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# I/O 控制器

*RP1* 是一款自研芯片，内置于较新的树莓派计算机中，用于管理其外设，如 USB、以太网、GPIO 和存储接口。它把高速串行接口从更昂贵的工艺节点上移出，从而辅助主处理器。

有关 RP1 的介绍视频，请参阅 <https://www.youtube.com/watch?v=aioB40BGQYU>。

与树莓派[微控制器芯片](/wei-kong-zhi-qi/rp2040.md)不同，RP1 不是独立芯片；它是内置于树莓派 5 和计算模块 5 的 I/O 控制器。作为内置 I/O 控制器，RP1 不单独出售，但确实有人在为它编写软件，这也是本文档介绍它的原因。

## RP1 名称辨析

树莓派芯片遵循以 **RP**（指 Raspberry Pi）开头、后跟数字的命名惯例，数字表示芯片的代次。因此 RP1 是首款嵌入式 I/O 控制器芯片，而*不是*首款树莓派单板计算机（Raspberry Pi 1 Model B）的缩写。

## RP1 概述

RP1 采用 BGA 封装，尺寸约为 12 × 12 mm，引脚间距为 0.65 mm。

它通过 PCIe 2.0 x4 链路连接到树莓派 5 和计算模块 5 上的主 CPU（BCM2712），并处理大多数外部 I/O。

RP1 通过管理外设和从主 CPU 卸载 I/O 任务来辅助主处理器。这延续了树莓派传统的双芯片架构：CPU 负责核心处理，配套芯片（此处为 RP1）负责管理外设。更多信息，请参阅[外设接口](#外设接口)。

RP1 还集成了若干内部系统组件，以支持高性能、低延迟的 I/O 操作。更多信息，请参阅[内部特性](#内部特性)。

RP1 包含专用的多媒体和音频硬件，以支持显示输出、摄像头和基本音频功能。更多信息，请参阅[多媒体与音频组件](#多媒体与音频组件)。

## 外设接口

RP1 提供以下外设接口：

* 4 通道 PCIe 2.0 端点
* 千兆以太网 MAC
* 两个 USB 主机控制器（可用 USB 带宽是树莓派 4 的两倍以上），每个控制器包含：
  * 一个 USB 3.0 端口
  * 一个 USB 2.0 端口
* 两个 SDIO/eMMC 接口（树莓派 5 上未使用）
* 两个 4 通道 MIPI 收发器，支持 DSI 和 CSI-2，用于显示和摄像头接口
* 低速外设，包括：
  * SPI
  * UART
  * I2C
  * PWM
  * GPIO
  * I2S

## 内部特性

RP1 集成了以下内部系统组件：

* 两个带紧耦合存储器的 Cortex M3 处理器
* 一个 8 通道 DMA 控制器
* 多个 PLL
* 一个带温度传感器的 12 位 ADC
* 64 kB 共享 SRAM
* 定时发生器

## 多媒体与音频组件

RP1 包含以下多媒体和音频模块，无需外部编解码器即可实现视频输出和简单音频生成：

* 视频 DAC（3 通道，支持 PAL/NTSC 和 VGA；树莓派 5 上仅使用一个复合通道）。
* DPI 视频帧生成器，用于连接 GPIO 引脚的显示器。
* CSI-2 接收器、DMA 和 ISP 前端，用于对连接 MIPI 端口的摄像头进行帧封装和统计生成。
* DSI DMA 和发送器，用于连接 MIPI 端口的显示器。
* Delta-sigma PWM 音频输出。
* PDM 麦克风时钟发生器和立体声比特流输入。