Raspberry Pi Pico 성능 측정

Raspberry Pi Pico(RP2040) 에 대한 연산 처리 성능을 측정해봤습니다.

	항목	내용
일반	보드 이름	Raspberry Pi Pico
	SoC (칩)	RP2040
	아키텍처	ARM Cortex-M0+ (32-bit RISC)
	코어 수	2 (Dual-core)
	클럭 속도	최대 133 MHz (기본 125 MHz)
	명령어 세트	ARMv6-M
	FPU (부동소수점 연산기)	❌ 없음 (소프트웨어 처리)
	파이프라인 구조	2-stage pipeline, in-order execution
메모리 / 저장장치	SRAM	264 KB (전용 버스 6개로 분할)
	ROM	16 KB (USB 부트로더 및 표준 라이브러리 포함)
	Flash	외부 2 MB QSPI Flash (보드 기본 탑재)
	외부 Flash 확장	최대 16 MB까지 가능 (SPI/QSPI 지원)
	EEPROM	❌ 없음 (Flash에 저장해야 함)
주변 장치	GPIO	총 30개 (26개 사용자 접근 가능)
	ADC	12-bit, 3채널 (GPIO26~28)
	Temperature Sensor	✅ 내장 (ADC4 채널 사용)
	PWM	16채널 (8쌍)
	UART	2개
	SPI	2개
	I²C	2개
	PIO (Programmable I/O)	✅ 2개 블록 × 4 state machine = 총 8개
	USB	✅ USB 1.1 Controller (Device/Host 지원)
	Timer	4개 (64-bit 타이머 포함)
	RTC	✅ 내장 (외부 크리스털 연결 가능)
	Watchdog	✅ 하드웨어 포함
	Interrupt Controller	Nested Vector Interrupt Controller (NVIC)
전원 / 전력 소모	동작 전압 (Vdd)	1.8V ~ 5.5V
	입력 전원	USB (5V), VSYS 핀 (1.8~5.5V)
	전압 변환기	RT6150B 정전류 스텝다운 컨버터 내장
	전력소모 (Typical)	동작 시 약 30~50 mA
	Sleep 모드 전류	약 1 µA 이하
	출력 전원 핀	3V3 출력 핀 제공 (최대 300mA)

1. GPIO 토글 주기

1-1. 함수 명령과 레지스터 제어 와의 성능 차이를 측정해봤고, 레지스터 제어 방식이 약 15배 빠릅니다.

함수 호출

레지스터 제어

void setup() {     pinMode(0, OUTPUT); } void loop() {     digitalWrite(0, HIGH);     digitalWrite(0, LOW); }

#define SIO_BASE            0xD0000000 // GPIO Output Set 레지스터 (해당 비트에 1을 쓰면 HIGH) #define SIO_GPIO_OUT_SET    (volatile uint32_t*)(SIO_BASE + 0x00000014) // GPIO Output Clear 레지스터 (해당 비트에 1을 쓰면 LOW) #define SIO_GPIO_OUT_CLR    (volatile uint32_t*)(SIO_BASE + 0x00000018) // GPIO Output Enable Set 레지스터 (해당 비트에 1을 쓰면 출력 활성화) #define SIO_OE_SET          (volatile uint32_t*)(SIO_BASE + 0x00000020) // GPIO 0번 핀에 해당하는 비트 마스크 #define GPIO0_MASK          (1UL << 0) void setup() {     pinMode(0, OUTPUT); } void loop() {     *SIO_GPIO_OUT_SET = GPIO0_MASK;     *SIO_GPIO_OUT_CLR = GPIO0_MASK; }

 

*신호 분석: Logic Analyzer(LA2016) 200MHz Sampling

함수 호출
레지스터 제어	*다른 MCU 에 비해 펄스 주기가 균일하지 못합니다. 20ns ~ 30ns 불규칙 적이네요.

 

지금까지 Arduino MEGA328P 16MHz, ESP8266, ESP32-C3 제품들과 비교할 때 가장 높은 성능을 나타냅니다.

 

2. 연산 처리 능력

약 1초 간 루프 문 안에서 반복적으로 카운트(덧셈)하는 연산으로 시험인데, PC 에서 Serial 출력을 받기 위해서는 USB CDC on Boot 옵션을 Enable 로 설정해야 합니다.

unsigned long start, end;
volatile unsigned long count = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  start = micros();
  while (micros() - start < 1000000) {  // 1초 동안
    count++;
  }
  end = micros();
  Serial.print("Count per second: ");
  Serial.println(count);
}

void loop() {}

 

결과는 3,212,886회 로 Arduino Uno(203,905회)대비 약 15.7배의 성능이고 ESP32-C3(1,152,194회) 보다 약 2.7배 빠릅니다.