Raspberry Pi SC1631 Raspberry Mikrokontrolagailuaren Argibide Eskuliburua

1. kapitulua: Sarrera
RP2350 serieak pakete-aukera desberdinak eskaintzen ditu RP2040 seriearekin alderatuta. RP2350A eta RP2354A QFN-60 pakete batean datoz eta barneko flash biltegiratzerik gabe, hurrenez hurren, RP2354B eta RP2350B QFN-80 pakete batean datoz eta flash biltegiratzerik gabe.

2. kapitulua: Boterea
RP2350 serieak txip aldatzeko bolumen berri bat dutagbost pin dituen erregulatzailea. Erregulatzaile honek kanpoko osagaiak behar ditu funtzionatzeko, baina potentzia-eraginkortasun handiagoa eskaintzen du karga-korronte handiagoetan RP2040 serieko erregulatzaile linealarekin alderatuta. Erreparatu zarataren sentikortasunari zirkuitu analogikoa hornitzen duen VREG_AVDD pinean.

Maiz egiten diren galderak (FAQ)

G: Zein da RP2350A eta RP2350B arteko desberdintasun nagusia?
A: Desberdintasun nagusia barneko flash biltegiratzean datza. RP2350A-k ez du barneko flash biltegiratzerik, RP2350B-k bai.
G: Zenbat pin egiten ditu voltagRP2350 serieko erreguladoreak ditu?
A: liburukiatagRP2350 serieko erregulagailuak bost pin ditu.

Hardwarearen diseinua RP2350-rekin RP2350 mikrokontrolagailuak erabiliz plakak eta produktuak eraikitzeko

Kolofoia

Dokumentazio hau Creative Commons Aitortu-Eratorririk gabe 4.0 Nazioarteko (CC BY-ND) lizentziapean dago. eraikitze-data: 2024-08-08 eraikitze-bertsioa: c0acc5b-clean
Lege-oharra

RASPBERRY PI PRODUKTUEN DATU TEKNIKOAK ETA FIDAGARRITASUNAK (DATU FITXAK BARNE) ALDIAK ALDATZEN DITUZTEN ("BALIABIDEAK") RASPBERRY PI LTD ("RPL") EDOZEIN BERME ADIERAZKI EDO INPLIZITUTAKO EDOZEIN BERME ESPARIALAK EDO INPLIZITUAK EMATEN DITU, BAINA EZ MUGATUTA. ERABILTZEKO ETA HELBURU BEREZI BATERAKO EGOKITASUNAREN BERME INPLIZITUEI EZKOAK DIRA. APLIKATZEKO LEGEAK BAIMENDUTAKO GEHIEN MUTEAN, RPL EZ DA EZ DUTE ZUZENEKO, ZEHARKAKO, BEHARREZKO, BEREZKO, EREENTZEKO EDO ONDORIOKO KALATEEN ERANTZUKIZUNA IZANGO (BARATE, ORDEZKO ONDASUNEN EROSKETA, DATUEN ORDEZKO ONDASUNEN EROSKETA; , EDO IRABAKIAK EDO NEGOZIO-ETENA) EDO ERAGARRITASUNAREN EDOZEIN TEORIARI BURUZKOA, KONTRATUAN, ERANTZUKIZUN ZORTZEAN, EDO ARABERA (NELGIZITZA EDO BESTE ERABAKI BATEAN), BALIABIDEAREN ERABILERAREN EDOZEIN ERABILTZEN DAGOEN. HORRELAKO KALTEAK.
RPL-k beretzat gordetzen du edozein hobekuntza, hobekuntza, zuzenketa edo beste edozein aldaketa egiteko BALIABIDEetan edo horietan deskribatutako produktuetan edozein unetan eta beste abisurik gabe.
BALIABIDEAK diseinuaren ezagutza maila egokia duten erabiltzaile trebeei zuzenduta daude. Erabiltzaileak dira BALIABIDEAK eta horietan deskribatutako produktuen edozein aplikazio hautatzearen eta erabiltzearen erantzule bakarra. Erabiltzaileak onartzen du RPL indemnizatzea eta kaltegabe edukitzea BALIABIDEAK erabiltzearen ondorioz sortutako erantzukizun, kostu, kalte edo bestelako galera guztien aurrean.

RPL-k erabiltzaileei baimena ematen die BALIABIDEAK Raspberry Pi produktuekin batera soilik erabiltzeko. Debekatuta dago BALIABIDEen beste erabilera oro. Ez zaio lizentziarik ematen beste RPL edo hirugarrenen jabetza intelektualeko eskubideei.
ARRISKU HANDIKO JARDUERAK. Raspberry Pi produktuak ez dira diseinatu, fabrikatu edo erabili behar dituzten ingurune arriskutsuetan errendimendu segurua behar duten ingurune arriskutsuetan erabiltzeko, hala nola instalazio nuklearren, hegazkinen nabigazio- edo komunikazio-sistemen, aire-trafikoaren kontrola, arma-sistemen edo segurtasun-aplikazio kritikoetan (bizi-laguntza barne). sistemak eta bestelako gailu medikoak), zeinetan produktuen hutsegiteek zuzenean heriotza, lesio pertsonalak edo kalte fisiko edo ingurumeneko kalte handiak eragin ditzakete (“Arrisku handiko jarduerak”). RPL-k bereziki uko egiten du Arrisku Handiko jardueretarako egokitasun-berme espresuki edo inplizituan eta ez du inolako erantzukizunik hartzen Raspberry Pi produktuak arrisku handiko jardueretan erabiltzeagatik edo sartzeagatik.

Raspberry Pi produktuak RPLren Baldintza Estandarren arabera eskaintzen dira. RPL-ren BALIABIDEAK hornitzeak ez ditu RPLren Baldintza Estandarrak zabaltzen edo aldatzen, haietan adierazitako ukapenak eta bermeak barne, baina ez mugatzen.

1. Kapitulua. Sarrera

1. Irudia RP3A-ren KiCad 2350D errendatzea Diseinu minimoa adibidezample

Raspberry Pi RP2040 lehen aldiz aurkeztu genuenean, diseinu "minimal" bat ere kaleratu genuen.ample eta honekin batera doan gida Hardware diseinua RP2040-rekin, RP2040 zirkuitu-plaka sinple batean nola erabil zitekeen azaltzen zuen eta osagaien aukerak zergatik egin ziren. RP235x seriearen etorrerarekin, jatorrizko RP2040 Minimal diseinua berrikusteko eta ezaugarri berrien arabera eguneratzeko garaia da, baita paketeen aldaera bakoitzari ere; RP2350A QFN-60 paketearekin eta RP2350B QFN-80 bat dena. Berriz ere, diseinu hauek Kicad (7.0) formatuan daude eta deskargatu daitezke (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

Gutxieneko Kontseilua
Jatorrizko Minimal plaka erreferentziazko diseinu sinple bat eskaintzeko saiakera izan zen, RP2040 exekutatzeko beharrezkoak diren kanpoko osagaien gutxieneko minimoa erabiliz eta oraindik IO guztia agerian eta eskuragarri edukitzea. Funtsean, energia-iturri batek (5V-tik 3.3V-ko erregulatzaile lineal bat), kristal osziladorea, flash memoria eta IO konexioak (mikro USB entxufea eta GPIO goiburuak) osatzen zuten. RP235x serie Minimal plaka berriak neurri handi batean berdinak dira, baina hardware berria dela eta aldaketa batzuk beharrezkoak dituzte. Honetaz gain, eta diseinuaren gutxieneko izaeraren aurka joan arren, botoi pare bat gehitu ditut bootsel eta exekutatzeko, SWD goiburu bereizi batekin batera, eta horrek arazketa-esperientzia ez hain frustrante bat suposatu beharko luke oraingoan. Diseinuek ez dituzte botoi hauek behar hertsiki, seinaleak oraindik eskuragarri daude goiburuetan, eta baztertu egin daitezke kostuak edo espazioak kontziente bazara edo joera masokista badituzu.

RP2040 vs RP235x seriea
Aldaketa nabariena paketeetan dago. RP2040 7x7mm QFN-56 bat den bitartean, RP235x serieak lau kide ezberdin ditu gaur egun. QFN-60 pakete bera partekatzen duten bi gailu daude; barneko flash biltegiratzerik ez duen RP2350A, eta bai duen RP2354A. Era berean, QFN-80 ere bi zapore ditu; RP2354B flasharekin eta RP2350B gabe. QFN-60 gailuek eta jatorrizko RP2040-ek heri komun bat dutetage.

Bakoitzak 30 GPIO ditu, horietatik lau ADCra ere konektatuta daude, eta 7x7mm-ko tamaina dute. Hala ere, RP2350A ez da RP2040-ren ordezkoa, bakoitzaren pin kopurua desberdina baita. Aitzitik, QFN-80 txipak 48 GPIO dituzte orain, eta horietatik zortzi ADC gai dira. Horregatik, orain Minimal bi taula ditugu; bat 60 pin gailuetarako eta beste bat 80. Minimal plaka hauek barneko flashik gabeko piezetarako diseinatuta daude (RP2350), baina diseinuak erraz erabil daitezke barneko flash gailuekin (RP2354) barneko flasha alde batera utzita. memoria, edo baita bigarren mailako flash gailu gisa erabiltzea (hori gehiago geroago). Bi plaken artean ezberdintasun gutxi dago, QFN-80 bertsioak goiburu-lerro luzeagoak dituela GPIO gehigarria egokitzeko, eta, beraz, taula handiagoa da.

Paketea alde batera utzita, RP235x seriearen eta RP2040ren arteko plaka-mailako desberdintasun handiena elikatze-hornidurak dira. RP235x serieak potentzia-pin berri batzuk ditu eta barne-erreguladore ezberdin bat. RP100-ren 2040mA-ko erregulatzaile lineala 200mA-ko kommutazio-erreguladore batekin ordezkatu da, eta, horregatik, oso zirkuitu zehatz batzuk behar ditu, eta diseinuarekin arreta handirik gabe. Oso gomendagarria da gure diseinua eta osagaien hautapenak gertutik jarraitzea; diseinuaren hainbat iterazio egin behar izatearen mina pasatu dugu jada, beraz, espero dugu ez duzula beharrik izango.

2. Irudia. KiCad 3D errendatzea RP2350B Diseinu minimoa adibidezample

Diseinua
Diseinu minimoaren asmoa adibidezamples da RP235x seriea erabiliz plaka soil pare bat sortzea, merke eta erraz fabrikatu behar dena, behar ez diren PCB teknologia exotikoak erabili gabe. Gutxieneko taulak, beraz, 2 geruzako diseinuak dira, normalean eskuragarri egon beharko liratekeen osagaiak erabiliz, eta guztiak taularen goiko aldean muntatuta daude. Eskuz soldatzeko gai diren osagai handiak eta errazak erabiltzea atsegina litzatekeen arren, QFN txip-en altuera txikiak (0.4 mm) esan nahi du 0402 (1005 metriko) osagai pasibo batzuk erabiltzea saihestezina dela GPIO guztiak erabiliko badira. 0402 osagaiak eskuz soldatzea soldadura duin batekin oso zaila ez den arren, ia ezinezkoa da QFN-ak soldadura ekipamendu espezializaturik gabe.

Hurrengo ataletan, zirkuitu osagarriak zertarako diren azaltzen saiatuko naiz, eta espero dugu nola egin genituen aukerak hartzera. Egia esan, bi diseinu bereizi buruz hitz egingo dudanez, paketeen tamaina bakoitzerako bat, gauzak ahalik eta errazen mantentzen saiatu naiz. Ahal den neurrian, bi taulen osagai-erreferentzia guztiak berdinak dira, beraz, U1, R1 eta abar aipatzen baditut, orduan berdin da garrantzitsua bi taulentzat. Salbuespen agerikoa da osagaia plaka batean bakarrik dagoenean (kasu guztietan, hau 80 pin aldaeran handiagoan egongo da), orduan kasuan kasuko osagaia QFN-80 diseinuan soilik egongo da; adibidezample, R13 taula honetan bakarrik agertzen da.

2. kapitulua. Boterea

RP235x seriearen eta RP2040ren elikadura-iturria zertxobait desberdina da oraingo honetan, nahiz eta bere konfigurazio sinpleenean, oraindik bi hornidura behar dituen, 3.3V eta 1.1V. RP235x serieak aldi berean potentzia gose handiagoa du, errendimendu handiagoa baitu, eta, gainera, aurrekoa baino xumeagoa (potentzia baxuko egoeran dagoenean) eta, beraz, RP2040-ko erregulatzaile lineala etengailu erregulatzaile batekin berritu da. Horrek potentzia-eraginkortasun handiagoa ahalbidetzen digu korronte altuagoetan (200mA arte, lehen 100mArekin alderatuta).

Txipa-liburu berriatagerregulatzailea

3. Irudia. Barne-erreguladore-zirkuitua erakusten duen atal eskematikoa

RP2040-ren erregulatzaile linealak bi pin zituen, 3.3V-ko sarrera eta 1.1V-ko irteera bat txiparen DVDD hornitzeko. Oraingoan, RP235x serieko erregulatzaileak bost pin ditu, eta kanpoko osagai batzuk behar ditu funtzionatzeko. Erabilgarritasunaren aldetik atzerapauso bat dirudien arren, aldatzeko erregulatzaileak abantaila dutage karga-korronte handiagoetan potentzia eraginkorragoa izatea.

Izenak dioen bezala, erregulatzaileak azkar pizten eta itzaltzen du barne-transistore bat 3.3V-eko sarrerako vol.tage (VREG_VIN) VREG_LX pinera, eta induzigailu baten (L1) eta irteerako kondentsadore baten (C7) laguntzaz, DC irteerako bol bat sor dezake.tage, sarreratik jaitsi dena. VREG_FB pinak irteerako bolumena kontrolatzen dutage, eta etengailu-zikloaren pizteko/itzaltzeko erlazioa doitzen du, behar den bolumena ziurtatzekotage mantentzen da. Korronte handiak VREG_VIN-tik VREG_LX-ra aldatzen direnez, sarreratik hurbil dagoen kondentsadore handi bat (C6) behar da, beraz, ez dugu 3.3 V-ko hornidura gehiegi apurtzen. Etengailu-korronte handi horiei buruz hitz egitean, erregulatzaileak bere lurrerako itzulerako konexioarekin ere dator, VREG_PGND. VREG_VIN eta VREG_LX-ekin ere, konexio honen diseinua kritikoa da, eta VREG_PGND GND nagusira konektatu behar den arren, kommutazio-korronte handi guztiak PGND pinera zuzenean itzultzeko moduan egin behar da, gainerakoak trabarik gabe. GND gehiegi.

Azken pina VREG_AVDD da, erreguladorearen barruan zirkuitu analogikoa hornitzen duena, eta hau zaratarekiko oso sentikorra da.

4. Irudia. Erregulagailuaren PCB diseinua erakusten duen atal eskematikoa

Gutxieneko plaketan erreguladorearen diseinuak Raspberry Pi Pico 2-arena oso ondo islatzen du. Zirkuitu honen diseinuan lan handia egin da, PCBaren iterazio asko behar izan ditugu ahalik eta ondoen egiteko. daiteke. Osagai hauek hainbat modutan jar ditzakezu eta oraindik ere erregulatzaileak "funtzionatzea" (hau da, irteerako bolumen bat ekoitzi).tagGutxi gorabehera maila egokian, nahikoa ona da kodea martxan jartzeko), aurkitu dugu gure erregulatzailea modu egokian tratatu behar dela pozik mantentzeko, eta pozik esan nahi dut irteerako bolumen zuzena ekoiztea.tage karga-korronte-baldintza sorta batean.
Horretan gure esperimentuak egiten ari ginen bitartean, zertxobait etsita geratu ginen fisikaren mundu deserosoa ezin dela beti alde batera utzi gogorarazi izanak. Gu, ingeniari gisa, neurri handi batean, hori egiten saiatzen gara; osagaiak sinplifikatuz, (askotan) propietate fisiko hutsalak alde batera utziz eta, horren ordez, interesatzen zaigun propietatean zentratuz.ample, erresistentzia sinple batek ez du erresistentzia bat bakarrik, induktantzia ere badu, etab. Gure kasuan, (berriro) aurkitu dugu induktoreek eremu magnetikoa dutela lotuta, eta garrantzitsua dena, bobina zein bideren arabera irradiatzen duela. zauria dago, eta korrontearen fluxuaren noranzkoa. Era berean, "erabat" blindatutako induktore batek ez duela esan nahi zuk uste duzuna ere gogorarazi ziguten. Eremu magnetikoa arintzen da neurri handi batean, baina batzuek ihes egiten dute oraindik. Erreguladorearen errendimendua izugarri hobetu daitekeela aurkitu dugu induktorea "bide egokia" bada.
Bihurtzen da "bide okerreko" induktore batetik igortzen den eremu magnetikoak oztopatzen duela erregulagailuaren irteerako kondentsadorea (C7), eta horrek RP2350 barruko kontrol-zirkuitua apurtzen du. Induzitzailea orientazio egokian, eta hemen erabiltzen diren diseinu eta osagaien hautapen zehatzak, orduan arazo hau desagertu egiten da. Zalantzarik gabe, beste diseinu, osagai eta abar izango dira, edozein orientaziotan inductor batekin funtziona dezaketenak, baina ziurrenik PCB espazio askoz gehiago erabiliko dute horretarako. Gomendatutako diseinu hau eman dugu jendeari irtenbide trinko eta ondo portatu hau garatzen eta fintzen eman ditugun ingeniaritza ordu asko aurrezteko.
Gehiago esanda, gure ohia ez erabiltzea aukeratzen baduzu esatera goazample, orduan zure ardurapean egiten duzu. Dagoeneko RP2040 eta kristal-zirkuituarekin egiten dugun antzera, non azpimarratzen dugun (beno, biziki gomendatzen dizugu) zati jakin bat erabiltzen duzula (dokumentu honetako kristalen atalean berriro egingo dugu).
Induktore txiki hauen noranzkotasuna nahiko unibertsalki alde batera uzten da, bobinaren harilaren orientazioa ondorioztatu ezinezkoa baita, eta osagaien bobina batean ausaz banatzen da. Induzigailuen kasuen tamaina handiagoek polaritate-markak dituztela sarritan aurki daiteke, hala ere, ezin izan dugu aurkitu aukeratutako 0806 (2016 metrikoa) kasuen tamainan. Horretarako, Abraconekin lan egin dugu 3.3μH-ko zati bat ekoizteko, polaritatea adierazteko puntu batekin, eta garrantzitsua dena, denak berdin lerrokatuta dauden bobina batean sartu. TBDak banatzaileen eskutik publiko orokorraren eskura jarriko dira (edo laster). Lehen esan bezala, VREG_AVDD hornidura zaratarekiko oso sentikorra da eta, beraz, iragazi egin behar da. VREG_AVDD-k 200μA inguru bakarrik hartzen duenez, 33Ω eta 4.7μF-ko RC iragazkia egokia dela ikusi dugu.
Beraz, laburbiltzeko, erabiliko diren osagaiak izango dira...
- C6, C7 eta C9 - 4.7μF (0402, 1005 metrikoa)
- L1 - Abracon TBD (0806, 2016 metrikoa)
- R3 – 33Ω (0402, 1005 metrikoa)
RP2350 datu-orriak erregulatzaileen diseinuaren gomendioei buruzko eztabaida zehatzagoa du; mesedez, ikusi Kanpoko osagaiak eta PCB diseinuaren baldintzak.

Sarrera hornidura

Diseinu honen sarrerako potentzia-konexioa Mikro-USB konektore baten 5V VBUS pinaren bidez egiten da (1. irudian J5 etiketatua). Gailu elektronikoak elikatzeko ohiko metodo bat da, eta zentzuzkoa da hemen, RP2350-k USB funtzionaltasuna baitu, konektore honen datu-pinetara kableatuko duguna. Diseinu honetarako 3.3V bakarrik behar ditugunez (1.1V hornidura barnetik dator), sarrerako 5V USB hornidura jaitsi behar dugu, kasu honetan, kanpoko beste vol bat erabiliz.tage erregulatzailea, kasu honetan erregulatzaile lineala (Behe Drop Out erregulatzailea edo LDO). Aurretik kommutazio-erregulatzaile eraginkorra erabiltzearen bertuteak goraipatu ondoren, hemen ere aukera egokia izan liteke bat erabiltzea, baina sinpletasunaren aldeko apustua egin dut. Lehenik eta behin, LDO bat erabiltzea ia beti errazagoa da. Ez da kalkulurik behar zein tamainako induktore erabili behar duzun jakiteko, edo irteerako kondentsadoreak zenbatekoak diren jakiteko, eta diseinua ere askoz sinpleagoa da. Bigarrenik, azken botere tanta guztiak aurreztea ez da hemen helburua; balitz, serioski aztertuko nuke kommutazio-erreguladore bat erabiltzea, eta ex bat aurki dezakezuampRaspberry Pi Pico 2-n egin behar dut. Eta hirugarrenik, Minimal plakaren RP2040 bertsioan lehen erabiltzen nuen zirkuitua "mailegatu" besterik ez dut egin. Hemen aukeratutako NCP1117 (U2) 3.3V-ko irteera finkoa du, oso eskuragarri dago eta 1A korronte eman dezake, diseinu gehienetarako nahikoa izango dena. NCP1117-ren fitxa teknikoari begiratuta, gailu honek 10μF-ko kondentsadorea behar duela sarreran, eta beste bat irteeran (C1 eta C5).

Desakoplatzea kondentsadoreak

6. Irudia. RP2350 elikadura-sarrerak erakusten dituen atal eskematikoa, liburukiatage erregulatzaile eta desakoplatze kondentsadoreak

Elikatze-horniduraren diseinuaren beste alderdi bat RP2350-rako beharrezkoak diren desakoplamendu-kondentsadoreak dira. Hauek oinarrizko bi funtzio eskaintzen dituzte. Lehenik eta behin, elikatze-horniduraren zarata iragazten dute, eta, bigarrenik, RP2350 barruko zirkuituek denbora laburrean erabil dezaketen tokiko karga-hornidura eskaintzen dute. Horrek voltagInguru hurbileko maila gehiegi jaisteagatik egungo eskaria bat-batean handitzen denean. Horregatik, garrantzitsua da desakoplamendua potentzia-pinetatik hurbil jartzea. Normalean, potentzia-pin bakoitzeko 100nF-ko kondentsadorea erabiltzea gomendatzen dugu, hala ere, arau honetatik desbideratzen gara zenbait kasutan.

7. Irudia RP2350 bideratzea eta desakoplatzea erakusten duen diseinuaren atala

Lehenik eta behin, txip-pin guztiak bideratu ahal izateko leku nahikoa izan ahal izateko, gailutik urrun, erabil ditzakegun desakoplamendu-kondentsadore kopuruarekin konprometitu behar dugu. Diseinu honetan, RP53Aren 54. eta 2350. pinek (RP68Bren 69. eta 2350. pinek) kondentsadore bakarra partekatzen dute (C12 7. irudian eta 6. irudian), gailuaren alde horretan leku handirik ez baitago eta osagaiek eta erregulatzailearen diseinua lehentasuna dute.
Espazio falta hori zertxobait gainditu liteke teknologia konplexu/garestiagoa erabiliko bagenu, adibidez, osagai txikiagoak, edo goiko eta beheko aldean osagaiak dituen lau geruzako PCB bat. Hau diseinuaren truke bat da; konplexutasuna eta kostua gutxitu ditugu, desakoplamendu-kapazitantzia gutxiago izatearen kontura, eta txiptik apur bat urrunago dauden kondentsadoreak optimoa baino (horrek induktantzia handitzen du). Honek diseinuak funtzionatu dezakeen gehienezko abiadura mugatzea izan lezake, boltagHornidura zaratatsuegia izan daiteke eta baimendutako bolumen minimoaren azpitik jaitsi daiteketage; baina aplikazio gehienetarako, truke-off hori onargarria izan beharko litzateke.

100nF arauaren beste desbideraketa bolumena gehiago hobetu dezakegula datage erregulatzaileen errendimendua; C4.7-rako 10μF erabiltzea gomendatzen dugu, hau da, erregulagailutik txiparen beste aldean jartzen dena.

3. kapitulua. Flash memoria

Flash primarioa

8. Irudia. Flash memoria nagusia eta USB_BOOT zirkuitua erakusten dituen atal eskematikoa

RP2350-k abiarazi eta exekutatu dezakeen programa-kodea gorde ahal izateko, flash memoria bat erabili behar dugu, zehazki, quad SPI flash memoria bat. Hemen aukeratutako gailua W25Q128JVS gailua da (U3 8. irudian), hau da, 128Mbit txipa (16MB). Hau da RP2350-k onar dezakeen memoria-tamaina handiena. Zure aplikazio partikularrak ez badu hainbeste biltegiratze behar, orduan memoria txikiagoa eta merkeago bat erabil daiteke.
Datu-bus hau maiztasun handikoa izan daitekeenez eta aldizka erabiltzen denez, RP2350-ren QSPI pinak zuzenean kableatu behar dira flashera, konexio laburrak erabiliz seinalearen osotasuna mantentzeko eta inguruko zirkuituetan diafonia murrizteko. Crosstalk zirkuitu sare bateko seinaleek nahigabeko bolumena eragin dezaketen lekuan datagalboko zirkuitu batean, akatsak sor ditzake.

QSPI_SS seinalea kasu berezia da. Flashera zuzenean konektatuta dago, baina bi erresistentzia ere baditu (bueno, lau, baina horretaz gero etorriko naiz) konektatuta. Lehenengoa (R1) 3.3V-ko hornidurarako tirada bat da. Flash memoriak txip-hautaketaren sarrera bolumen berean egon behar dutage bere 3.3V hornidura pin gisa gailua piztuta dagoen bitartean, bestela, ez du behar bezala funtzionatuko. RP2350 pizten denean, bere QSPI_SS pin-a automatikoki lehenetsiko da pull-up, baina denbora-tarte labur bat dago piztean, non QSPI_SS pinaren egoera bermatu ezin den. Pull-up erresistentzia gehitzeak baldintza hori beti beteko duela ziurtatzen du. R1 DNF (Do Not Fit) gisa markatuta dago eskeman, ikusi baitugu flash gailu jakin honekin kanpoko tiraketa ez dela beharrezkoa. Hala ere, beste flash bat erabiltzen bada, garrantzitsua izan daiteke hemen 10kΩ-ko erresistentzia txertatu ahal izatea, beraz, badaezpada sartu da.
Bigarren erresistentzia (R6) 1kΩ erresistentzia bat da, 'USB_BOOT' izeneko sakagailu bati (SW1) konektatuta. QSPI_SS pina 'abiarazte-uhala' gisa erabiltzen delako gertatzen da; RP2350-k I/O honen balioa egiaztatzen du abio-sekuentzian zehar, eta 0 logikoa dela aurkitzen bada, RP2350 BOOTSEL modura itzultzen da, non RP2350 USB biltegiratze masiboko gailu gisa aurkezten den eta kodea zuzenean kopiatu daiteke. hari. Botoia sakatzen badugu, QSPI_SS pina lurrera botako dugu, eta gero gailua berrezartzen bada (adibidez, RUN pina txandakatuz), RP2350 BOOTSEL moduan berrabiaraziko da flasharen edukia exekutatzen saiatu beharrean. Erresistentzia hauek, R2 eta R6 (R9 eta R10 ere), flash txiparen ondoan jarri behar dira, beraz, seinaleari eragin diezaiokeen kobrezko pisten luzera gehigarriak saihestuko ditugu.
Aurreko guztia bereziki barneko flashik ez duen RP2350-ri aplikatzen zaio. Jakina, RP2354 gailuek 2MB barneko flash memoriak dituzte, beraz, kanpoko U3 memoria ez da beharrezkoa, beraz, U3 eskematik segurtasunez kendu daiteke edo, besterik gabe, populatu gabe utzi. Kasu horietako batean zein bestean, oraindik ere USB_BOOT etengailua QSPI_SS-ra konektatuta mantendu nahi genuke, USB abio moduan oraindik sartu ahal izateko.

Bigarren mailako flash edo PSRAM

RP235x serieak QSPI pin berdinak erabiliz bigarren memoria-gailu bat onartzen du orain, GPIO batek txip aukeraketa gehigarria eskaintzen duelarik. Beraz, RP2354 bat erabiltzen ari bagara (barneko flasha duena), orduan U3 bigarren mailako flash gisa erabil genezake, edota PSRAM gailu batekin ordezkatu. Horretarako, QSPI_SS U3-tik deskonektatu behar dugu, eta horren ordez GPIO egoki batera konektatu. Txip-aukera bat izateko gai den GPIO hurbilena (XIP_CS1n) GPIO0 da, beraz, R0-tik 10Ω kenduz eta R9ra egokituz, orain txiparen flashaz gain U3-ra sar gaitezke. Guztiz aurrera ateratzekotagEzaugarri honetaz, non kanpoko bi memoria gailu ditugun RP2350 flash gabeko piezak onuragarriak izan daitezen, RP2350B-rako Minimal plaken artean handienak aukerako aztarna (U4) barne hartzen du memoria txip gehigarri baterako.

9. Irudia. Bigarren mailako memoria-gailu aukerakoa erakusten duen atal eskematikoa

Gailu hau erabili ahal izateko, jakina, bete beharko da, baita R11 (0Ω) eta R13 (10KΩ) ere. R11 gehitzeak GPIO0 (XIP_CS1n seinalea) konektatzen du bigarren memoriaren txip-aukerarekin. Txipa hautatzeko pinaren tiraketa beharrezkoa da oraingoan, GPIO0-ren egoera lehenetsia piztean txikiagotu behar baita, eta horrek gure flash gailuak huts egingo luke. C22 ere beharrezkoa litzateke U4rako tokiko elikadura-hornidura desakoplatzea eskaintzeko.

Onartutako flash txipak
Hasierako flash-zunda sekuentzia, beheak bigarren s-a ateratzeko erabiltzen duenatage flashetik, 03 orduko serieko irakurketa komando bat erabiltzen du, 24 biteko helbideratzearekin eta 1MHz inguruko serieko erlojua. Erlojuaren polaritatearen eta erlojuaren fasearen lau konbinazioetan behin eta berriz ibiltzen da, baliozko segundo s baten bila.tage CRC32 checksum.
Bigarren stagOndoren, 03h serieko irakurketa komando bera erabiliz exekutatu-lekuan konfiguratzeko doakoa da, RP2350-k cache-ko flash-en exekuzioa lekuan egin dezake 03h-ko serieko irakurketa onartzen duen edozein txip batekin 24 biteko helbidearekin, 25 serieko flash gailu gehienak barne. . SDK-k adibide bat eskaintzen duample segundo stage CPOL=0 CPHA=0, at https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. Beheko aldean dauden errutinak erabiliz flash programazioa onartzeko, gailuak komando hauei ere erantzun behar die:

02h 256 byteko orrialdeko programa
05h egoera erregistroa irakurri
06h ezarri idazketa gaitzeko blokeoa

20h 4kB sektorea ezabatzea

RP2350-k dual-SPI eta QSPI sarbide modu ugari onartzen ditu. Adibidezample, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S Winbond W25Q serieko gailu bat konfiguratzen du quad-IO etengabeko irakurketa modurako, non RP2350-k quad-IO helbideak bidaltzen dituen (komando-aurrizkirik gabe) eta flashak quad-IO datuekin erantzuten duen.

Kontuz ibili behar da flash XIP moduekin, non flash gailuak serieko komando estandarrei erantzuten uzten dion, goian aipatutako Winbond etengabeko irakurketa modua bezala. Honek arazoak sor ditzake RP2350 berrezartzen denean, baina flash gailua ez da pizten, orduan flashak ez baitu erantzungo bootrom-aren flash-zunda sekuentziari. 03h serieko irakurketa eman baino lehen, bootrom-ak sekuentzia finko hau igortzen du beti, hau da, flash gailu askotan XIP eteteko ahaleginik onena den sekuentzia:

CSn=1, IO[3:0]=4'b0000 (tiroren bidez liskarrak saihesteko), igorri ×32 erloju
CSn=0, IO[3:0]=4'b1111 (tiratzeen bidez liskarrak saihesteko), igorri ×32 erloju
CSn=1

CSn=0, MOSI=1'b1 (Z baxua gidatua, gainerako I/O guztiak Hi-Z), igorri ×16 erlojuak

Aukeratutako gailuak sekuentzia honi erantzuten ez badio irakurketa modu jarraituan dagoenean, transferentzia bakoitzari serieko komando baten aurrizkia duen egoera batean mantendu behar da, bestela RP2350 ezin izango da berreskuratu barne berrezarri baten ondoren.
QSPI-ri buruzko xehetasun gehiago lortzeko, ikusi QSPI Memoria Interfazea (QMI) RP2350 fitxan.

4. kapitulua. Kristalezko osziladorea

10. Irudia. Atal eskematikoa kristalezko osziladorea eta karga-kondentsadoreak erakusten dituena

Zorrotz esanda, RP2350-k ez du kanpoko erloju-iturririk behar, bere barne osziladore propioa baitu. Hala ere, barne osziladore honen maiztasuna ez dagoenez ondo definituta edo kontrolatuta, txip batetik bestera aldatu egiten da, baita hornidura bol ezberdinekin ere.tages eta tenperaturak, kanpoko maiztasun iturri egonkor bat erabiltzea gomendatzen da. Maiztasun zehatzetan oinarritzen diren aplikazioak ezin dira kanpoko maiztasun-iturririk gabe, USB lehen adibidea izanikample.
Kanpoko maiztasun-iturri bat hornitzea bi modutan egin daiteke: edo erloju-iturria CMOS irteera batekin (IOVDD vol uhin karratua).tage) XIN pinean, edo artean konektatutako 12MHz-ko kristal bat erabiliz
XIN eta XOUT. Kristal bat erabiltzea da hemen hobetsitako aukera, biak nahiko merkeak eta oso zehatzak baitira.

Diseinu honetarako aukeratutako kristala ABM8-272-T3 bat da (Y1 10. irudian). Hau Raspberry Pi Pico-n eta Raspberry Pi Pico 12-n erabiltzen den 2MHz-ko kristal bera da. Gomendatzen dugu kristal hau harekin batera doan zirkuituarekin batera erabiltzea erlojua baldintza guztietan azkar abiarazten dela ziurtatzeko, kristala bera kaltetu gabe. Kristalak 30 ppm-ko maiztasun-tolerantzia du, eta hori nahikoa ona izan beharko luke aplikazio gehienetarako. +/- 30ppm-ko maiztasun-perdoiarekin batera, 50Ω-ko ESR gehienez eta 10pF-ko karga-kapazitatea du, biek eragina izan zuten osagai osagarrien aukeraketan.
Kristal batek nahi den maiztasunean oszilatu dezan, fabrikatzaileak horretarako behar duen karga-kapazitatea zehazten du, eta kasu honetan, 10pF-koa da. Karga-kapazitate hori balio berdineko bi kondentsadore jarriz lortzen da, kristalaren alde bakoitzean bana lurrera (C3 eta C4). Kristalaren puntutik view, kondentsadore hauek seriean konektatzen dira bere bi terminalen artean. Oinarrizko zirkuitu teoriak esaten digu (C3*C4)/(C3+C4) kapazitatea emateko konbinatzen direla, eta C3=C4 gisa, orduan C3/2 besterik ez da. Adib honetanample, 15pF kondentsadoreak erabili ditugu, beraz, serie konbinazioa 7.5pF da. Nahita karga-kapazitate horretaz gain, balio bat gehitu behar diogu PCB pistetatik eta RP2350-ren XIN eta XOUT pinetatik lortzen dugun nahi gabeko kapazitate gehigarriari, edo kapazitate parasitoari. 3pF-ko balioa hartuko dugu horretarako, eta kapazitantzia hau C3 eta C4-rekin paraleloan dagoenez, hau gehitu besterik ez dugu 10.5pF-ko karga-kapazitate osoa emateko, hau da, 10pF-ko helburutik nahikoa hurbil dagoena. Ikus dezakezunez, PCB arrastoen kapazitate parasitoa faktore bat da, eta, beraz, txikiak mantendu behar ditugu, kristala apurtu ez dezagun eta nahi bezala oszilatzeari uzteko. Saiatu diseinua ahalik eta laburrena izaten.
Bigarren kontua kristalaren ESR (serie erresistentzia baliokidea) maximoa da. Gehienez 50Ω-ko gailu baten aldeko apustua egin dugu, hau, 1kΩ serieko erresistentzia (R2) batekin batera, balio ona dela ikusi baitugu IOVDD bat erabiltzean kristala gehiegi bultzatu eta hondatzea saihesteko. 3.3V-ko maila. Hala ere, IOVDD 3.3V baino txikiagoa bada, orduan XIN/XOUT pinen disko-korrontea murrizten da, eta ikusiko duzu ampkristalaren maila baxuagoa da, edo baliteke batere oszilatu ere ez egitea. Kasu honetan, serieko erresistentziaren balio txikiagoa erabili beharko da. Hemen erakusten den kristal-zirkuitutik desbideratzeak, edo 3.3V-eko beste IOVDD maila batekin, proba zabalak beharko ditu kristalak baldintza guztietan oszilatzen duela ziurtatzeko, eta nahikoa azkar abiarazten dela zure aplikazioan arazorik ez izateko.

Gomendatutako kristala

RP2350 erabiliz diseinu originaletarako Abracon ABM8-272-T3 erabiltzea gomendatzen dugu. Adibidezample, diseinu minimoaz gain example, ikusi Pico 2 plakaren eskema Raspberry Pi Pico 2 datu-orriaren B eranskinean eta Pico 2 diseinua files.
Funtzionamendu-tenperatura-tarte arruntetan errendimendu eta egonkortasun onena lortzeko, erabili Abracon ABM8-272-T3. ABM8-272-T3 zuzenean eskura dezakezu Abraconetik edo baimendutako saltzaile batetik. Pico 2 ABM8-272-T3rako berariaz egokitu da, zeinak zehaztapen hauek dituen:

Antzeko zehaztapenak dituen kristal bat erabiltzen baduzu ere, zirkuitua tenperatura tarte batean probatu beharko duzu egonkortasuna bermatzeko.
Kristal-osziladorea IOVDD liburutik elikatzen datage. Ondorioz, Abracon kristala eta damperresistentzia 3.3 V-ko funtzionamendurako sintonizatuta dago. Beste IO liburu bat erabiltzen baduzutage, berriro sintonizatu beharko duzu.
Kristalen parametroen aldaketak kristalen zirkuituari konektatutako edozein osagaitan ezegonkortasuna arriskuan jartzen du.

Ezin baduzu gomendatutako kristala zuzenean Abraconetik edo saltzailetik eskuratu, jarri harremanetan applications@raspberrypi.com.

5. kapitulua. IOak

USBa
11. Irudia. RP2350-ren USB pinak eta serie amaiera erakusten dituen atal eskematikoa

RP2350-k bi pin eskaintzen ditu abiadura osoko (FS) edo abiadura baxuko (LS) USBrako erabiltzeko, ostalari edo gailu gisa, erabilitako softwarearen arabera. Dagoeneko aipatu dugunez, RP2350 USB biltegiratze masiboko gailu gisa ere abiarazi daiteke, beraz, pin hauek USB konektorera kableatzea (J1 5. irudian) zentzuzkoa da. RP2350-ko USB_DP eta USB_DM pinek ez dute gehigarririk behar (abiadura, FS edo LS adierazteko, edo ostalari edo gailu bat den), hauek I/O-etan sartuta baitaude. Hala ere, I/O hauek 27Ω serieko amaierako erresistentziak behar dituzte (R7 eta R8 11. irudian), txiparen ondoan jarrita, USB inpedantziaren zehaztapena betetzeko.
Nahiz eta RP2350 abiadura osoko datu-tasa (12 Mbps) mugatzen den, saiatu behar dugu transmisio-lerroen inpedantzia bereizgarria (txipa konektorearekin konektatzen duten kobrezko pistak) gertu dagoela ziurtatu.
USB zehaztapena 90Ω (diferentzial neurtua). Horrelako 1 mm-ko lodierako plaka batean, USB_DP eta USB_DM-n 0.8 mm-ko zabalerako pistak erabiltzen baditugu, haien artean 0.15 mm-ko tartearekin, 90Ω inguruko inpedantzia bereizgarri diferentziala lortu beharko genuke. Hau da seinaleak transmisio-lerro hauetan zehar ahalik eta garbien joan daitezkeela ziurtatzeko, boltagSeinalearen osotasuna murriztu dezaketen islak. Transmisio-lerro hauek behar bezala funtzionatzeko, linea hauen azpian lur bat dagoela ziurtatu behar dugu. Beheko kobrezko eremu sendo eta etenik gabekoa, pistaren luzera osoa luzatzen duena. Diseinu honetan, beheko kobre-geruzaren ia osoa lurrera bideratzen da, eta arreta berezia jarri zen USB pistak lurretik baino ez pasatzea. Zure eraikuntzarako 1 mm baino lodiagoa den PCB bat aukeratzen bada, bi aukera ditugu. USB transmisio-lerroak berriro diseinatu genitzake pistaren eta azpiko lurraren arteko distantzia handiagoa konpentsatzeko (ezintasun fisikoa izan daitekeena), edo alde batera utzi eta onena espero genezake. USB FS nahiko barkagarria izan daiteke, baina zure kilometrajea alda daiteke. Litekeena da aplikazio askotan funtzionatzea, baina ziurrenik ez da USB estandarra beteko.

I/O goiburuak

12. Irudia. QFN2.54 bertsioaren 60 mm-ko I/O goiburuak erakusten dituen atal eskematikoa

Lehen aipatu dugun USB konektoreaz gain, 2.54 mm-ko errenkada bikoitzeko goiburu pare bat daude (2. irudian J3 eta J12), plakaren albo bakoitzean bana, gainerako I/O-ak konektatu diren. RP30A-n 2350 GPIO daude, RP48B-n 2350 GPIO daude, beraz, Minimal taularen bertsio honetako goiburuak handiagoak dira pin gehigarriak ahalbidetzeko (ikus 13. irudia).
Helburu orokorreko diseinua denez, aplikazio berezirik kontuan izan gabe, I/O-ak erabilgarri jarri dira erabiltzaileak nahi duen moduan konektatzeko. Goiburu bakoitzeko pinen barruko ilara I/Oak dira, eta kanpoko ilara guztiak lurrera konektatuta daude. Praktika ona da I/O konektoreetan oinarri asko sartzea. Horrek inpedantzia baxuko lurzorua mantentzen laguntzen du, eta, gainera, itzulerako bide potentzial ugari eskaintzen ditu joan-etorriko korronteentzat.
I/O konexioak. Garrantzitsua da zirkuitua osatzeko bide luzeak eta begiztatuak hartzen dituzten seinaleen itzulera-korronteek sor ditzaketen interferentzia elektromagnetikoak minimizatzeko.

Bi goiburuak 2.54 mm-ko sare berean daude, eta horrek plaka hau beste gauza batzuekin konektatzea errazten du, esate baterako, ohol-oholekin. Baliteke errenkada bakarreko goiburu bat bakarrik egokitzea errenkada biko goiburuaren ordez, lur-konexioen kanpoko ilaratik alde batera utzita, ohol-ohol batera egokitzea erosoagoa izan dadin.

13. Irudia. QFN2.54 bertsioaren 80 mm-ko I/O goiburuak erakusten dituen atal eskematikoa

Araztu konektorea

14. Irudia. SWD arazketarako JST konektore aukerakoa erakusten duen atal eskematikoa

Txiparen arazketarako, baliteke RP2350-ren SWD interfazera konektatu nahi izatea. Bi pinak, SWD eta SWCLK, 2.54 mm-ko goiburuan, J3, eskuragarri daude, nahi duzun arazketa-zunda erraz konektatu ahal izateko. Honetaz gain, aukerako JST goiburu bat sartu dut, Raspberry Pi Debug Probe-rekin konektatzeko erraza ahalbidetzen duena. Ez duzu hau erabili behar, 2.54 mm-ko goiburuak nahikoa izango dira softwarea arazteko asmoa baduzu, baina erosoagoa iruditzen zait hori egitea. Konektore horizontala aukeratu dut, gehienbat bere itxura gustatzen zaidalako, nahiz eta taularen ertzean ez egon, baina bertikalak daude eskuragarri, aztarna apur bat ezberdina izan arren.

Botoiak
Diseinu minimoak orain ez ditu botoi bat, bi botoi, non RP240 bertsioak ez zuen. Bata USB abiaraztearen hautapenerako da, aurretik eztabaidatu dugun bezala, baina bigarrena "berrezartzeko" botoia da, RUN pinarekin lotuta. Horietako bat ere ez da guztiz beharrezkoa (BOOTSEL botoia goiburu batekin edo antzeko batekin ordezkatu beharko litzatekeen USB abio modua behar izanez gero), eta kendu egin daitezke espazioa edo kostua kezkatzen bada, baina zalantzarik gabe RP2350 erabiltzea oso urrun egiten dute. esperientzia atseginagoa.

A eranskina: Eskema osoa -RP2350A bertsioa

15. Irudia RP2350Aren Diseinu Gutxienekoaren eskema osoa

B eranskina: Eskema osoa -RP2350B bertsioa

16. Irudia RP2350B-ren Diseinu Gutxienekoaren eskema osoa

H eranskina: Dokumentazioa kaleratzeko historia

8ko abuztuaren 2024a
Hasierako kaleratzea.

i Raspberry Pi
Raspberry Pi Raspberry Pi Ltd-ren marka komertziala da
Raspberry Pi Ltd

Dokumentuak / Baliabideak

Raspberry Pi SC1631 Raspberry Mikrokontroladorea [pdf] Argibideen eskuliburua
SC1631 Raspberry Mikrokontroladorea, SC1631, Raspberry Mikrokontrolagailua, Mikrokontrolagailua

Erreferentziak

Erabiltzailearen eskuliburua

Raspberry Pi SC1631 Raspberry Mikrokontroladorea

Produktuak erabiltzeko jarraibideak