新平臺，自研晶片，官方版作業系統也有了。

Raspberry Pi 5（樹莓派 5） 來了！昨天，開發者社區裡突然傳來了好訊息。

本次發佈距離上代產品樹莓派 4（Raspberry Pi 4）已經有四年之久。作為最受開發者歡迎的開發板，新一代的樹莓派 5（Raspberry Pi 5）性能大幅提升，不過售價也有所提升，4GB 型號的售價為 60 美元，8GB 版本的售價為 80 美元。

據樹莓派執行長 Eben Upton 介紹，該平臺在幾乎所有方面都進行了升級，提供了不折不扣的全新使用者體驗。

樹莓派 5 配備了前所未有的新功能，計算速度是前代的兩倍多，並且是第一臺採用英國劍橋內部設計晶片的樹莓派計算機。

樹莓派官方總結了新一代產品的特性：

• 2.4GHz 四核 64 位 Arm Cortex-A76 CPU
• VideoCore VII GPU，支持 OpenGL ES 3.1、Vulkan 1.2
• 雙 4K60 幀 HDMI 輸出
• 4K60 幀 HEVC 解碼器
• 雙頻 802.11ac Wi-Fi
• 藍牙 5.0 / 低功耗藍牙 (BLE)
• 高速 microSD 卡接口，支持 SDR104 模式
• 2×USB 3.0 埠，支持同時 5Gbps 運行
• 2 個 USB 2.0 埠
• 千兆乙太網，支持 PoE+（需要單獨的 PoE+ HAT，即將推出）
• 2 × 4 通道 MIPI 攝像頭 / 顯示收發器
• PCIe 2.0 x1 接口，用於快速增加外設
• Raspberry Pi 標準 40 針 GPIO 接頭
• 實時時鐘
• 電源按鈕

從 PCIe、支持 OpenGL ES 3.1 和 Vulkan 1.2 的 GPU 到主動式散熱，看起來現在的樹莓派已經是一個非常成熟的開發板了。

樹莓派 5 的發佈還標誌著一系列製造創新的引入。聯結器的侵入式迴流焊，它提高了產品的機械質量，增加了產量，並從生產流程中消除了成本高、能耗大的選擇性焊接或波峰焊工藝。還有可使電路板邊緣更整潔的全佈線面板單層焊接技術，以及從 RP2040 微控制器規模測試經驗中汲取靈感的全新生產測試方法。

與之前的傳統推出節奏不同，官方在產品上架之前就發佈了樹莓派 5 的大部分特性。從今天起人們就可以從授權經銷商、合作伙伴處預訂新產品，預計第一批設備將於 10 月底發貨，有經銷商表示是在 10 月 23 日。

一點歷史

樹莓派 4 是在 2019 年 6 月 24 日發佈的，當時號稱為第一個「PC 級」性能的樹莓派。它採用主頻為 1.5GHz 的四核 Arm Cortex-A72 處理器，比 2012 年的初版樹莓派快大約四十倍。Eben Upton 表示，從許多方面來說，那個時機都是完美的：第二年起，數以百萬計的學生和開發者開始在家中學習、工作。有不少人嘗試依靠樹莓派 4 作為他們的主要 PC。

此後的四年時間裡，樹莓派 4 及其衍生產品Raspberry Pi 400和Compute Module 4已成為全球愛好者、教育工作者和專業設計工程師的最愛。改進版樹莓派 4 的運行速度比原版快 20%，核心時鐘速度為 1.8GHz。儘管過去兩年中全球電子產業受到了供應鏈問題的影響，但在此期間樹莓派 4 仍然製造並銷售了超過 1400 萬臺。

但技術正在快速發展。自 2016 年（樹莓派 3 時代）以來，樹莓派開發團隊一直在悄悄地對樹莓派平臺進行更徹底的改革。隨著樹莓派 5 的推出，這一努力取得了成果：與樹莓派 4 相比，新一代產品的 CPU 和 GPU 性能提高了兩到三倍；記憶體和 I/O 頻寬大約是兩倍；並首次在旗艦樹莓派設備上安裝了樹莓派晶片。

新的平臺、新的晶片組

三款新晶片均專為樹莓派 5 程式設計，樹莓派團隊表示，它們結合在一起帶來了性能的飛躍變化。

BCM2712

BCM2712 是博通（Broadcom）的一款新型 16 奈米制程應用處理器（AP），源自為樹莓派 4 提供動力的 28 奈米 BCM2711 AP，並具有眾多架構增強功能。

它的核心是四核 64 位 Arm Cortex-A76 處理器，主頻為 2.4GHz，每核 512KB 二級快取和 2MB 共享三級快取。Cortex-A76 是 Cortex-A72 的第三代微架構，提供更多的每時鐘指令 (IPC) 和更低的每指令能耗。更新的核心、更高的時鐘速度和更先進的工藝的結合產生了速度更快的樹莓派，並且在給定工作負載下消耗的功率要少得多。

與此同時，GPU 也獲得了加強：Broadcom 的 VideoCore VII。更新後的 VideoCore 硬體視訊縮放器 (HVS) 能夠同時驅動兩個 4Kp60 HDMI 顯示器，相比樹莓派 4 上的單個 4Kp60 或雙 4Kp30 有所提升。4Kp60 HEVC 解碼器和新的圖像傳感器管道 (ISP) 均由樹莓派自行開發 ，完善了多媒體子系統。為了保持系統提供記憶體頻寬，樹莓派 5 上有一個 32 位 LPDDR4X SDRAM 子系統，運行速度為 4267MT/s，高於樹莓派 4 上的 2000MT/s。

RP1

前幾代樹莓派構建在單片 AP 架構上：而一些外圍功能由外部設備提供（如樹莓派 4 上的 Via Labs VL805 USB 控制器和集線器，以及早期的 Microchip LAN951x 和 LAN7515 USB 集線器和乙太網控制器晶片等），基本上所有 I/O 功能都集成到 AP 本身中。在樹莓派歷史的早期，我們意識到當把 AP 遷移到逐漸更新的工藝節點時，這種方法最終在技術和經濟上都將變得不可持續。

相比之下，樹莓派 5 基於分離的小晶片（chiplet）架構構建。在這裡，AP 只提供主要的快速數字功能、SD 卡接口（出於電路板佈局原因）和最快的接口（SDRAM、HDMI 和 PCI Express）。所有其他 I/O 功能都被卸載到單獨的 I/O 控制器，在較舊、更便宜的工藝節點上實現，並通過 PCI Express 連接到 AP 上。

RP1 是用於樹莓派 5 的 I/O 控制器，由樹莓派提供 RP2040 微控制器的同一團隊設計，並與 RP2040 一樣，在台積電（TSMC）成熟的 40LP 工藝上實現。提供 2 個 USB 3.0 和 2 個 USB 2.0 接口，千兆位乙太網控制器，兩個用於攝像頭和顯示器的四通道 MIPI 收發器，模擬視訊輸出，3.3V 通用 I/O（GPIO），以及常見的 GPIO 複用低速接口（UART、SPI、I2C、I2S 和 PWM）集合。四通道 PCI Express 2.0 接口提供返回 BCM2712 的 16Gb/s 鏈路。

RP1 自 2016 年開始開發，是迄今為止樹莓派開展過的時間最長、最複雜且最昂貴的項目（耗資 1500 萬美元）。多年來，隨著預計需求的變化，它經歷了多次改進：樹莓派 5 上使用的 C0 是晶片的第三次主要修訂版。雖然其接口與 BCM2711 的接口在細節上有所不同，但從功能角度來看，它們的設計非常相似，確保了與早期樹莓派設備的高度兼容性。

DA9091

BCM2712 和 RP1 由晶片組的第三個新元件 Renesas DA9091「Gilmour」電源管理 IC (PMIC) 支持。它集成了八個獨立的開關模式電源，以生成電路板所需的各種電壓，其中包括一個四相核心電源，能夠提供 20 安培的電流，為 Cortex-A76 核心和 BCM2712 中的其他數字邏輯供電。

與 BCM2712 一樣，DA9091 是多年共同開發的成果。與 Renesas 愛丁堡團隊的密切合作使樹莓派團隊能夠生產出根據需求進行精確調整的 PMIC，獲得兩個經常需要的功能：實時時鐘（RTC），可以由外部超級電容器或可充電鋰錳電池供電，另外，還有一個 PC 風格的電源按鈕，支持硬和軟關機和開機。

樹莓派 4 中保留了該晶片組的另外兩個元素。英飛凌 CYW43455 組合晶片提供雙頻 802.11ac Wi-Fi 和藍牙 5.0 以及低功耗藍牙 (BLE)。雖然晶片本身沒有變化，但它配備了專用的開關電源軌以降低功耗，並通過升級的 SDIO 接口連接到 BCM2712，該接口支持 DDR50 模式以獲得更高的潛在吞吐量。和以前一樣，乙太網連接由 Broadcom BCM54213 千兆位乙太網 PHY 提供。現在它呈 45 度角，這對於樹莓派來說是第一次。

外形演變

從外觀上看，樹莓派 5 與其前代產品非常相似。但是，在保留信用卡大小的整體佔地面積的同時，設計團隊藉此機會更新了一些元素，以與新晶片組的功能保持一致。

首先是從板上移除了四極複合視訊和模擬音訊插孔。現在由 RP1 生成的複合視訊仍然可以通過板底部邊緣的一對 0.1 英寸間隔的 pad 獲得。

設計者們在以前由四極插孔和相機聯結器佔據的空間中配備了一對 FPC 聯結器。這些是四通道 MIPI 接口，使用與各代計算模組 I/O 板上相同的更高密度引腳排列。它們是雙向收發器接口，這意味著每個接口都可以連接到 CSI-2 攝像機或 DSI 顯示器。主板左側原來由顯示器聯結器佔據的空間現在包含一個較小的 FPC 聯結器，為高速外設提供單通道 PCI Express 2.0 連接。

千兆位乙太網插孔在樹莓派 4 右上角短暫停留後，又回到了板右下角的經典位置。它還帶來了四針 PoE 聯結器，簡化了開發板的佈局。

最後，樹莓派 5 相比前代產品增加了一對用於散熱器的安裝孔，以及用於 RTC 電池（2 pin）、Arm 調試和 UART（3 pin）的 JST 聯結器，和具有 PWM 控制和轉速反饋的風扇（4 pin） 。

配件介紹

每代新的旗艦樹莓派產品都伴隨著新的配件體系，樹莓派 5 也不例外。佈局的改變、新的界面和更高的峰值性能以及更小的峰值功耗都需要新的配件來支持。

機箱

更新後的樹莓派 5「機箱」售價 10 美元，基於上一代樹莓派 4 的美觀造型，但增強了可用性以及熱管理功能。該機箱由 T-Zero 製造。

集成的 2.79（最大）CFM 風扇採用流體動力軸承，噪音低，使用壽命更長，可連接樹莓派 5 上的四針 JST 聯結器，提供溫控冷卻。空氣通過蓋子下方的 360 度槽吸入，吹過連接在 BCM2712 AP 上的散熱片，然後通過底座上的聯結器開孔和通風口排出。

機箱已加長並調整了固定功能，這樣就可以在不移除 SD 卡的情況下插入樹莓派 5 開發板。通過移除機箱頂部，現在可以堆疊多個機箱，還可以使用墊片和 GPIO 接頭擴展器在風扇頂部安裝 HAT。

主動散熱器

樹莓派 5 被設計用來處理典型的客戶端工作負載，不需要機箱，不需要主動冷卻。如果使用者希望在無機箱的情況下使用該電路板，以承受持續的大負載而不出現節流現象，那麼可以選擇添加一個價值 5 美元的主動冷卻器。主動冷卻器通過兩個新的安裝孔連接到電路板上，並與機箱風扇連接到相同的四針 JST 聯結器上。

徑向鼓風機同樣以低噪音和延長使用壽命為目的，推動空氣通過擠壓和銑削鋁散熱器。在典型環境溫度和最大負載情況下，機箱和主動冷卻器都能使樹莓派 5 遠遠低於功耗牆節點。主動散熱器的散熱性能更好，特別適合超頻玩家使用。

27W USB-C 電源

當運行相同的工作負載時，樹莓派 5 比樹莓派 4 消耗的電量更少，運行的溫度也更低。然而，更高的性能上限意味著，對於最密集的工作負載，尤峰值功耗會增加到 12W 左右，而樹莓派 4 只有 8W。

當與樹莓派 5 一起使用標準的 5V, 3A (15W) USB- c 電源介面卡時，默認情況下必須將下游 USB 電流限制為 600mA，以確保有足夠的餘量支持這些工作負載。這比樹莓派 4 1.2A 的限制要低，但通常足以驅動滑鼠、鍵盤和其他低功耗外設。

有些使用者希望驅動高功率外設如硬碟驅動器和固態硬碟，同時還能為峰值工作負載保留餘量。樹莓派提供了價值 12 美元的 USB-C 電源介面卡，它支持 5V 5A (25W) 工作模式。如果樹莓派 5 韌體檢測到此供應，它會將 USB 電流限制增加到 1.6A，為下游 USB 設備提供 5W 的額外功率，以及 5W 的額外板載功率預算。看起來，這已經是一個輕薄筆記本的功耗量了。

值得注意的是，使用者可以選擇覆蓋電流限制，即使在使用 3A 介面卡時也可以指定更高的值。在測試時，這種模式下，樹莓派 5 在典型的高功率 USB 設備配置和最病態的工作負載下都能很好地工作。

攝像頭和電纜

新的、密度更高的 MIPI 聯結器引腳佈局意味著需要一個介面卡才能將使用者自己的相機和顯示器以及第三方產品連接到樹莓派 5。

為了支持現有的攝像頭和顯示器使用者，樹莓派提供了 FPC 攝像頭和顯示器電纜，可將高密度格式 (現稱 mini) 轉換為低密度格式 (現稱 standard)。這些電纜有 200mm、300mm 和 500mm 長度，價格分別為 1 美元、2 美元和 3 美元。

PoE+ HAT

2024 年初，樹莓派將提供新的 PoE+ HAT。它支持四針 PoE 針座的新位置，採用 L 型外形，可安裝在樹莓派機箱內，不會產生機械干擾或破壞氣流。

新的 PoE+ HAT 在 PCB 佈局中集成了一個平面變壓器，並利用最佳化的反激變換器架構，在整個 0 到 25W 輸出功率範圍內保持高效率。

M.2 HAT

樹莓派最令人興奮的新增功能之一是單通道 PCI Express 2.0 接口。該接口用於支持快速外設，位於電路板左側的一個 16 針、0.5 毫米間距的 FPC 聯結器上。

從 2024 年初開始，樹莓派將提供一對機械介面卡板，在該聯結器和 M.2 標準配件之間進行轉換，使使用者能夠連接 NVMe 固態硬碟和其他 M.2 格式配件。第一個轉接板符合標準的 HAT 外形尺寸，用於安裝較大的設備。第二種與新的 PoE+ HAT 一樣採用 L 形外形，支持在樹莓派 5 的機箱內安裝 2230 和 2242 格式的設備。

M.2 HAT 原型。最終的硬體將不是這樣的。

RTC 電池

樹莓派採購了松下鋰錳可充電硬幣電池，預安裝的兩針 JST 插頭和粘合劑安裝墊。價格為 5 美元，適合在主電源斷開時為樹莓派 5 實時時鐘（RTC）供電。

更新、更好的樹莓派作業系統

在樹莓派 5 項目進入最後階段的同時，軟體團隊致力於開發新版本的樹莓派作業系統，這是樹莓派設備的官方第一方作業系統。這是基於代號為「Bookworm」的最新版本的 Debian (及其衍生版本 Raspbian)，並集成了大量增強功能，特別是在 Raspberry Pi 4 和 5 上從 X11 過渡到 Wayfire Wayland 合成器。

樹莓派作業系統將於 10 月中旬發佈，並將成為樹莓派 5 唯一受支持的第一方作業系統。

參考內容：

https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/