Banana Pi BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro) je izazvao čuđenje čim je stigao na naš sto. Mala ploča dimenzija 5×6,5 cm odmah pokazuje svoje srce: 64 bitni RK3308B-S baziran na četiri A35 jezgara, predstavljen 2021 godine, tri godine nakon originalne RK3308B verzije. A35 jezgra su najslabija jezgra Armv8-A arhitekture na tržištu, pa je ovo SoC veoma niske cene od svega 8.5 Eura, pritom veoma interesantno usmeren ka audio aplikacijama, kao što su pametni zvučnici, uređaji kontrolisani govorom ili sistemi za audio snimanje. Čip po specifikacijama radi na do 1.3 GHz, ali je na BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro) ploči on ograničen na 816 MHz u performance modu. Maksimalna operativna temperatura RK3308B-S od 85°C time nikada neće biti dostignuta (što su nam potvrdili i naši testovi) i sistem može raditi bez ikakvog dodatnog hlađenja.
Photo: magazin Mehatronika
Opis hardvera
Pored SoC-a smešteno je 512 MB DDR3 memorije. Specifikacije ukazuju da memorijski interfejs SoC-a podržava DDR2, LPDDR2 i DDR3 memoriju, pa je u ovom slučaju ovo i najbolji mogući izbor. Postoji i RK3308G verzija ovog SoC, koji na sebi ima integrisanih 64 MB DDR2 RAM-a.
Photo: magazin Mehatronika
Od konektora tu su jedan Ethernet RJ45 port brzine prenosa do 100 Mbps. Zanimljivo je da je na ploči predviđeno mesto za RT9600 12W PoE PD modul (sa izolacionim transformatorom), koji je na našoj ploči i postavljen. Modul zadovoljava IEEE802.3af (active 48V PoE), dozvoljava ulazne napone od 36 do 57 VDC na ulazu i napaja ploču naponom od 5V. Ovo je odlično rešenje i donosi značajne benefite u primenjivosti ove male ploče. Čim smo priključili P2 Pro na PoE mrežu, zasijala je RGB power/status LED dioda. Dopadljivo i moderno rešenje, posebno što je njenim radom moguće upravljati iz OS-a i vezati svaku od tri boje svetlosti za neki od signala ili njen rad kontrolisati tajmerom.
Photo: magazin Mehatronika
Lepo je što je integrisan i Wi-Fi 2.4/5 GHz (802.11ac/a/b/g/n) i Bluetooth 5.2 kao kombo SiP AP6256(BCM43435) uz U.FL konektor za jednu antenu. Upotreba te dodatne antene je obavezna, jer nije realizovana u sklopu PCB-a. Brzina Wi-Fi prenosa je do 433.3 Mbps, a za BT 4 Mbps.
Tu je i jedan USB-A 2.0 port brzine prenosa do 480 Mbps i jedan USB-C namenjen 5V/2A napajanju, ali se koristi i kao port za flešovanje ugrađenih 8 MB eMMC RAM memorije smeštene sa donje strane ploče. Brzina eMMC-a je 113,23 MB/s što je upola od današnjih standarda kojeg srećemo kod uređaja koje pokreće aktuelna RK3588 serija, ali je i dalje desetak puta brže od SD kartice čiji se čitač nalazi uz ivicu sa donje strane. Pristup ležištu SD kartice je lak i omogućava upotrebu i kada je BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro) zaštićen kućištem.
Photo: magazin Mehatronika
Reset i Recovery tasteri su lako dostupni, sa tim da prvi služi za ponovno pokretanje BPi-R2 Pro (ArmSoM P2 Pro) sistema, dok se Recovery koristi za ulaz u MASKROM mod iz koga se vrši upis operativnog sistema u eMMC. Boot priority ima MMC pa SD. Upis u eMMC se radi iz RockChip-ovog programa RKDevTool-a, kada se kablom povezuju PC računar i ovaj SBC preko USB-C porta.
USB-C, Ethernet RJ45, USB-A, Audio džek, Reset i Recovery dugme. Photo: magazin Mehatronika
Na ploči se nalaze i dva hedera. Jedan je 40-pinski, a drugi 12 pinski. 12 pinski heder, koji je dodat bočno, služi za UART, I2C i SPI komunikaciju.
Photo: magazin Mehatronika
Iako smo prvo pomislili da je 40 pinski heder uobičajeno modifikovani RPi heder, gledajući u specifikacije ploče, uvideli smo da to nije slučaj. Pinovi 1 (3.3 V), 2 i 3 (5 V) i pin 20 (GND) imaju iste funkcije na obe ploče, ali tu prestaje svaka sličnost. Ovo je bitno ukoliko imate ideju da koristite bilo koji RPi HAT. Zanimljivi su pinovi od 21 do 40. U pitanju su linijski audio izlazi i 8 mikrofonskih ulaza. Ovime ulazimo u stvarnu namenu RK3308B-S, pa samim tim i BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro) SBC-a. A u pitanju je aplikativni procesor namenjen inteligentnoj glasovnoj interakciji i obradi audio signala. SoC podržava različite audio interfejse.
Audio interfejsi BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro)
I2S interfejs implementiran na BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro) je osmokanalni RX/TX. Kanali rade u različitim kombinacijama slave/master modova, a za raspored treba konsultovati uputstvo. Audio kodek je rezolucije 16, 24 ili 32 bita i frekvencije semplovanja do 192 kHz.
Petožični PDM (Pulse Density Modulation) audio interfejs radi u master RX modu i omogućava povezivanje do osam mono ili četiri stereo mikrofona. Rezolucije je 16 ili 24 bita, frekvencijom semplovanja od 192 kHz.
TDM (Time-Division Multiplexing) interfejs podržava do 8 kanala i radi u RX/TX modu, širine 16, 24 ili 32 bita i veličine bloka podataka od 32 do 512 bita. Semplovanje je 192 kHz za dvokanalni prenos, a 48 kHz za osmokanalni. Interfejs na ploči deli iste pristupne pinove sa osmokanlanim I2S interfejsom.
S/PDIF interfejs je TX tipa, podržava HDMI ARC, rezolucije je 16, 20 ili 24 bita i frekvencije semplovanja od 192 kHz. Obratite pažnju da koristite 75 Ω koaksijalni kabl za prenos signala.
Svi digitalni audio I/O interfejsi su realizovani preko 40 pinskog hedera. Maksimalan broj mikrofonskih ulaza je 6, jer su dva ulaza rezervisana za loopback. Analogni audio izlaz je izveden džek izlazom na ploči u vidu dodatnog stereo izlaza za slušalice.
VAD (Voice Activity Detector) koji je ugrađen u RK3308B-S omogućava detekciju ljudskog glasa jednim mikrofonom, filtriranje frekventnog opsega glasa i detekciju amplitude. Omogućava obradu podataka sa mikrofonskog niza, kao i podatke sa analognog mikrofona, i I2S i PDM digitalnih mikrofona.
Softverska podrška i performanse BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro)
BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro) tim je pripremio imidže za pokretanje ovog SBC-a. Buildroot za one koji žele da sagrade minimalno okruženje neophodno za funkcionisanje, a za potrebe ove recenzije to je jednostavno opcija koja je „premala“, ali bi bilo interesantno u nekom posebnom prikazu isprobati implementaciju Baidu DuerOS, AISpeech, iFLYTEK ili Amazon Alexa na ovako postavljen Buildroot
Armbian koji se nalazi na Banana Pi sajtu u trenutku testiranja nije odgovarajući za ovu ploču. Te distribucije nema na ArmSoM sajtu, te verujemo da je u pitanju greška.
Najzad, Debian u verziji 10 sa kernelom 5.10.110 je lepo radio i preko SD-kartice, ali i direktnim upisom na eMMC uz pomoć RKDevTool alata. Kako je u pitanju isključivo „headless“ sistem, jer i nema hardverski video izlaz, SBC smo upravo i testirali na Debian 10 OS-u, napajajući ga preko PoE. Iako je ovo recenzija hardvera, a ne Debian imidža, zbog lakšeg snalaženja na početu rada imamo par sugestija. Bolje je pogledati gde je na mreži u stvari SBC kada se poveže, nego gađati adresu iz uputstva (192.168.100.105) prilikom SSH pristupa. Obavezno namestite DNS nameserver u /etc/resolv.conf inače nećete uspeti da ažurirate sistem. Pozabavite se lokalizacijom (locales), jer je postavljena na zh_CN.UTF8 i praviće vam problem prilikom modovanja kernela (instaliranja Wi-Fi adaptera). Najzad nemojte da ažurirate na Debian 11, ostanite na Debian 10.
BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro): Ethernet i Wi-Fi povezivanje na Debian 11. Photo: magazin Mehatronika
Sysbench CPU je pokazao rezultate niže od očekivanih. U pitanju su četiri A35 jezgra RK3308B-S koja pritom rade na 816 MHz, što je najniži takt među modelima koje smo upoređivali. Dokumentacija proizvođača SoC-a na sajtu je donekle nedosledna. Ovde imamo RK3308B-S verziju, a ne RK3308B za koju znamo da može raditi i na 1296 MHz, što je oko 25% više. B-S je revizija B serije: u pitanju je low power verzija koja dopušta struje do 6 mA na IO drajverima, za razliku od prethodne B verzije koja je omogućavala 12 mA. Zamišljena je sa ciljem da se smanji potrošnja i inicijalno je izašla sa maksimalnim klokom od 816 MHz. Krajem 2022. godine postoje informacije o mogućnosti da i ova revizija radi na 1008 i 1104 MHz, ali je BPi tim je odlučio da u kernelu ograniči brzinu na originalnih 816 MHz.
Banana Pi BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro) U-boot. Photo: magazin Mehatronika
BPi-P2 Pro DMC i CPU brzine. Photo: magazin Mehatronika
Memorija na ploči je DDR3 što jeste najbolja moguća opcija koju podržava SoC, opet u odnosu na ostale koje smo dali na grafiku, u pitanju su moduli sa najslabijim performansama. 16 bitna širina memorijske magistrale je jedan od razloga što su testovi pokazali ovakvu razliku, s obzirom da svi drugi SoC-ovi imaju 32 bitnu memorijsku magistralu.
Tinymembench je pokazao rezultate koji su u poređenju sa ostalim memorijskim testovima koje smo uradili za ovu ploču očigledno bolji. Razlog može ležati u lošem kernelu.
UnixBench kao opšti test pokazao je jednu neočekivanu devijaciju vezanu za FileCopy. Deluje da je imidž loše urađen jer je devijacija stvarno preko svih razumnih vrednosti. Ako pogledate sliku iznad sa DMC i CPU opp, videćete da DMC nije uopšte konfigurisan u kernelu, a slika ispod dala nam je niže vrednosti clk_ddrphy4x_src od očekivanih oko 4 puta.
BPi-P2 Pro DDR CLK. Photo: magazin Mehatronika
Ni rezultati istovremenog rada svih jezgara ne odstupaju od očekivanog.
Zaključak nakon izvršenih testova je da je ova ploča inferiorna pre svega u memorijskim performansama, a onda i u samoj brzini SoC-a koji sigurno može ići gore na 1.1 GHz.
Finalna preporuka
BPi-P2 Pro (ArmSoM P2 Pro) koji nam je poslao proizvođač Banana Pi za potrebe ove recenzije, je SBC tačno određene namene, targetiran za upotrebu u audio aplikacijama. Dimenzije su mu nešto manje od RPi4, i veoma slične BPi M2S modelu. Može se posmatrati kao audio specijalizovan AI+IoT SBC, koji uz nisku cenu ima kodeke (8 ADC i 2 DAC) i VAD tehnologiju za detekciju i lokaciju ljudskog govora.
BPi M2s, RPi 4 i BPi-P2 Pro upoređivanje veličine. Photo: magazin Mehatronika
Integrisani VOP (Video output processor) podržava maksimalnu rezoluciju 1080p sa 24 bitnim kolor opsegom. Moguća je realizacija dva lejera na displeju. Ovime se povezivanjem na pametni LCD ekran, koji može biti i sa touch funkcijom, može kreirati HMI interfejs. Mi smo u testiranju preko SSH poslali video izlaz i startovali par aplikacija. Wireshark je radio sasvim prihvatljivo, ali je Arduino IDE bio preveliki zalogaj za korišćenje. Ovim smo se uverili u praksi da ugrađeni 2D video izlaz može upotrebljivo generisati statične i slabo promenjive video prikaze manje zahtevnih aplikacija.
Na dvanaestopinskom hederu, izvedena su po tri I2C i UART interfejsa i po dva SPI i PWM, čime je olakšano povezivanje većeg broja komponenti kao što su: senzori, LED indikatori i kontroleri koji podržavaju ove interfejse.
BPi_P2 Pro sa montiranim PoE modul-om. Photo: magazin Mehatronika
Već opisana mogućnost povezivanja niza od šest mikrofona (mic array), PoE i mala potrošnju uz odlične termalne karakteristike, ovu ploču čine odličnom osnovom za izgradnju pametnog uređaja kontrolisanog glasom, zvučnog dela pametnog robota, smart zvučnika, home asistenta,…
Više informacija na ArmSoM Wiki-u.
Sa pozadinom u električnom inženjeringu i dugom istorijom rada u stručnim časopisima, on se fokusira na ključnom sadržaju magazina Mehatronika i stoji iza brojnih inicijativa.