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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik HiFive1 Rev B: Zweite Generation des 32-bit RISC-V-Entiwcklungsboards vorbestellbar


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Autor: Christoph B. (birki2k)
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Nach gut drei Jahren stellt SiFive den Nachfolger des HiFive1 vor. Neben einigen Verbesserungen durch die zweite Generation des verwendeten FE310 SoCs bietet die neue Version nun drahtlose Konnektivität in Form von WLAN und Bluetooth.

Der FE310 stellt den ersten quelloffenen und kommerziell verwendbaren RISC-V SoC dar. So findet sich der benötigte RTL-Code für eigene Implementierungen etwa im git-Repository des Herstellers. Wie schon die erste Generation, verfügt der FE310-G002 über einen 32-bit RV32IMAC-Kern mit 320+ Mhz Taktrate, 16 KB L1 Cache und 16 KB SRAM.

Neu hinzugekommen sind neben dem bisherigen SPI-Interface eine zweite hardwareseitige UART-Schnittstelle, so wie eine I2C-Schnittstelle. Die Anzahl der GPIOs und PWM-Pins bleibt mit 19 beziehungsweise 9 unverändert. Die Railspannung der CPU kann nun abgeschaltet und das System so in einen Schlafmodus versetzt werden. Das auf dem FTDI FT2232 basierende Debuginterface wurde durch eine Segger J-Link-Schnittstelle ersetzt. Der auf dem Board vorhandene EEPROM wurde von 16 MB auf 4 MB reduziert, der Formfaktor ist gleich geblieben.

Ausgeliefert werden sollen die ersten Entwicklungsboards Mitte April, wobei noch knapp einen Monat über eine Crowdfundingkampagne vorbestellt werden kann. Bei Vorbestellung kostet eine Platine 49 $, später soll das HiFive1 Rev B für 59 $ im Handel erhältlich sein.


Autor: Dr. Sommer (Gast)
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Ein Open-Source RISC-V Mikrocontroller mit einem ESP32 ist so wie ein 
Elektro-Auto mit Diesel-Generator auf der Rückbank... Prozessor 
Architekturen sind erforscht und bekannt, es kann sich praktisch jeder 
selbst eine erfinden. WLAN-Module hingegen sind große Geheimnisse ohne 
jede Transparenz. Auch hier kann offenbar nicht darauf verzichtet 
werden. Wäre interessant zu wissen, ob der ESP32 nicht sowieso mehr 
Leistung hat und der RISC-V hier nicht eh obsolet ist.

Autor: John Doe (Gast)
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Dr. Sommer schrieb:
> Ein Open-Source RISC-V Mikrocontroller mit einem ESP32 ist so wie ein
> Elektro-Auto mit Diesel-Generator auf der Rückbank...

Nennt sich dann Range Extender und ist für viele Zwecke sinnvoll.

> Prozessor
> Architekturen sind erforscht und bekannt, es kann sich praktisch jeder
> selbst eine erfinden. WLAN-Module hingegen sind große Geheimnisse ohne
> jede Transparenz. Auch hier kann offenbar nicht darauf verzichtet
> werden. Wäre interessant zu wissen, ob der ESP32 nicht sowieso mehr
> Leistung hat und der RISC-V hier nicht eh obsolet ist.

Nein, denn das Board ist schliesslich zum Kennenlernen der RISC-V ISA 
da.
Performance:
FE310: etwa 520 Dmips
ESP32: etwa 200 Dmips

Der ESP32 muss aber das ganze WLAN Protokoll abarbeiten. Für harte 
Echtzeitaufgaben wäre der auf dem Board überhaupt nicht zu gebrauchen.

Autor: Optimist Prime (Gast)
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Kennt einer den Preis und einen Distributor für die Chips?

Autor: Dr. Sommer (Gast)
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John Doe schrieb:
> Nennt sich dann Range Extender und ist für viele Zwecke sinnvoll.

Aber immerhin aus technischen Gründen. Wird der ESP32 irgendwie 
leistungsfähiger dadurch, dass er geheim ist?

John Doe schrieb:
> Für harte
> Echtzeitaufgaben wäre der auf dem Board überhaupt nicht zu gebrauchen.

Ist aber offenbar schon echtzeitfähig, denn WLAN erfordert das.

John Doe schrieb:
> Nein, denn das Board ist schliesslich zum Kennenlernen der RISC-V ISA
> da.
Gibt's auch eins zum Kennenlernen der ISA und Peripherie des ESP32...? 
Das wäre viel interessanter...

Autor: Vancouver (Gast)
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Dr. Sommer schrieb:
> es kann sich praktisch jeder
> selbst eine erfinden

Fragt sich nur, was die taugt. Es gibt "Privatarchiktekturen" wie Sand 
am Meer, aber zu einem echten ARM-Konkurrenten hat es keine davon 
gebracht. Bei RV steckt doch schon ein bisschen mehr Grips drin.

> WLAN-Module hingegen sind große Geheimnisse ohne jede Transparenz.

Stimmt zwar, aber das ganze WiFi-Zeugs ist standardisiert bis in den 
letzten Winkel. Die meisten Entwickler sind froh, wenn sie eine 
möglichst einfache API haben und das Teil einfach funktioniert, ohne 
sich mit den Details befassen zu müssen. Da nimmt man halt ein Modul mit 
SPI oder UART Interface und ist fertig. Billiger als mit dem ESP-32 
gehts fast nimmer. Ziel des HiFive-Boards ist es auch nicht, den Leuten 
ein quelloffenes WiFi zur Verfügung zu stellen.

Autor: Dr. Sommer (Gast)
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Vancouver schrieb:
> Fragt sich nur, was die taugt. Es gibt "Privatarchiktekturen" wie Sand
> am Meer, aber zu einem echten ARM-Konkurrenten hat es keine davon
> gebracht.
Klar. Aber immer noch viel besser als das Buch mit 7 Siegeln namens 
"WLAN".

Vancouver schrieb:
> Stimmt zwar, aber das ganze WiFi-Zeugs ist standardisiert bis in den
> letzten Winkel.
Nur das Protokoll. Wie die Transceiver funktionieren und mit der 
Software interagieren und wie diese das Protokoll verarbeitet ist 
nebulös.

Vancouver schrieb:
> Die meisten Entwickler sind froh, wenn sie eine
> möglichst einfache API haben und das Teil einfach funktioniert, ohne
> sich mit den Details befassen zu müssen

Dann können sie auch ARM statt RISC-V nehmen.

Vancouver schrieb:
> Ziel des HiFive-Boards ist es auch nicht, den Leuten
> ein quelloffenes WiFi zur Verfügung zu stellen.

Es geht aber irgendwie schon um den Open Source-Gedanken, welcher hier 
aber nicht so ganz zum Tragen kommt.

Autor: Markus (Gast)
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> ... Segger J-Link-Schnittstelle ...

Proprietäre Schnittstelle? Wer Debuggen will muss das Zeug von Segger 
kaufen?

Autor: Til S. (Firma: SEGGER) (til_s)
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Ich denke das ist nur schlecht formuliert und gemeint ist eine JTAG 
Schnittstelle und das unser J-Link das Device unterstützt. Man wird also 
auch anderen JTAG Debug Probes anschließen können (falls verfügbar).
Ich kann aber auch gerne, falls gewünscht, zwei Büros weiter bei den 
J-Link Kollegen nach Details fragen.

[Edit] Oder ist da vielleicht ein J-Link OB drauf? Dann bräuchte man 
aber auch nichts weiter von SEGGER kaufen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Markus (Gast)
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Til S. schrieb:

> Ich denke das ist nur schlecht formuliert und gemeint ist eine JTAG
> Schnittstelle und das unser J-Link das Device unterstützt.

Unglücklich formuliert? Kann das der TO bestätigen? Für mich sieht das 
nicht so aus. Ist diese "Produktvorstellung" von Segger gesponsert?

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Markus schrieb:
> Wer Debuggen will muss das Zeug von Segger kaufen?

Zumindest auf anderen Architekturen (ARM) kann man einen J-Link auch 
über OpenOCD ansteuern. Ich würde vermuten, dass das bei RISC-V nicht 
anders ist.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Til S. (Firma: SEGGER) (til_s)
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Markus schrieb:
> Ist diese "Produktvorstellung" von Segger gesponsert?

Nope.


Ich habe gerade nachgefragt: Da ist tatsächlich ein J-Link OB drauf.
D.h. man braucht keine zusätzliche Debug Probe bzw. muss diese nicht bei 
SEGGER kaufen.

Autor: Vancouver (Gast)
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Dr. Sommer schrieb:
> Klar. Aber immer noch viel besser als das Buch mit 7 Siegeln namens
> "WLAN".

Wo ist der Zusammenhang zwischen einer Prozessorarchitektur und WLAN? 
Das sind zwei paar Schuhe.


>"Dann können sie auch ARM statt RISC-V nehmen."

Ist in den ganzen ARM-SoCs das WLAN denn offengelegt?
Es geht hier um ein RV-Entwicklungsboard, nicht um einen quelloffenen 
WLAN-Treiber.

>"Nur das Protokoll. Wie die Transceiver funktionieren und mit der
Software interagieren und wie diese das Protokoll verarbeitet ist
nebulös."

Ja, so wie bei praktisch allen Chips, die irgend eine komplexe Funktion 
haben. Bluetooth, LAN, Zigbee, HDMI, was auch immer. Die sind fast nie 
offengelegt, und wenn, dann meistens durch Reverse Engineering. Beispiel 
RTL-SDR. Es gibt immer nur eine API oder einen fertigen Treiber. Wo ist 
das Problem?

Wenn du einem WLAN-Treiber entwicklen willst, dann musst du dir ein 
Eval-Board mit dem WLAN-Chip kaufen. Bei dem Hifive-Boards gehts um den 
Prozessor, WLAN ist da nur ein Add-On, das funktionieren muss.

>"Es geht aber irgendwie schon um den Open Source-Gedanken, welcher hier
aber nicht so ganz zum Tragen kommt."

Der RV ist Open Source. HiFive hat sogar vorschriftsmäßig den HDL-Code 
auf GitHub gelegt. Das bedeutet nicht, dass alle anderen Chips auf dem 
Board auch OS sein müssen.

Autor: Markus (Gast)
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Til S. schrieb:

> D.h. man braucht keine zusätzliche Debug Probe bzw. muss diese nicht bei
> SEGGER kaufen.

Keine Sorge: Segger ist vor mir als Kunde bestens geschützt.

Autor: Andi (Gast)
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Vancouver schrieb:
> Dr. Sommer schrieb:
>> es kann sich praktisch jeder
>> selbst eine erfinden
>
> Fragt sich nur, was die taugt. Es gibt "Privatarchiktekturen" wie Sand
> am Meer, aber zu einem echten ARM-Konkurrenten hat es keine davon
> gebracht. Bei RV steckt doch schon ein bisschen mehr Grips drin.

Privatarchiktekturen laufen ja normalerweise auf FPGAs, das kann man 
schwer mit den ARM Chips vergleichen. Als FPGA Softcore ist Risc-V doch 
viel besser geeignet, als ein ARM.
Aus der eigenen RV Architektur einen leistungsfähigen Chip herzustellen, 
erfordert Millionen an $ und, im Falle eines Mikrocontrollers, 
zusätzlich gute Peripheriebausteine. Das können sich nur grosse Firmen 
leisten, und die haben ja schon alle ARM Lizenzen erworben...

Neue Firmen im fernen Osten planen aber sehr wohl Risc-V Chips. 
Espressif (ESP32, ESP8266) könnte durchaus bald vom Tensilica-Core zu 
einem Risc-V wechseln für neue Chips.
Den Kendryte K210 gibt es schon heute zu kaufen, der hat 2 RV64 Kerne 
mit 400..800 MHz und ist für KI Anwendungen gedacht. Bei Seeed gibt es 
auch Entwicklungsboards dafür, zu einem Bruchteil des Preises eines 
HiFive. (Einfach mal nach Sipeed suchen)
Und dann ist da noch WesternDigital, die wollen bald millionenfach 
Risc-V in ihren Festplatten einsetzen.
Und NXP hat mit dem RV32M1 einen Versuchscontroller mit 2 Kernen, 
umschaltbar zwischen ARM und RV32, herausgebracht, wohl um Vergleiche 
anzustellen und  einen eventuellen Wechsel zu erleichtern -> 
https://open-isa.org

Autor: Markus_ (Gast)
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Autor: John Doe (Gast)
>Der ESP32 muss aber das ganze WLAN Protokoll abarbeiten. Für harte
>Echtzeitaufgaben wäre der auf dem Board überhaupt nicht zu gebrauchen.

Wieso nicht? Haben die dort einen single-Core ESP32 verbaut?

Autor: Vancouver (Gast)
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Andi schrieb:
> Privatarchiktekturen laufen ja normalerweise auf FPGAs, das kann man
> schwer mit den ARM Chips vergleichen. Als FPGA Softcore ist Risc-V doch
> viel besser geeignet, als ein ARM.

Das stimmt, aber auch abgesehen von der FPGA-Zielplattform: In ARM und 
RV stecken Mannjahre an Entwicklungsleistung. Das baut ein Hobbybastler 
oder eine 10-Mann-Klitsche nicht so schnell nach. Deswegen war ARM 
bisher auch ziemlich konkurrenzlos.

Autor: John Doe (Gast)
Datum:

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Andi schrieb:
> Neue Firmen im fernen Osten planen aber sehr wohl Risc-V Chips.
> Espressif (ESP32, ESP8266) könnte durchaus bald vom Tensilica-Core zu
> einem Risc-V wechseln für neue Chips.

Der Wechsel steht schon fest, nur der Zeitpunkt noch nicht.

Demnächst kommt auch von WCH ein RISC-V Controller mit BLE: 
https://www.cnx-software.com/2019/02/16/wch-ch572-risc-v-mcu-bluetooth-le/

> Den Kendryte K210 gibt es schon heute zu kaufen, der hat 2 RV64 Kerne
> mit 400..800 MHz und ist für KI Anwendungen gedacht. Bei Seeed gibt es
> auch Entwicklungsboards dafür, zu einem Bruchteil des Preises eines
> HiFive. (Einfach mal nach Sipeed suchen)
> Und dann ist da noch WesternDigital, die wollen bald millionenfach
> Risc-V in ihren Festplatten einsetzen.

Nicht millionenfach, milliardenfach.
Google benutzt RISC-V in ihren TPUs und NVidia demnächst als 
Controller-Kerne in ihren GPUs.

> Und NXP hat mit dem RV32M1 einen Versuchscontroller mit 2 Kernen,
> umschaltbar zwischen ARM und RV32, herausgebracht, wohl um Vergleiche
> anzustellen und  einen eventuellen Wechsel zu erleichtern ->
> https://open-isa.org

Bemerkenswert ist, dass jetzt schon so viele RISC-V implementieren. 
Dabei sind viele Teile der Spezifikation noch gar nicht fertig, z.B. 
Vector oder Packed SIMD. Es bleibt spannend.

Autor: John Doe (Gast)
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Markus_ schrieb:
> Autor: John Doe (Gast)
>>Der ESP32 muss aber das ganze WLAN Protokoll abarbeiten. Für harte
>>Echtzeitaufgaben wäre der auf dem Board überhaupt nicht zu gebrauchen.
>
> Wieso nicht? Haben die dort einen single-Core ESP32 verbaut?

Ja, es ist die ESP32-Variante mit einem 160MHz Single Core im Gegensatz 
zu den meist üblichen 240MHz-Dualcores.

Autor: FS (Gast)
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Optimist Prime schrieb:
> Kennt einer den Preis und einen Distributor für die Chips?

Lediglich über die Crowdfunding-Plattform kann man auch Chips im 
5er-Pack für $25 erwerben, zzgl. $10 Versand wenn außerhalb der USA. 
Habe ich mir schon überlegt, eine eigene simple breadboardtaugliche 
Prototyping-Platine dafür sollte kein Hexenwerk sein und am Ende 
günstiger als das Komplettboard kommen (grob überschlagen 15-20 € pro 
Stück würde ich sagen), vor allem da ich auf den ESP32-Schnickschnack 
verzichten kann. Quasi ein HiFive-Nano, wenn man so will.

Wirklich interessant wäre natürlich das Unleashed, aber das ist mit $999 
deutlich über dem was ich mir als Privatmensch zumuten kann.

Autor: Christopher J. (christopher_j23)
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Andi schrieb:
> Aus der eigenen RV Architektur einen leistungsfähigen Chip herzustellen,
> erfordert Millionen an $ und, im Falle eines Mikrocontrollers,
> zusätzlich gute Peripheriebausteine. Das können sich nur grosse Firmen
> leisten, und die haben ja schon alle ARM Lizenzen erworben...

An Espressif kann man ganz gut sehen wie wenig Leute man eigentlich 
braucht. Als der ESP32 rauskam waren es noch weniger als 50. Das sie 
keinen ARM-Kern drin haben liegt aber vermutlich weniger an den 
Lizenzkosten als viel mehr an der Tatsache, dass ARM keinerlei 
Modifikationen am Core zulässt, etwa für spezifische Instruktionen. 
Genau das ist aber bei Xtensa oder RV möglich. Die Lizenz für ARM-Kerne 
ist auch meiner Meinung nach keine einmalige Kauflizenz. Da muss man 
schon für jeden einzelnen produzierten Chip eine Gebühr abdrücken.

Autor: Andi (Gast)
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FS schrieb:
> Habe ich mir schon überlegt, eine eigene simple breadboardtaugliche
> Prototyping-Platine dafür sollte kein Hexenwerk sein und am Ende
> günstiger als das Komplettboard kommen (grob überschlagen 15-20 € pro
> Stück würde ich sagen), vor allem da ich auf den ESP32-Schnickschnack
> verzichten kann. Quasi ein HiFive-Nano, wenn man so will.

Gibt es natürlich schon, nennt sich nicht HiFive-Nano sondern LoFive:
https://groupgets.com/manufacturers/qwerty-embedded-design/products/lofive-risc-v

Autor: Rudolph R. (rudolph)
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Christoph B. schrieb:
> Neben einigen Verbesserungen durch die zweite Generation des verwendeten
> FE310 SoCs bietet die neue Version nun drahtlose Konnektivität in Form
> von WLAN und Bluetooth.

Geht das nur mir so, oder suggeriert der Satz, dass der FE310 WLAN und 
Bluetooth integriert hat, obwohl da einfach nur ein Modul dafür auf dem 
Board ist?

Autor: macload1 (Gast)
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Es gibt mittlerweile Module die beide Protokolle (fast gleichzeitig) 
können.

Hat der Raspberry Pi zB auch.

Beitrag #5785077 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Michael F. (michaelfu)
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Christopher J. schrieb:
> Das sie
> keinen ARM-Kern drin haben liegt aber vermutlich weniger an den
> Lizenzkosten als viel mehr an der Tatsache, dass ARM keinerlei
> Modifikationen am Core zulässt, etwa für spezifische Instruktionen.

Spezifische Instruktionen müssten auch von den Compilern unterstützt 
werden und da fangen die Herausforderungen an, wenn man vom Standard 
abweicht. Wobei es durchaus von Arm auch Architekturlizenzen gibt, die 
z.B. Qualcomm ermöglichen, am Core zu schrauben und aus einem Cortex-Ax 
einen Snapdragon zu bauen.


Christopher J. schrieb:
> Die Lizenz für ARM-Kerne
> ist auch meiner Meinung nach keine einmalige Kauflizenz. Da muss man
> schon für jeden einzelnen produzierten Chip eine Gebühr abdrücken.

Hier mal Zahlen von 2013:

https://www.anandtech.com/show/7112/the-arm-diaries-part-1-how-arms-business-model-works/2

~1M$ - ~10M$ für die initiale Lizenz sind schon nicht ohne und da muss 
man dann ein paar Controller bis zum ROI verkaufen. Wenn dann noch 1-x% 
an Royalties weg gehen, bleibt nicht mehr viel Gewinn hängen, was den RV 
auch aus diesem Gesichtspunkt interessant macht.

Autor: Christopher J. (christopher_j23)
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Michael F. schrieb:
> Wobei es durchaus von Arm auch Architekturlizenzen gibt, die z.B.
> Qualcomm ermöglichen, am Core zu schrauben und aus einem Cortex-Ax einen
> Snapdragon zu bauen.

bei den Cortex-A kenne ich mich nicht aus aber bei den Cortex-M gibt es 
diese Option meines Wissens nach nicht.

Michael F. schrieb:
> Spezifische Instruktionen müssten auch von den Compilern unterstützt
> werden und da fangen die Herausforderungen an, wenn man vom Standard
> abweicht.

Ich sehe das tatsächlich als die größte Herausforderung für das RISC-V 
Projekt an, mache mir da aber auch nichts vor. Einen gewissen 
"Wildwuchs" bei den Compilern wird es ganz sicher geben. Da baut dann 
Espressif einen GCC der spezielle Instruktionen für den Wifi-Stack hat 
und Trinamic einen, der spezielle Instruktionen für Motorregelungen 
beinhaltet. So wie es jetzt mit dem GCC-ARM ist, also ein Compiler für 
alle Prozessoren, das wird glaube ich schwer zu halten sein, weil die 
Interessen der Hersteller einfach zu unterschiedlich sind und ja gerade 
die Hersteller ihre Erweiterungen als "secret sauce" nicht der 
Konkurrenz aufs Auge drücken wollen. Am Ende wird es aber auch ein 
bisschen an der RISC-V Foundation liegen, ob und in wie weit sie alle 
Leute zusammen an einen Tisch bekommen um den Wildwuchs zumindest 
einzuschränken und somit die Architektur als ganzes zu stärken, wovon 
dann auch wieder alle profitieren.

Autor: Vancouver (Gast)
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Christopher J. schrieb:
> Einen gewissen
> "Wildwuchs" bei den Compilern wird es ganz sicher geben.

Die stark anwendungspezifischen Befehle werden vermutlich gar keinen Weg 
in den Compiler finden. Vielmehr werden die Hersteller spezielle 
Assembler-Bibliotheken schreiben, die diese Befehle nutzen. In der 
"normalen" Usersoftware lassen sich diese speziellen Instruktionen 
vermutlich kaum sinnvoll verwenden, zumal sie nur in den proprietären 
Implementierungen vorkommen, die der User meistens gar nicht selber 
programmiert.

Ich schätze mal, dass sich im Laufe der Zeit bestimmte 
Befehlssatzerweiterungen als besonders nützlich erweisen, und die werden 
dann in den Compiler übernommen und vielleicht auch standardisiert.

Autor: FS (Gast)
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Andi schrieb:
> FS schrieb:
>> Habe ich mir schon überlegt, eine eigene simple breadboardtaugliche
>> Prototyping-Platine dafür sollte kein Hexenwerk sein und am Ende
>> günstiger als das Komplettboard kommen (grob überschlagen 15-20 € pro
>> Stück würde ich sagen), vor allem da ich auf den ESP32-Schnickschnack
>> verzichten kann. Quasi ein HiFive-Nano, wenn man so will.
>
> Gibt es natürlich schon, nennt sich nicht HiFive-Nano sondern LoFive:
> 
https://groupgets.com/manufacturers/qwerty-embedded-design/products/lofive-risc-v

Hätte ich mir denken können, dass da jemand schon auf die Idee gekommen 
ist. Fertige Lösungen sind natürlich immer nett, was eigenenes machen 
wenn man die Zeit und Lust dazu hat macht aber mehr Spaß. :)

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