树莓派的板子为什么一直那么受欢迎?因为它开源,所以具备非常强的灵活性和可玩性。

最近,国外就有一个众筹项目火了,这个项目就把RP2040的板子替换成了柔性板,让它能够安装在任何狭小的空间或者是弯曲的外壳内。 (原文页面: https://www.kickstarter.com/projects/top-diy/flexico-flexible-raspberry-pi-pico/description)

付斌|作者

电子工程世界(ID:EEWorldbbs)|出品

柔性的RP2040

在国外很火的平台KickStarter上,TOP Gadgets发起了FlexiPi这一个众筹项目。根据介绍,FlexiPi在紧凑的空间融合了柔性和性能,它基于RP2040构建,为开发人员、制造商和爱好者提供了无与伦比的灵活性。

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从外观来看,FlexiPi外形尺寸与最初的Pico以及大多数规格非常接近。整体与Pico有一些变化,包括一个可编程的RGB LED和一个 USB Type-C 端口。

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FlexiPi支持 C/C++、MicroPython、Circuit Python 和 Arduino IDE,可以满足各种项目的需求,从简单的原型设计到复杂的嵌入式应用。

RP2040作为FlexiPi的核心,拥有双核Cortex-M0+,2MB板上闪存,具有PIO(可编程I/O),可以支持开发者定制外围设备和各种应用。

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在众筹价格方面,FlexiPi的单件、5件和10件价格分别为20、95和185美元,且每笔交易均包含15美元的全球运费。最基本的软件包价格为20美元,除了FlexPi本身以外,产品还提供涵盖Raspberry Pi Pico、MicroPython和Circuit Python的三个入门指南。

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FlexPi关键特性:

  • 外形尺寸和树莓派Pico板子基本一致,尺寸仅21毫米x51 毫米

  • 搭载双核133MHz Arm Cortex-M0+处理器

  • 机上安装WS2812 RGB LED

  • 配备264 KB SRAM和2MB OSPI闪存

  • 2 x UART,2xSPI controllers,2x12C controllers,16个PWM通道,8x可编程I/O

  • 无论是I2C、SPI还是自定义外围设备,FlexiPi的26个GPIO引脚、3个模拟输入和8个可编程I/O状态机都可以轻松定制设置

  • 内置USB1.1功能,支持主机和设备模式,实现最大的通用性。

  • 温度范围-20°C~+85°C,可在1.8V~5.5V直流电压范围内工作,具有低功耗睡眠模式

  • 使用UF2引导加载程序和MicroPython/circuit Python支持的拖放编程意,入门门槛低

  • 附加功能包括片上时钟、温度传感器、低功耗模式和浮点库。

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从PCB到FPC

从这个众筹项目不难看出,他们将RP2040的PCB更换成了FPC。

软板也称柔性线路板,简称FPC,属于PCB细分领域,可以像PCB一样焊接电子元件,如IC芯片、电阻、电容、连接器等组件,使电子产品能发挥既定的功能。

由于FPC拥有可弯折性、可3D安装等特性,广泛应用于轻薄短小或需要弯曲折叠的电子产品或设备中。

FPC设计其实与PCB设计基本相同,但对成品的弯折上面会有更多考虑。工程师曾在EEWorld论坛表示,FPC折断是初期问题,这个问题不是很难,在后期最要命的是FPC响。

FPC设计最主要应该是减少应力集中,圆角一定要尽可能大,过轴的两端不要有明显的应力产生。FPC还有自身的扭力,过轴部分轴向长度长一些会消弱自身的扭力,但太长会有明显的层与层之间的拍打声。对于FPC摇摆区的屏蔽层使用印刷或涂布导体的制作方法,或者贴合专用于FPC电磁屏蔽的导电布,可以避免出现屏蔽断裂的问题,并且成本上也不会增加。此外,FPC可以设计一条防撕裂线,或者将FPC的铜层改为铜网,增加FPC的挠度。

总之,这样来看,这个QQ弹弹的RP2040需要考虑的东西还挺多的,之后到底能不能从众筹变成实际的量产产品,还需要一定时间。

Arm也造过柔性处理器

除了这个众筹项目,实际上Arm公司也尝试过把处理器做成柔性的。2021年7月,Arm公司与柔性电子制造商PragmatIC联合研制的塑料芯片,以《原位柔性的 32 位 Arm 微处理器》为题发表在Nature上。

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该芯片名为PlasticArm,Arm公司表示这是 “第一个全功能、非硅的基于Arm 架构的处理器,并称它集成了12倍于此前最好的柔性IC的逻辑门。”

PlasticArm选用Cortex-M0+设计,包含18000个逻辑门、56340个器件、456字节的只读存储和128字节的随机存储。时钟频率最高达29kHz,最大功耗21mW,99%以上为静态功耗,同时可执行16位 Arm Thumb指令集架构和32位Arm Thumb指令集架构子集。

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该塑料芯片的晶体管由柔性薄膜半导体铟镓锌氧化物 (IGZO) 制成,比硅芯片中的晶体管更薄。基板材料采用聚酰亚胺,并在其上构建了薄膜金属氧化物晶体管。

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这种柔性芯片还挺让人脑洞大开的,之后PragmatIC依然活跃在柔性处理器领域,并表示“在塑料上造芯片,每片不到1美分。”总之,柔性芯片可以弥补一些硬PCB无法适应的场景。不过换材料造芯片倒不是什么难题,难点在于性能指标还有可靠性,所以目前这些距离产业还比较远。

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