อมกับบอร์ด M.2 HAT+ อย่างเป็นทางการจะเปิดตัวในปีหน้า

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : Raspberry Pi releases PCIe FFC connector specifications, new HAT+ standard