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Han pasado desde la última actualización 3 años. Muchas cosas han ocurrido en Radxa y hoy estamos realmente felices de anunciar nuestra última placa SBC, ROCK Pi 4. Las ROCK Pi 4 son tarjetas con chip RK3399 con factor de forma de las Raspberry Pi/Tinker Board. Ofrecen "rendimiento de clase premium mientras mantienen compatibilidad mecánica". Sabemos que ya hay algunas tarjetas SBC basadas en RK3399 en el mercado,¿entonces por qué otra mas? En este artículo, explicaremos porqué hemos creado ROCK Pi, las ideas detrás de ROCK Pi y lo que pensamos de los SBCs.

Tarjeta ROCK Pi 4B

Los SBCs (Ordenadores en una única tarjeta) son nuevas en el mercado y no hay una definición clara. La definición para SBC de la Wikipedia: Un ordenador en una única tarjeta (SBC) es una computadora completa en un único circuito electrónico, con microprocesador(res), memoria, entrada/salida (E/S) y otras características necesarias para la funcionalidad del ordenador. Esta definición no describe las diferencias del SBC con una placa madre de PC. Pero en nuestra definición, un SBC debería tener al menos las siguientes características

• Tamaño reducido, bajo consumo de energía
• Información y especificaciones hardware abiertas
• Expansiones preparadas para Makers friendly
• Soporte a Software Libre
• Comunidad de Soporte

Antes que existir el nombre SBC estas placas eran conocidas como tarjetas de desarrollo o tarjetas incrustadas. Existen en toda clase de dispositivos electrónicos en la vida diaria. Gracias al Raspberry Pi, el SBC tuvo más popularidad entre el gran público. Y una gran marca como Asus puso sus ojos en este mercado. (Una anécdota entre Asus y Radxa, un cliente nos trajo un monitor con ordenador todo incluido de 21 pulgadas a nuestras oficinas hace años, era un cliente ligero basado en RK3188 hecho por Asus. El cliente quería que personalizaramos un dispositivo similar. Sacamos la imagen del dispositivo, y bingo, encontramos material de Radxa, en sus unidades de producción)

Asi que aquí en Radxa, hemos estado pensando:

¿Qué deberiamos hacer si queremos crear una buena placa SBC para todos los usuarios?

Primero, el tamaño. Pensamos que sería muy importante ser compatibles físicamente con Raspberry Pi, el SBC más popular en el mundo. Sin embargo no pensamos que el tamaño del Pi sea el mejor pero el ecosistema del tamaño del Pi es ya bastante grande. Hay muchas tipos de cajas hechos para el Pi. Mucho trabajo de CAD ya está hecho por la comunidad para el Pi, esperamos en poder reutilizarlo directamente o con una pequeña modificación. Esto ahorra mucho trabajo. De hecho, no hay un tamaño perfecto para los SBCs ya que su uso está muy extendido. Asus aparentemente piensa igual.

Segundo, queremos diseñar una placa para todo los usuarios del mundo, no sólo para makers en EEUU o Europa, también para makers en China, en India, en Rusia, y para todos los paises en desarrollo. Hemos advertido la creciente demanda de hardware por parte de los paises en desarrollo como la India. El coste de un ROCK Pi no debería ser alto. Raspberry Pi tiene un buen precio para un SBC, el reto para nosotros es, como actualizamos el Pi a la vez que mantenemos los costes bajos.

CPU/GPU

Hablemos sobre la CPU. El Pi utiliza cuatro núcleos de 64bits A53, la Tinker Board utiliza cuatro núcleos A17, no son de 64bit, no es sexy, por encima del A53, hay A72/A73/A75. Para la siguiente generación de SBC, queremos que la cpu sea un A72/A73/A75. Rockchip RK3399 es nuestra primera y única elección. Si miramos la oferta de procesadores, los principales vendedores de procesadores que tengan A72/A73/A75 se pueden contar con dos manos, Qualcomm/Mediatek/Samsung/Hisilicon/Freescale/Rockchip. Los primeros son procesadores de móviles, no se llevan bien con Linux. Los Freescale se sabe que se llevan bien con Linux y que duran mucho, pero su nuevo IMX8 no es tan popular como su antiguo IMX6. Rockchip, por otro lado, invierte mucho en Linux y el software libre. El coste de sus chips, usando palabras de Chen Feng, el VP de Rockchip, es "es un robo". Rockchip ha anunciado un suministro y soporte por 10 años del chip RK3399, eso son buenas noticias para nosotros. En nuestra opinión, el RK399 es el nuevo IMX6.

LPDDR4

La ventaja del RK3399 es que soporta algunos de los nuevos controladores de alta velocidad como LPDDR4, que dan mejor ancho de banda y gracias al gran volumen de ventas de teléfonos móviles con LPDDR4, el coste es menor que las DDR3. Esto es muy bueno para los usuarios. Incluimos LPDDR4 en todos los modelos de ROCK Pi 4, 1GB/2GB/4GB son todos LPDDR4 a 3200Mbps.

eMMC

La memoria eMMC comienza a ser una tendencia en los SBCs como primera elección para almacenar el Sistema Operativo. Comparada a las tarjetas microSD card, la eMMC proporciona una mayor rendimiento y mejor estabilidad. La memoria eMMC fue usada por primera vez en SBCs Odroid, y gracias a la definición de pines de código abierto de Odroid y al tipo de conector (conector 2x17 B2B) , otras compañías como PINE64 pueden hacer memorias eMMC compatibles. Para el ROCK Pi, hemos ido más allá, hemos elegido memorias eMMC de alto rendimiento compatibles pero proporcionando un conector adicional para una fijación mayor en el ROCK Pi. El conector adicional es 2x15, asi que no puedes enchufarlo mal. En teoría, el ROCK Pi puede funcionar con memorias Odroid/PINE64, y las memorias eMMC ROCK Pi pueden funcionar en Odroid/Pine64.

WiFi/BT

La mezcla que hemos escogido de wifi/bt es de la misma familia que usa el Raspberry Pi 3B+. Cypress 43455(de Broadcomm) es el del Raspberry Pi 3B+, y nosotros decidimos usar el Cypress 43456 porque tenía el mismo wifi pero además Bluetooth 5.0, esta característica era irresistible. Bluetooth 5.0 ofrece transferencias de alta velocidad y distancia, en las pruebas, `hcitool lescan` es muy rápido. Usamos una antena cerámica incrustada en la placa en lugar de una antena de PCB para tener un mejor rendimiento en la señal.

USB

There are four native USB controller in RK3399, two USB 3.0, two USB 2.0, we route each to a USB A port. One of the USB 3.0 has OTG function, so we added a hardware switch to manually change host/device mode. The users needs a USB type A to type A male cable to connect to PC for USB firmware upgrading, Android ADB debug etc. Please note that, the two USB 3.0 ports are dedicated controllers, each is 5.0Gb/s theory speed. In theory, we can have more than 340MB/s speed at the same time of two USB 3.0 ports. But for design such as NanoPi M4, four USB 3.0 ports behinds a USB 3.0 hub looks better on spec but four ports share 5.0Gb/s limiting the speed.

Power

The power supply for the ROCK Pi is really a challenge because unlike other SBC less than 10w power consumption which you can just use 5V/2A to power it. the ROCK Pi's design power consumption is 15w to 18w. Take USB 3.0 as an example, the spec current for USB 3.0 is 900mA, one port is 4.5W max. So if you have four USB 3.0 ports like NanoPi M4, you need provide 22w at least for the USB only. To meet the higher power consumption of the electronic devices, USB PD is come up with up to 100w power delivery. We support that on ROCK Pi, with USB PD, we can support common USB PD adapter voltage 9V/12V/15V/20V to power the ROCK Pi. For example, you can just plug the 87W power adapter of recent generation Macbook Pro to ROCK Pi and not worrying damage the board. But there is a disadvantage of USB PD, that is the USB PD adapter are expensive currently. Remember we want to design the ROCK Pi for all the countries? Yes, we want a lower cost power adapter solution. So we add Quick Charge adapter support for it. Because everybody uses smart mobile phones nowadays, and even the entry level smart mobile phones supports Qualcomm Quick Charge. So we can just re-use the power adapter of mobile phones to power your ROCK Pi. It can work at 9V level by default, which can provide 9V/2A 18W power supply for ROCK Pi.

Please note that, although we don't recommend, you can actually power ROCK Pi with ~5V adapter, we have no issue powering it with the 5.1V/3.4A adapter from Radxa Rock2. But if the power adapter output is just 5V, the actual voltage from the adapter to the cable on the other end will drop a little bit, it may not boot.

40 PIN GPIO

The 40 PIN GPIO was the first thing to be defined before we start the schematic design. We have checked the PIN definition of Raspberry Pi, Tinker Board and ROCK64 to decide what's the best for us. We found that it's nearly impossible to make 100% GPIO compatible since the SoC pinout differ a lot. So we choose to be compatible of the primary function of Raspberry Pi series. The 40 pin GPIO on ROCK Pi4 offers the following:

• PWM x2
• I2C x2
• SPI x1
• UART x2
• ADC x1
• I2S x1
• SPDIF x1

You can check the full pinout at the ROCK Pi 4 hardware page

Tinker board did a good job with the 40 pin header in color, which makes it easier to identify the power/ground and other signals. We adapted that too. You may find the color on ROCK Pi is darker than the Tinker Board, that's because the supplier told us, the color on the connector of Tinker Board are painted twice, first layer is the white background on black plastic, then paint other colors on white. But the disadvantage of doing that is the second layer color is easier to drop. We did notice that on the Tinker Board in our office the color fade out on the header even without much usage. So we choose one layer color painting on ROCK Pi, looks less shining but lasts longer.

CSI/DSI

Although the RK3399 supports 4lanes MIPI, we choose to sacrifice the performance and keep compatibility, because we know how hard it is to find a DSI display or a CSI sensor just works out of the box with long life time and good supports. We choose to support the official Raspberry Pi display and Cameras. Currently, the official Raspberry Pi 7inch display and the Raspberry Pi Camera V2 IMX219 is working on ROCK Pi all models, the supported software is both Android and Debian though we need better tuning for the image quality under Linux. Thanks Asus for pushing Rockchip to support the Raspberry Pi display and camera, we can port the drivers to RK3399 platform with less work. That's the example of eco-system and the importance of compatibility.

M.2

This is one of the modern interface on ROCK Pi we like most, we use NVME SSD a lot in the office for development(It always not enough space). With PCIE gen2 mode, the reading/writing speed on ROCK Pi with NVME SSD can archive more than 1000MB/s, this is a great improvement on credit card size SBC! The M.2 connector on ROCK Pi is M key and can plug directly the NVME SSD. Due to the size of board, the 2280 M.2 NVME SSD is actually longer than the ROCK Pi, so we provide a M.2 extension board as accessory for better mounting the 2280 NVME SSD on top of ROCK Pi. A PCIE to SATA is also possible with adapter board making the ROCK Pi a NAS.

Ethernet

El rendimiento de la red nativa GbE en la plataforma Rockchip es tan buena como lo era en el RK3288, proporcionando alrededor de 940Mbit/s de rendimiento. Hemos añadido soporte para PoE en el modelo B del ROCK Pi, con la misma implementación que en el Raspberry Pi 3B+, desafortunadamente el pin de PoE no puede ser colocado exáctamente como en el Raspberry Pi, lo hemos movido por motivos de impresión. La señal en el pin PoE se ha tratado con cuidado de tal forma que hemos creado una tarjeta adaptadora para PoE del ROCK Pi, que también soporta Raspberry Pi. Para las tarjetas adaptadoras de terceros de PoE en Raspberry Pi, sólo hay que añadir dos pines extra para poder soportar al ROCK Pi, si alguien esta interesado en hacer una tarjeta adaptadora PoE para el ROCK Pi, que contacte con nosotros, por favor.

Otros

ROCK Pi soporta batería RTC, una característica que algunos usuarios pueden necesitar. El jack de audio del ROCK Pi soporta micrófono y cascos.

Conclusión

El Equipo Radxa ha hecho lo mejor y ha llevado el diseño hardware a sus límites para mejorar el ROCK Pi en todos sus aspectos. El hardware ha sido revisado múltiples veces y ahora en la v1.3 es la versión de producción en masa. Hemos llegado a acuerdos con algunos distribuidores y estamos entusiasmados con el nuevo producto. Esperamos esté en vuestras manos lo antes posible.

Comenzaremos una nueva nota sobre el software y el soporte al ecosistema ROCK Pi.

-- El Equipo Radxa, 2018 en Shenzhen, China