रास्पबेरी पाई SC1631 रास्पबेरी माइक्रोकंट्रोलर निर्देश मैनुअल

अध्याय 1 परिचय
RP2350 सीरीज RP2040 सीरीज की तुलना में अलग-अलग पैकेज विकल्प प्रदान करती है। RP2350A और RP2354A क्रमशः आंतरिक फ्लैश स्टोरेज के बिना और उसके साथ QFN-60 पैकेज में आते हैं, जबकि RP2354B और RP2350B फ्लैश स्टोरेज के साथ और उसके बिना QFN-80 पैकेज में आते हैं।

अध्याय 2: शक्ति
RP2350 श्रृंखला में एक नया ऑन-चिप स्विचिंग वॉल्यूम हैtagपांच पिन वाला ई रेगुलेटर। इस रेगुलेटर को संचालन के लिए बाहरी घटकों की आवश्यकता होती है, लेकिन RP2040 श्रृंखला में रैखिक रेगुलेटर की तुलना में उच्च लोड धाराओं पर उच्च शक्ति दक्षता प्रदान करता है। एनालॉग सर्किटरी की आपूर्ति करने वाले VREG_AVDD पिन में शोर संवेदनशीलता पर ध्यान दें।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

प्रश्न: RP2350A और RP2350B के बीच मुख्य अंतर क्या है?
उत्तर: मुख्य अंतर आंतरिक फ्लैश स्टोरेज की उपस्थिति में है। RP2350A में आंतरिक फ्लैश स्टोरेज नहीं है, जबकि RP2350B में है।
प्रश्न: वॉल्युम में कितने पिन होते हैं?tagRP2350 श्रृंखला में ई नियामक क्या है?
ए: वॉल्यूमtagआरपी2350 श्रृंखला में ई नियामक में पांच पिन हैं।

RP2350 के साथ हार्डवेयर डिजाइन बोर्ड और उत्पाद बनाने के लिए RP2350 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करना

कालफ़न

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अध्याय 1 परिचय

चित्र 1. RP3A मिनिमल डिज़ाइन एक्स का KiCad 2350D रेंडरिंगample

जब हमने पहली बार रास्पबेरी पाई RP2040 पेश किया, तो हमने एक 'मिनिमल' डिज़ाइन एक्स भी जारी कियाampले और साथ में गाइड हार्डवेयर डिजाइन विद RP2040 जो उम्मीद है कि समझाया गया है कि RP2040 को एक साधारण सर्किट बोर्ड में कैसे इस्तेमाल किया जा सकता है, और विभिन्न घटक विकल्प क्यों बनाए गए थे। RP235x श्रृंखला के आगमन के साथ, मूल RP2040 मिनिमल डिज़ाइन को फिर से देखने और नई सुविधाओं के लिए इसे अपडेट करने का समय आ गया है, और प्रत्येक पैकेज वेरिएंट के लिए भी; RP2350A अपने QFN-60 पैकेज के साथ, और RP2350B जो एक QFN-80 है। फिर से, ये डिज़ाइन Kicad (7.0) प्रारूप में हैं, और डाउनलोड करने के लिए उपलब्ध हैं (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

न्यूनतम बोर्ड
मूल मिनिमल बोर्ड RP2040 को चलाने के लिए आवश्यक न्यूनतम बाह्य घटकों का उपयोग करते हुए एक सरल संदर्भ डिजाइन प्रदान करने का एक प्रयास था और फिर भी सभी IO को उजागर और सुलभ रखता था। यह अनिवार्य रूप से एक पावर स्रोत (5V से 3.3V रैखिक नियामक), क्रिस्टल ऑसिलेटर, फ्लैश मेमोरी और IO कनेक्शन (एक माइक्रो USB सॉकेट और GPIO हेडर) से बना था। नए RP235x श्रृंखला के मिनिमल बोर्ड काफी हद तक समान हैं, लेकिन नए हार्डवेयर के कारण कुछ बदलाव आवश्यक हैं। इसके अलावा, और डिजाइन की न्यूनतम प्रकृति के कुछ हद तक खिलाफ जाने के बावजूद, मैंने बूटसेल और रन के लिए कुछ बटन जोड़े हैं, साथ ही एक अलग SWD हेडर भी है, जिसका मतलब है कि इस बार डिबग अनुभव पूरी तरह से कम निराशाजनक होगा। डिज़ाइनों को सख्ती से इन बटनों की आवश्यकता नहीं है, हेडर पर सिग्नल अभी भी उपलब्ध हैं, और यदि आप विशेष रूप से लागत या स्थान के प्रति सचेत हैं, या आपके पास मर्दवादी प्रवृत्ति है, तो उन्हें छोड़ा जा सकता है।

RP2040 बनाम RP235x श्रृंखला
सबसे स्पष्ट परिवर्तन पैकेज में है। जबकि RP2040 एक 7x7mm QFN-56 है, RP235x श्रृंखला में वर्तमान में चार अलग-अलग सदस्य हैं। दो डिवाइस हैं जो एक ही QFN-60 पैकेज साझा करते हैं; RP2350A जिसमें आंतरिक फ्लैश स्टोरेज नहीं है, और RP2354A जिसमें है। इसी तरह, QFN-80 भी दो फ्लेवर में आता है; RP2354B फ्लैश के साथ, और RP2350B बिना। QFN-60 डिवाइस और मूल RP2040 में एक समान विरासत हैtage.

उनमें से प्रत्येक में 30 GPIO हैं, जिनमें से चार ADC से भी जुड़े हैं, और 7x7 मिमी आकार के हैं। इसके बावजूद, RP2350A RP2040 के लिए एक ड्रॉप-इन प्रतिस्थापन नहीं है, क्योंकि प्रत्येक पर पिन की संख्या अलग है। इसके विपरीत, QFN-80 चिप्स में अब 48 GPIO हैं, और इनमें से आठ अब ADC सक्षम हैं। इस वजह से, अब हमारे पास दो मिनिमल बोर्ड हैं; एक 60 पिन उपकरणों के लिए, और एक 80 के लिए। ये मिनिमल बोर्ड मुख्य रूप से आंतरिक फ्लैश (RP2350) के बिना भागों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, हालांकि इन डिज़ाइनों को आंतरिक फ्लैश उपकरणों (RP2354) के साथ आसानी से उपयोग किया जा सकता है, बस ऑनबोर्ड फ्लैश मेमोरी को छोड़कर, या यहां तक कि इसे एक माध्यमिक फ्लैश डिवाइस के रूप में उपयोग करके (

पैकेज के अलावा, RP235x सीरीज और RP2040 के बीच सबसे बड़ा बोर्ड-स्तरीय अंतर पावर सप्लाई है। RP235x सीरीज में कुछ नए पावर पिन और एक अलग आंतरिक रेगुलेटर है। RP100 के 2040mA रैखिक रेगुलेटर को 200mA स्विचिंग रेगुलेटर से बदल दिया गया है, और इस तरह, इसके लिए कुछ बहुत ही विशिष्ट सर्किटरी की आवश्यकता होती है, और लेआउट के साथ बहुत कम ध्यान रखा जाता है। यह अत्यधिक अनुशंसित है कि आप हमारे लेआउट और घटक चयनों का बारीकी से पालन करें; हम पहले ही डिज़ाइन के कई पुनरावृत्तियों को बनाने के दर्द से गुजर चुके हैं, इसलिए उम्मीद है कि आपको ऐसा करने की आवश्यकता नहीं होगी।

चित्र 2. RP3B मिनिमल डिज़ाइन एक्स का KiCad 2350D रेंडरिंगample

परिरूप
न्यूनतम डिजाइन का उद्देश्यampलेस का लक्ष्य RP235x श्रृंखला का उपयोग करके सरल बोर्डों की एक जोड़ी बनाना है, जो अनावश्यक रूप से विदेशी पीसीबी प्रौद्योगिकियों का उपयोग किए बिना सस्ते और आसानी से विनिर्माण योग्य होना चाहिए। इसलिए मिनिमल बोर्ड 2 लेयर डिज़ाइन हैं, जो उन घटकों का उपयोग करते हैं जो आम तौर पर उपलब्ध होने चाहिए, और सभी बोर्ड के शीर्ष भाग पर लगे होते हैं। जबकि बड़े, आसानी से हाथ से सोल्डर करने योग्य घटकों का उपयोग करना अच्छा होगा, QFN चिप्स (0.4 मिमी) की छोटी पिच का मतलब है कि यदि सभी GPIO का उपयोग किया जाना है तो कुछ 0402 (1005 मीट्रिक) निष्क्रिय घटकों का उपयोग करना अपरिहार्य है। जबकि 0402 घटकों को हाथ से सोल्डर करना एक अच्छे सोल्डरिंग आयरन के साथ बहुत चुनौतीपूर्ण नहीं है, विशेषज्ञ उपकरणों के बिना QFN को सोल्डर करना लगभग असंभव है।

अगले कुछ खंडों में, मैं यह समझाने का प्रयास करने जा रहा हूँ कि अतिरिक्त सर्किटरी किस लिए है, और उम्मीद है कि हम उन विकल्पों को कैसे चुनने में सफल हुए। चूँकि मैं वास्तव में दो अलग-अलग डिज़ाइनों के बारे में बात करने जा रहा हूँ, प्रत्येक पैकेज आकार के लिए एक, मैंने चीजों को जितना संभव हो उतना सरल रखने की कोशिश की है। जहाँ तक संभव है, दोनों बोर्डों के लिए सभी घटक संदर्भ समान हैं, इसलिए यदि मैं U1, R1, आदि का संदर्भ देता हूँ, तो यह दोनों बोर्डों के लिए समान रूप से प्रासंगिक है। स्पष्ट अपवाद तब होता है जब घटक केवल एक बोर्ड पर होता है (सभी मामलों में, यह बड़े 80 पिन वाले संस्करण पर होगा), तब प्रश्न में घटक केवल QFN-80 डिज़ाइन पर होगा; उदाहरण के लिएample, R13 केवल इस बोर्ड पर दिखाई देता है.

अध्याय 2. शक्ति

RP235x सीरीज और RP2040 की बिजली आपूर्ति इस बार कुछ हद तक अलग है, हालांकि इसके सरलतम विन्यास में, इसे अभी भी दो आपूर्तियों की आवश्यकता है, 3.3V और 1.1V। RP235x सीरीज एक साथ अधिक बिजली की खपत करती है, क्योंकि यह उच्च प्रदर्शन करती है, और अपने पूर्ववर्ती की तुलना में अधिक किफायती (जब कम बिजली की स्थिति में होती है) भी है, और इसलिए RP2040 पर रैखिक नियामक को स्विचिंग नियामक के साथ अपग्रेड किया गया है। यह हमें उच्च धाराओं (पहले 200mA की तुलना में 100mA तक) पर अधिक बिजली दक्षता की अनुमति देता है।

नया ऑन-चिप वॉल्यूमtagई नियामक

चित्र 3. आंतरिक विनियामक सर्किट को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

RP2040 के रैखिक रेगुलेटर में दो पिन थे, एक 3.3V इनपुट, और चिप पर DVDD की आपूर्ति के लिए एक 1.1V आउटपुट। इस बार, RP235x श्रृंखला के रेगुलेटर में पाँच पिन हैं, और इसे काम करने के लिए कुछ बाहरी घटकों की आवश्यकता होती है। हालाँकि यह उपयोगिता के मामले में थोड़ा पिछड़ा कदम लगता है, लेकिन स्विचिंग रेगुलेटर में लाभ हैtagउच्च लोड धाराओं पर अधिक ऊर्जा कुशल होने का दावा।

जैसा कि नाम से पता चलता है, नियामक 3.3V इनपुट वोल्टेज को जोड़ने वाले आंतरिक ट्रांजिस्टर को तेजी से चालू और बंद करता हैtage (VREG_VIN) को VREG_LX पिन से जोड़ें, और एक प्रेरक (L1) और एक आउटपुट संधारित्र (C7) की सहायता से, यह एक DC आउटपुट वॉल्यूम उत्पन्न कर सकता हैtage जिसे इनपुट से स्टेप-डाउन किया गया है। VREG_FB पिन आउटपुट वॉल्यूम पर नज़र रखता हैtagई, और स्विचिंग चक्र के चालू/बंद अनुपात को समायोजित करता है, यह सुनिश्चित करने के लिए कि आवश्यक वॉल्यूमtagई को बनाए रखा जाता है। चूंकि बड़ी धाराओं को VREG_VIN से VREG_LX में स्विच किया जाता है, इसलिए इनपुट के करीब एक बड़े कैपेसिटर (C6) की आवश्यकता होती है, इसलिए हम 3.3V आपूर्ति को बहुत अधिक परेशान नहीं करते हैं। इन बड़ी स्विचिंग धाराओं की बात करें तो, रेगुलेटर अपने स्वयं के ग्राउंड रिटर्न कनेक्शन, VREG_PGND के साथ भी आता है। इसी तरह VREG_VIN और VREG_LX के साथ, इस कनेक्शन का लेआउट महत्वपूर्ण है, और जबकि VREG_PGND को मुख्य GND से कनेक्ट करना चाहिए, इसे इस तरह से किया जाना चाहिए कि सभी बड़ी स्विचिंग धाराएँ सीधे PGND पिन पर वापस आ जाएँ, बिना GND के बाकी हिस्सों को बहुत अधिक परेशान किए।

अंतिम पिन VREG_AVDD है, जो रेगुलेटर के भीतर एनालॉग सर्किटरी की आपूर्ति करता है, और यह शोर के प्रति बहुत संवेदनशील है।

चित्र 4. रेगुलेटर के PCB लेआउट को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

मिनिमल बोर्ड पर रेगुलेटर का लेआउट रास्पबेरी पाई पिको 2 से काफी मिलता-जुलता है। इस सर्किट के डिजाइन में काफी काम किया गया है, इसे जितना संभव हो सके उतना अच्छा बनाने के लिए पीसीबी के कई पुनरावृत्तियों की आवश्यकता है। जबकि आप इन घटकों को विभिन्न तरीकों से रख सकते हैं और फिर भी रेगुलेटर को 'काम' करवा सकते हैं (यानी, एक आउटपुट वॉल्यूम का उत्पादन कर सकते हैंtagई लगभग सही स्तर पर, कोड चलाने के लिए पर्याप्त अच्छा है), हमने पाया है कि हमारे नियामक को इसे खुश रखने के लिए बिल्कुल सही तरीके से व्यवहार करने की आवश्यकता है, और खुश से मेरा मतलब है सही आउटपुट वॉल्यूम का उत्पादन करनाtagई लोड वर्तमान स्थितियों की एक श्रृंखला के तहत।
इस पर अपने प्रयोग करते समय, हमें यह याद दिलाए जाने पर कुछ हद तक निराशा हुई कि भौतिकी की असुविधाजनक दुनिया को हमेशा नज़रअंदाज़ नहीं किया जा सकता। हम, इंजीनियर के रूप में, बड़े पैमाने पर यही करने की कोशिश करते हैं; घटकों को सरल बनाना, (अक्सर) महत्वहीन भौतिक गुणों को अनदेखा करना, और इसके बजाय उस गुण पर ध्यान केंद्रित करना जिसमें हमारी रुचि है। उदाहरण के लिएampले, एक साधारण प्रतिरोधक में सिर्फ़ प्रतिरोध ही नहीं होता, बल्कि प्रेरकत्व आदि भी होता है। हमारे मामले में, हमने (पुनः) पाया कि प्रेरकों के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र जुड़ा होता है, और महत्वपूर्ण रूप से, यह एक दिशा में विकिरण करता है जो इस बात पर निर्भर करता है कि कुंडली किस दिशा में घुमाई गई है, और धारा के प्रवाह की दिशा क्या है। हमें यह भी याद दिलाया गया कि 'पूरी तरह से' परिरक्षित प्रेरक का मतलब वह नहीं है जो आप सोचते हैं। चुंबकीय क्षेत्र काफी हद तक कम हो जाता है, लेकिन कुछ अभी भी बच जाता है। हमने पाया कि अगर प्रेरक 'सही तरीके से' हो तो नियामक प्रदर्शन में बड़े पैमाने पर सुधार किया जा सकता है।
यह पता चला है कि 'गलत तरीके से' इंडक्टर से निकलने वाला चुंबकीय क्षेत्र रेगुलेटर आउटपुट कैपेसिटर (C7) के साथ हस्तक्षेप करता है, जो बदले में RP2350 के भीतर नियंत्रण सर्किटरी को परेशान करता है। उचित अभिविन्यास में इंडक्टर के साथ, और यहाँ उपयोग किए गए सटीक लेआउट और घटक चयन के साथ, यह समस्या दूर हो जाती है। निस्संदेह अन्य लेआउट, घटक आदि होंगे, जो किसी भी अभिविन्यास में इंडक्टर के साथ काम कर सकते हैं, लेकिन ऐसा करने के लिए वे संभवतः बहुत अधिक पीसीबी स्थान का उपयोग करेंगे। हमने लोगों को इस कॉम्पैक्ट और अच्छे व्यवहार वाले समाधान को विकसित करने और परिष्कृत करने में खर्च किए गए कई इंजीनियरिंग घंटों को बचाने के लिए यह अनुशंसित लेआउट प्रदान किया है।
इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि हम यहां तक कह रहे हैं कि यदि आप हमारे एक्स का उपयोग नहीं करना चाहते हैंample, तो आप ऐसा अपने जोखिम पर करते हैं। जैसा कि हम पहले से ही RP2040 और क्रिस्टल सर्किट के साथ करते हैं, जहाँ हम जोर देते हैं (अच्छा, दृढ़ता से सुझाव देते हैं) कि आप एक विशेष भाग का उपयोग करें (हम इस दस्तावेज़ के क्रिस्टल अनुभाग में फिर से ऐसा करेंगे)।
इन छोटे प्रेरकों की दिशात्मकता को लगभग सार्वभौमिक रूप से अनदेखा किया जाता है, कुंडल घुमाव के अभिविन्यास को समझना असंभव है, और घटकों के रील के साथ यादृच्छिक रूप से वितरित किया जाता है। बड़े प्रेरक केस आकारों में अक्सर उन पर ध्रुवीयता चिह्न पाए जा सकते हैं, हालाँकि हमने जो 0806 (2016 मीट्रिक) केस आकार चुना है, उसमें हमें कोई उपयुक्त नहीं मिला। इस उद्देश्य के लिए, हमने ध्रुवता को इंगित करने के लिए एक बिंदु के साथ 3.3μH भाग बनाने के लिए एब्राकॉन के साथ काम किया है, और महत्वपूर्ण रूप से, एक रील पर उन सभी को एक ही तरह से संरेखित किया है। टीबीडी को आम जनता के लिए वितरकों से उपलब्ध कराया गया है (या बहुत जल्द ही उपलब्ध कराया जाएगा)। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, VREG_AVDD आपूर्ति शोर के प्रति बहुत संवेदनशील है, और इसलिए इसे फ़िल्टर करने की आवश्यकता है। हमने पाया कि चूंकि VREG_AVDD केवल 200μA के आसपास खींचता है, इसलिए 33Ω और 4.7μF का RC फ़िल्टर पर्याप्त है।
तो, संक्षेप में कहें तो, उपयोग किए जाने वाले घटक होंगे...
- C6, C7 और C9 – 4.7μF (0402, 1005 मीट्रिक)
- L1 – अब्राकॉन टीबीडी (0806, 2016 मीट्रिक)
- R3 – 33Ω (0402, 1005 मीट्रिक)
RP2350 डेटाशीट में रेगुलेटर लेआउट अनुशंसाओं पर अधिक विस्तृत चर्चा है, कृपया बाह्य घटक और PCB लेआउट आवश्यकताएँ देखें।

इनपुट आपूर्ति

इस डिज़ाइन के लिए इनपुट पावर कनेक्शन माइक्रो-यूएसबी कनेक्टर (चित्र 5 में J1 लेबल) के 5V VBUS पिन के माध्यम से है। यह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को पावर देने का एक सामान्य तरीका है, और यह यहाँ समझ में आता है, क्योंकि RP2350 में USB कार्यक्षमता है, जिसे हम इस कनेक्टर के डेटा पिन से जोड़ेंगे। चूँकि हमें इस डिज़ाइन के लिए केवल 3.3V की आवश्यकता है (1.1V आपूर्ति आंतरिक से आती है), हमें आने वाली 5V USB आपूर्ति को कम करने की आवश्यकता है, इस मामले में, दूसरे, बाहरी वॉल्यूम का उपयोग करकेtagई रेगुलेटर, इस मामले में एक रैखिक रेगुलेटर (उर्फ लो ड्रॉप आउट रेगुलेटर, या एलडीओ)। पहले एक कुशल स्विचिंग रेगुलेटर का उपयोग करने के गुणों की प्रशंसा करने के बाद, यहाँ भी इसका उपयोग करना एक बुद्धिमानी भरा विकल्प हो सकता है, लेकिन मैंने सरलता का विकल्प चुना है। सबसे पहले, एलडीओ का उपयोग करना लगभग हमेशा आसान होता है। यह पता लगाने के लिए कोई गणना करने की आवश्यकता नहीं है कि आपको किस आकार के प्रारंभक का उपयोग करना चाहिए, या आउटपुट कैपेसिटर कितने बड़े हैं, और लेआउट आमतौर पर बहुत अधिक सीधा भी होता है। दूसरे, बिजली की हर आखिरी बूंद को बचाना यहाँ उद्देश्य नहीं है; अगर यह होता, तो मैं गंभीरता से स्विचिंग रेगुलेटर का उपयोग करने पर विचार करता, और आप एक उदाहरण पा सकते हैंampरास्पबेरी पाई पिको 2 पर ऐसा करने का सबसे अच्छा तरीका है। और तीसरा, मैं बस उस सर्किट को 'उधार' ले सकता हूं जिसे मैंने पहले मिनिमल बोर्ड के RP2040 संस्करण पर इस्तेमाल किया था। यहाँ चुने गए NCP1117 (U2) में 3.3V का एक निश्चित आउटपुट है, यह व्यापक रूप से उपलब्ध है, और 1A तक का करंट प्रदान कर सकता है, जो अधिकांश डिज़ाइनों के लिए पर्याप्त होगा। NCP1117 के लिए डेटाशीट पर एक नज़र डालने से हमें पता चलता है कि इस डिवाइस को इनपुट पर 10μF कैपेसिटर और आउटपुट (C1 और C5) पर एक और कैपेसिटर की आवश्यकता होती है।

वियुग्मन संधारित्र

चित्र 6. RP2350 पावर सप्लाई इनपुट, वॉल्यूम दिखाने वाला योजनाबद्ध अनुभागtagई रेगुलेटर और डीकप्लिंग कैपेसिटर

पावर सप्लाई डिज़ाइन का एक और पहलू RP2350 के लिए आवश्यक डीकपलिंग कैपेसिटर हैं। ये दो बुनियादी कार्य प्रदान करते हैं। सबसे पहले, वे पावर सप्लाई शोर को फ़िल्टर करते हैं, और दूसरा, चार्ज की एक स्थानीय आपूर्ति प्रदान करते हैं जिसका उपयोग RP2350 के अंदर के सर्किट कम समय में कर सकते हैं। यह वॉल्यूम को रोकता हैtagजब करंट की मांग अचानक बढ़ जाती है, तो आस-पास के क्षेत्र में स्तर को बहुत अधिक गिरने से रोकना चाहिए। इस वजह से, पावर पिन के करीब डिकप्लिंग लगाना महत्वपूर्ण है। आम तौर पर, हम प्रति पावर पिन 100nF कैपेसिटर के उपयोग की सलाह देते हैं, हालाँकि, हम कुछ मामलों में इस नियम से विचलित हो जाते हैं।

चित्र 7. RP2350 रूटिंग और डीकपलिंग को दर्शाने वाला लेआउट अनुभाग

सबसे पहले, सभी चिप पिनों को डिवाइस से दूर रूट करने के लिए पर्याप्त जगह बनाने में सक्षम होने के लिए, हमें उपयोग किए जा सकने वाले डिकप्लिंग कैपेसिटर की मात्रा के साथ समझौता करना होगा। इस डिज़ाइन में, RP53A के पिन 54 और 2350 (RP68B के पिन 69 और 2350) एक ही कैपेसिटर (चित्र 12 और चित्र 7 में C6) साझा करते हैं, क्योंकि डिवाइस के उस तरफ बहुत अधिक जगह नहीं है, और रेगुलेटर के घटक और लेआउट प्राथमिकता लेते हैं।
इस जगह की कमी को कुछ हद तक दूर किया जा सकता है अगर हम अधिक जटिल/महंगी तकनीक का उपयोग करें, जैसे कि छोटे घटक, या चार परत वाला PCB जिसमें ऊपर और नीचे दोनों तरफ घटक हों। यह एक डिज़ाइन ट्रेड-ऑफ़ है; हमने जटिलता और लागत को कम किया है, कम डिकप्लिंग कैपेसिटेंस की कीमत पर, और कैपेसिटर जो चिप से थोड़ा दूर हैं जितना कि इष्टतम है (इससे इंडक्शन बढ़ जाता है)। इसका प्रभाव उस अधिकतम गति को सीमित करने का हो सकता है जिस पर डिज़ाइन काम कर सकता है, क्योंकि वॉल्यूमtagआपूर्ति बहुत अधिक शोरगुल वाली हो सकती है और न्यूनतम स्वीकृत मात्रा से नीचे गिर सकती हैtagई; लेकिन अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, यह समझौता स्वीकार्य होना चाहिए।

100nF नियम से दूसरा विचलन इसलिए है ताकि हम वॉल्यूम में और सुधार कर सकेंtagई नियामक प्रदर्शन; हम C4.7 के लिए 10μF का उपयोग करने की सलाह देते हैं, जो नियामक से चिप के दूसरी तरफ रखा गया है।

अध्याय 3. फ्लैश मेमोरी

प्राथमिक फ़्लैश

चित्र 8. प्राथमिक फ्लैश मेमोरी और USB_BOOT सर्किटरी को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

प्रोग्राम कोड को स्टोर करने में सक्षम होने के लिए जिससे RP2350 बूट और रन कर सकता है, हमें एक फ्लैश मेमोरी, विशेष रूप से, एक क्वाड SPI फ्लैश मेमोरी का उपयोग करने की आवश्यकता है। यहाँ चुना गया डिवाइस एक W25Q128JVS डिवाइस (चित्र 3 में U8) है, जो एक 128Mbit चिप (16MB) है। यह सबसे बड़ा मेमोरी आकार है जिसे RP2350 सपोर्ट कर सकता है। यदि आपके विशेष एप्लिकेशन को इतनी अधिक स्टोरेज की आवश्यकता नहीं है, तो इसके बजाय एक छोटी, सस्ती मेमोरी का उपयोग किया जा सकता है।
चूंकि यह डेटाबस काफी उच्च आवृत्ति वाला हो सकता है और नियमित रूप से उपयोग में रहता है, इसलिए RP2350 के QSPI पिन को सिग्नल की अखंडता बनाए रखने के लिए शॉर्ट कनेक्शन का उपयोग करके सीधे फ्लैश से जोड़ा जाना चाहिए, और आसपास के सर्किट में क्रॉसटॉक को भी कम करना चाहिए। क्रॉसटॉक वह होता है, जब एक सर्किट नेट पर सिग्नल अवांछित वॉल्यूम उत्पन्न कर सकते हैं।tagपड़ोसी सर्किट पर, जिसके कारण त्रुटियाँ उत्पन्न होने की सम्भावना रहती है।

QSPI_SS सिग्नल एक विशेष मामला है। यह सीधे फ्लैश से जुड़ा हुआ है, लेकिन इसमें दो प्रतिरोधक भी जुड़े हुए हैं (अच्छा, चार, लेकिन मैं बाद में इस पर आऊंगा)। पहला (R1) 3.3V सप्लाई के लिए एक पुल-अप है। फ्लैश मेमोरी के लिए चिप-सिलेक्ट इनपुट को समान वॉल्यूम पर होना आवश्यक हैtagडिवाइस को पावर अप करने पर इसे अपने 3.3V सप्लाई पिन के रूप में उपयोग किया जा सकता है, अन्यथा यह सही तरीके से काम नहीं करता है। जब RP2350 को पावर अप किया जाता है, तो इसका QSPI_SS पिन स्वचालित रूप से पुल-अप पर डिफ़ॉल्ट हो जाएगा, लेकिन स्विच-ऑन के दौरान एक छोटी अवधि होती है जहाँ QSPI_SS पिन की स्थिति की गारंटी नहीं दी जा सकती है। पुल-अप रेसिस्टर को जोड़ने से यह सुनिश्चित होता है कि यह आवश्यकता हमेशा पूरी होगी। R1 को योजनाबद्ध पर DNF (फिट न करें) के रूप में चिह्नित किया गया है, क्योंकि हमने पाया है कि इस विशेष फ्लैश डिवाइस के साथ, बाहरी पुल-अप अनावश्यक है। हालाँकि, यदि एक अलग फ्लैश का उपयोग किया जाता है, तो यहाँ 10kΩ रेसिस्टर डालने में सक्षम होना महत्वपूर्ण हो सकता है, इसलिए इसे सिर्फ मामले में शामिल किया गया है।
दूसरा प्रतिरोधक (R6) एक 1kΩ प्रतिरोधक है, जो 'USB_BOOT' लेबल वाले पुश बटन (SW1) से जुड़ा है। ऐसा इसलिए है क्योंकि QSPI_SS पिन का उपयोग 'बूट स्ट्रैप' के रूप में किया जाता है; RP2350 बूट अनुक्रम के दौरान इस I/O के मान की जाँच करता है, और यदि यह लॉजिक 0 पाया जाता है, तो RP2350 BOOTSEL मोड पर वापस चला जाता है, जहाँ RP2350 खुद को USB मास स्टोरेज डिवाइस के रूप में प्रस्तुत करता है, और कोड को सीधे इसमें कॉपी किया जा सकता है। यदि हम केवल बटन दबाते हैं, तो हम QSPI_SS पिन को ग्राउंड पर खींचते हैं, और यदि डिवाइस को बाद में रीसेट किया जाता है (जैसे RUN पिन को टॉगल करके), तो RP2350 फ़्लैश की सामग्री को चलाने का प्रयास करने के बजाय BOOTSEL मोड में पुनः आरंभ करेगा। इन प्रतिरोधकों, R2 और R6 (R9 और R10 भी), को फ़्लैश चिप के करीब रखा जाना चाहिए, ताकि हम कॉपर ट्रैक की अतिरिक्त लंबाई से बचें जो सिग्नल को प्रभावित कर सकते हैं।
उपरोक्त सभी बातें विशेष रूप से RP2350 पर लागू होती हैं, जिसमें कोई आंतरिक फ्लैश नहीं है। बेशक, RP2354 डिवाइस में आंतरिक 2MB फ्लैश मेमोरी होती है, इसलिए बाहरी U3 मेमोरी की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए U3 को सुरक्षित रूप से स्कीमेटिक से हटाया जा सकता है, या बस खाली छोड़ा जा सकता है। इनमें से किसी भी मामले में, हम अभी भी USB_BOOT स्विच को QSPI_SS से कनेक्ट रखना चाहेंगे, ताकि हम अभी भी USB बूट मोड में प्रवेश कर सकें।

द्वितीयक फ़्लैश या PSRAM

RP235x श्रृंखला अब समान QSPI पिन का उपयोग करके एक दूसरे मेमोरी डिवाइस का समर्थन करती है, जिसमें एक GPIO अतिरिक्त चिप चयन प्रदान करता है। इसलिए, यदि हम RP2354 (जिसमें आंतरिक फ्लैश है) का उपयोग कर रहे हैं, तो हम U3 को द्वितीयक फ्लैश के रूप में उपयोग कर सकते हैं, या इसे PSRAM डिवाइस से भी बदल सकते हैं। ऐसा करने के लिए, हमें U3 से QSPI_SS को डिस्कनेक्ट करना होगा, और इसके बजाय इसे एक उपयुक्त GPIO से कनेक्ट करना होगा। चिप चयन (XIP_CS1n) होने में सक्षम निकटतम GPIO GPIO0 है, इसलिए R0 से 10Ω को हटाकर, और इसे R9 में फिट करके, हम अब ऑन-चिप फ्लैश के अलावा U3 तक पहुँच सकते हैं। पूरी तरह से लाभ उठाने के लिएtagइस सुविधा के तहत, जहां हमारे पास दो बाह्य मेमोरी डिवाइस हैं, ताकि फ्लैश-रहित RP2350 भागों को लाभ मिल सके, RP2350B के लिए दो न्यूनतम बोर्डों में से बड़े बोर्ड में एक अतिरिक्त मेमोरी चिप के लिए वैकल्पिक फुटप्रिंट (U4) शामिल है।

चित्र 9. वैकल्पिक द्वितीयक मेमोरी डिवाइस को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

इस डिवाइस का उपयोग करने में सक्षम होने के लिए, इसे स्पष्ट रूप से पॉपुलेट करना होगा, साथ ही R11 (0Ω), और R13 (10KΩ)। R11 को जोड़ने से GPIO0 (XIP_CS1n सिग्नल) दूसरी मेमोरी के चिप सेलेक्ट से जुड़ जाता है। चिप सेलेक्ट पिन पर पुल-अप इस बार निश्चित रूप से आवश्यक है, क्योंकि GPIO0 की डिफ़ॉल्ट स्थिति पावर-अप पर कम खींची जानी है, जिससे हमारा फ्लैश डिवाइस विफल हो जाएगा। U22 के लिए स्थानीय बिजली आपूर्ति डिकॉप्लिंग प्रदान करने के लिए C4 की भी आवश्यकता होगी।

समर्थित फ़्लैश चिप्स
प्रारंभिक फ़्लैश जांच अनुक्रम, जिसका उपयोग नीचे से दूसरे फ्लैश को निकालने के लिए किया जाता है।tagफ्लैश से e, 03-बिट एड्रेसिंग के साथ 24h सीरियल रीड कमांड का उपयोग करता है, और लगभग 1 मेगाहर्ट्ज की सीरियल क्लॉक है। यह क्लॉक पोलरिटी और क्लॉक फेज के चार संयोजनों के माध्यम से बार-बार चक्र करता है, एक वैध सेकंड की तलाश मेंtagई सीआरसी32 चेकसम.
दूसरे एस के रूप मेंtagयदि वह उसी 03h सीरियल रीड कमांड का उपयोग करके एक्ज़ीक्यूट-इन-प्लेस को कॉन्फ़िगर करने के लिए स्वतंत्र है, तो RP2350 03-बिट एड्रेसिंग के साथ 24h सीरियल रीड का समर्थन करने वाले किसी भी चिप के साथ कैश्ड फ्लैश एक्ज़ीक्यूट-इन-प्लेस निष्पादित कर सकता है, जिसमें अधिकांश 25-सीरीज़ फ्लैश डिवाइस शामिल हैं। SDK एक एक्स प्रदान करता हैampले सेकंड एसtagई के लिए CPOL=0 CPHA=0, पर https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.Sनीचे दिए गए रूटीन का उपयोग करके फ्लैश प्रोग्रामिंग का समर्थन करने के लिए, डिवाइस को निम्नलिखित कमांड का भी जवाब देना होगा:

02h 256-बाइट पेज प्रोग्राम
05h स्थिति रजिस्टर पढ़ें
06h सेट लेखन सक्षम कुंडी

20h 4kB सेक्टर मिटाएँ

RP2350 दोहरे SPI और QSPI एक्सेस मोड की एक विस्तृत विविधता का भी समर्थन करता है। उदाहरण के लिएampले, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S क्वाड-आईओ निरंतर पठन मोड के लिए विनबॉन्ड W25Q-श्रृंखला डिवाइस को कॉन्फ़िगर करता है, जहां RP2350 क्वाड-आईओ पते (कमांड उपसर्ग के बिना) भेजता है और फ्लैश क्वाड-आईओ डेटा के साथ प्रतिक्रिया करता है।

फ्लैश XIP मोड के साथ कुछ सावधानी की आवश्यकता होती है, जहाँ फ्लैश डिवाइस मानक सीरियल कमांड का जवाब देना बंद कर देता है, जैसे कि ऊपर वर्णित Winbond निरंतर रीड मोड। यह तब समस्याएँ पैदा कर सकता है जब RP2350 रीसेट हो, लेकिन फ्लैश डिवाइस पावर-साइकिल न हो, क्योंकि तब फ्लैश बूट्रोम के फ्लैश जांच अनुक्रम का जवाब नहीं देगा। 03h सीरियल रीड जारी करने से पहले, बूट्रोम हमेशा निम्नलिखित निश्चित अनुक्रम जारी करता है, जो कि फ्लैश डिवाइस की एक श्रृंखला पर XIP को बंद करने के लिए एक सर्वोत्तम प्रयास अनुक्रम है:

CSn=1, IO[3:0]=4'b0000 (विवाद से बचने के लिए पुल डाउन के माध्यम से), समस्या ×32 क्लॉक
CSn=0, IO[3:0]=4'b1111 (विवाद से बचने के लिए पुल अप के माध्यम से), समस्या ×32 घड़ियाँ
सीएसएन=1

CSn=0, MOSI=1'b1 (संचालित निम्न-Z, अन्य सभी I/Os Hi-Z), समस्या ×16 घड़ियां

यदि आपका चुना हुआ उपकरण, निरंतर पठन मोड में होने पर, इस अनुक्रम पर प्रतिक्रिया नहीं करता है, तो उसे ऐसी स्थिति में रखा जाना चाहिए, जहां प्रत्येक स्थानांतरण के पहले एक क्रमिक आदेश लगा हो, अन्यथा RP2350 आंतरिक रीसेट के बाद पुनः प्राप्त नहीं कर पाएगा।
QSPI पर अधिक विवरण के लिए कृपया RP2350 डेटाशीट में QSPI मेमोरी इंटरफ़ेस (QMI) देखें।

अध्याय 4. क्रिस्टल ऑसिलेटर

चित्र 10. क्रिस्टल ऑसिलेटर और लोड कैपेसिटर को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

सख्ती से कहें तो, RP2350 को वास्तव में किसी बाहरी क्लॉक स्रोत की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि इसमें अपना स्वयं का आंतरिक ऑसिलेटर है। हालाँकि, चूँकि इस आंतरिक ऑसिलेटर की आवृत्ति अच्छी तरह से परिभाषित या नियंत्रित नहीं है, इसलिए यह चिप से चिप में भिन्न होती है, साथ ही अलग-अलग आपूर्ति वॉल्यूम के साथ भी।tagतापमान और तापमान के अनुसार, एक स्थिर बाहरी आवृत्ति स्रोत का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है। सटीक आवृत्तियों पर निर्भर अनुप्रयोग बाहरी आवृत्ति स्रोत के बिना संभव नहीं हैं, USB एक प्रमुख उदाहरण हैampले.
बाहरी आवृत्ति स्रोत प्रदान करना दो तरीकों में से एक में किया जा सकता है: या तो CMOS आउटपुट (IOVDD वॉल्यूम का वर्ग तरंग) के साथ एक घड़ी स्रोत प्रदान करकेtagई) XIN पिन में, या बीच में जुड़े 12 मेगाहर्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग करके
XIN और XOUT. यहां क्रिस्टल का उपयोग करना बेहतर विकल्प है, क्योंकि वे दोनों अपेक्षाकृत सस्ते और बहुत सटीक हैं।

इस डिज़ाइन के लिए चुना गया क्रिस्टल ABM8-272-T3 (चित्र 1 में Y10) है। यह वही 12 मेगाहर्ट्ज क्रिस्टल है जिसका उपयोग रास्पबेरी पाई पिको और रास्पबेरी पाई पिको 2 पर किया गया है। हम इस क्रिस्टल को साथ में दिए गए सर्किटरी के साथ उपयोग करने की अत्यधिक अनुशंसा करते हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि क्रिस्टल को नुकसान पहुँचाए बिना सभी परिस्थितियों में घड़ी जल्दी से शुरू हो जाए। क्रिस्टल में 30ppm आवृत्ति सहनशीलता है, जो अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त होनी चाहिए। +/-30ppm की आवृत्ति सहनशीलता के साथ, इसमें 50Ω का अधिकतम ESR और 10pF की लोड कैपेसिटेंस है, दोनों का साथ में दिए गए घटकों के चयन पर असर पड़ा।
क्रिस्टल को वांछित आवृत्ति पर दोलन करने के लिए, निर्माता लोड कैपेसिटेंस को निर्दिष्ट करता है जो इसके लिए आवश्यक है, और इस मामले में, यह 10pF है। यह लोड कैपेसिटेंस बराबर मूल्य के दो कैपेसिटर, क्रिस्टल के प्रत्येक तरफ एक को ग्राउंड (C3 और C4) पर रखकर प्राप्त किया जाता है। क्रिस्टल के बिंदु से viewये संधारित्र इसके दो टर्मिनलों के बीच श्रृंखला में जुड़े होते हैं। बुनियादी सर्किट सिद्धांत हमें बताता है कि वे (C3*C4)/(C3+C4) की धारिता देने के लिए संयोजित होते हैं, और चूंकि C3=C4 है, तो यह बस C3/2 है। इस उदाहरण मेंampले, हमने 15pF कैपेसिटर का उपयोग किया है, इसलिए श्रृंखला संयोजन 7.5pF है। इस जानबूझकर लोड कैपेसिटेंस के अलावा, हमें अनजाने में अतिरिक्त कैपेसिटेंस, या परजीवी कैपेसिटेंस के लिए एक मान भी जोड़ना चाहिए, जो हमें PCB ट्रैक और RP2350 के XIN और XOUT पिन से मिलता है। हम इसके लिए 3pF का मान मानेंगे, और चूंकि यह कैपेसिटेंस C3 और C4 के समानांतर है, इसलिए हम इसे केवल 10.5pF की कुल लोड कैपेसिटेंस देने के लिए जोड़ते हैं, जो 10pF के लक्ष्य के काफी करीब है। जैसा कि आप देख सकते हैं, PCB ट्रेस की परजीवी कैपेसिटेंस एक कारक है, और इसलिए हमें उन्हें छोटा रखने की आवश्यकता है ताकि हम क्रिस्टल को परेशान न करें और इसे इच्छित रूप से दोलन करना बंद कर दें। कोशिश करें और लेआउट को यथासंभव छोटा रखें।
दूसरा विचार क्रिस्टल का अधिकतम ESR (समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध) है। हमने अधिकतम 50Ω वाले उपकरण का चयन किया है, क्योंकि हमने पाया है कि यह, 1kΩ श्रृंखला प्रतिरोधक (R2) के साथ, क्रिस्टल को ओवर-ड्राइव होने और 3.3V के IOVDD स्तर का उपयोग करते समय क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए एक अच्छा मान है। हालाँकि, यदि IOVDD 3.3V से कम है, तो XIN/XOUT पिन का ड्राइव करंट कम हो जाता है, और आप पाएंगे कि ampक्रिस्टल की तीव्रता कम है, या बिल्कुल भी दोलन नहीं कर सकती है। इस मामले में, श्रृंखला प्रतिरोधक का एक छोटा मान उपयोग करने की आवश्यकता होगी। यहाँ दिखाए गए क्रिस्टल सर्किट से किसी भी विचलन, या 3.3V के अलावा किसी अन्य IOVDD स्तर के साथ, यह सुनिश्चित करने के लिए व्यापक परीक्षण की आवश्यकता होगी कि क्रिस्टल सभी स्थितियों में दोलन करता है, और आपके अनुप्रयोग में समस्या पैदा न करने के लिए पर्याप्त तेज़ी से शुरू होता है।

अनुशंसित क्रिस्टल

RP2350 का उपयोग करके मूल डिज़ाइन के लिए हम Abracon ABM8-272-T3 का उपयोग करने की सलाह देते हैं। उदाहरण के लिएampले, न्यूनतम डिजाइन उदाहरण के अलावाampअधिक जानकारी के लिए, रास्पबेरी पाई पिको 2 डेटाशीट के परिशिष्ट बी में पिको 2 बोर्ड योजनाबद्ध और पिको 2 डिज़ाइन देखें files.
सामान्य ऑपरेटिंग तापमान रेंज में सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन और स्थिरता के लिए, Abracon ABM8-272-T3 का उपयोग करें। आप ABM8-272-T3 को सीधे Abracon या किसी अधिकृत पुनर्विक्रेता से प्राप्त कर सकते हैं। Pico 2 को विशेष रूप से ABM8-272-T3 के लिए ट्यून किया गया है, जिसमें निम्नलिखित विनिर्देश हैं:

भले ही आप समान विनिर्देशों वाले क्रिस्टल का उपयोग करें, फिर भी आपको स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सर्किट का परीक्षण विभिन्न तापमानों पर करना होगा।
क्रिस्टल ऑसिलेटर को IOVDD वॉल्यूम से शक्ति प्राप्त होती हैtagई. परिणामस्वरूप, अब्राकॉन क्रिस्टल और वह विशेष डीamp3.3V ऑपरेशन के लिए ट्यून किए गए प्रतिरोधक। यदि आप एक अलग IO वॉल्यूम का उपयोग करते हैंtagई, आपको पुनः ट्यून करने की आवश्यकता होगी।
क्रिस्टल पैरामीटर में कोई भी परिवर्तन क्रिस्टल सर्किट से जुड़े किसी भी घटक में अस्थिरता का खतरा पैदा करता है।

यदि आप अनुशंसित क्रिस्टल को सीधे अब्राकॉन या किसी पुनर्विक्रेता से प्राप्त नहीं कर सकते हैं, तो संपर्क करें एप्लिकेशन@raspberrypi.com.

अध्याय 5. आईओ

USB
चित्र 11. RP2350 के USB पिन और श्रृंखला समाप्ति को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

RP2350 दो पिन प्रदान करता है जिनका उपयोग पूर्ण गति (FS) या कम गति (LS) USB के लिए किया जा सकता है, या तो होस्ट या डिवाइस के रूप में, उपयोग किए गए सॉफ़्टवेयर के आधार पर। जैसा कि हमने पहले ही चर्चा की है, RP2350 USB मास स्टोरेज डिवाइस के रूप में भी बूट हो सकता है, इसलिए इन पिन को USB कनेक्टर (चित्र 1 में J5) से जोड़ना समझदारी है। RP2350 पर USB_DP और USB_DM पिन को किसी भी अतिरिक्त पुल-अप या पुल-डाउन (गति, FS या LS, या यह होस्ट या डिवाइस है या नहीं, यह इंगित करने के लिए आवश्यक) की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि ये I/O में अंतर्निहित होते हैं। हालाँकि, इन I/O को USB प्रतिबाधा विनिर्देश को पूरा करने के लिए चिप के करीब रखे गए 27Ω श्रृंखला समाप्ति प्रतिरोधकों (चित्र 7 में R8 और R11) की आवश्यकता होती है।
हालांकि RP2350 पूर्ण गति डेटा दर (12Mbps) तक सीमित है, हमें यह सुनिश्चित करने का प्रयास करना चाहिए कि ट्रांसमिशन लाइनों (चिप को कनेक्टर से जोड़ने वाली तांबे की पटरियां) की अभिलक्षणिक प्रतिबाधा, RPXNUMX की पूर्ण गति डेटा दर (XNUMXMbps) तक सीमित है, फिर भी ... करना चाहिए कि ट्रांसमिशन लाइनों (चिप को कनेक्टर से जोड़ने वाली तांबे की पटरियां) की अभिलक्षणिक प्रतिबाधा, RPXNUMX की पूर्ण गति डेटा दर (XNUMXMbps) तक सीमित है, फिर भी हमें यह सुनिश्चित करना चाहिए कि ट्रांसमिशन लाइनों (चिप को कनेक्टर से जोड़ने वाली तांबे की पटरियां) की अभिलक्षणिक प्रतिबाधा, RPXNUMX की पूर्ण गति डेटा दर (XNUMXMbps) तक सीमित है, फिर भी हमें यह सुनिश्चित करना चाहिए कि ट्रांसमिशन लाइनों (चिप को
90Ω का USB विनिर्देश (विभेदक रूप से मापा गया)। इस तरह के 1 मिमी मोटे बोर्ड पर, यदि हम USB_DP और USB_DM पर 0.8 मिमी चौड़े ट्रैक का उपयोग करते हैं, उनके बीच 0.15 मिमी का अंतर रखते हैं, तो हमें लगभग 90Ω का अंतर अभिलक्षणिक प्रतिबाधा प्राप्त होनी चाहिए। यह सुनिश्चित करने के लिए है कि सिग्नल इन ट्रांसमिशन लाइनों के साथ यथासंभव साफ-सुथरे तरीके से यात्रा कर सकें, जिससे वॉल्यूम कम से कम होtagई रिफ्लेक्शन जो सिग्नल की अखंडता को कम कर सकते हैं। इन ट्रांसमिशन लाइनों को ठीक से काम करने के लिए, हमें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि इन लाइनों के ठीक नीचे एक ग्राउंड हो। ग्राउंड कॉपर का एक ठोस, निर्बाध क्षेत्र, जो ट्रैक की पूरी लंबाई को फैलाता है। इस डिज़ाइन पर, नीचे की तांबे की परत की लगभग पूरी तरह से जमीन को समर्पित है, और यह सुनिश्चित करने के लिए विशेष ध्यान रखा गया था कि USB ट्रैक केवल जमीन के ऊपर से गुजरे। यदि आपके निर्माण के लिए 1 मिमी से अधिक मोटा PCB चुना जाता है, तो हमारे पास दो विकल्प हैं। हम ट्रैक और जमीन के बीच अधिक दूरी (जो एक शारीरिक असंभवता हो सकती है) की भरपाई के लिए USB ट्रांसमिशन लाइनों को फिर से इंजीनियर कर सकते हैं, या हम इसे अनदेखा कर सकते हैं, और सर्वश्रेष्ठ की उम्मीद कर सकते हैं। USB FS काफी क्षमाशील हो सकता है, लेकिन आपका माइलेज अलग हो सकता है। यह कई अनुप्रयोगों में काम करने की संभावना है, लेकिन यह संभवतः USB मानक के अनुरूप नहीं होगा।

I/O हेडर

चित्र 12. QFN2.54 संस्करण के 60 मिमी I/O हेडर को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

पहले से उल्लेखित USB कनेक्टर के अलावा, बोर्ड के प्रत्येक तरफ एक-एक दोहरी पंक्ति 2.54 मिमी हेडर (चित्र 2 में J3 और J12) की एक जोड़ी है, जिससे शेष I/O को जोड़ा गया है। RP30A पर 2350 GPIO हैं, जबकि RP48B पर 2350 GPIO हैं, इसलिए मिनिमल बोर्ड के इस संस्करण पर हेडर अतिरिक्त पिन के लिए अनुमति देने के लिए बड़े हैं (चित्र 13 देखें)।
चूंकि यह एक सामान्य उद्देश्य वाला डिज़ाइन है, जिसमें किसी विशेष अनुप्रयोग को ध्यान में नहीं रखा गया है, इसलिए I/O को उपयोगकर्ता की इच्छानुसार कनेक्ट करने के लिए उपलब्ध कराया गया है। प्रत्येक हेडर पर पिन की आंतरिक पंक्ति I/O है, और बाहरी पंक्ति सभी ग्राउंड से जुड़ी हुई हैं। I/O कनेक्टर पर कई ग्राउंड शामिल करना अच्छा अभ्यास है। यह कम प्रतिबाधा ग्राउंड को बनाए रखने में मदद करता है, और धाराओं के लिए यात्रा करने और उससे आने-जाने के लिए बहुत सारे संभावित वापसी पथ प्रदान करता है।
I/O कनेक्शन। विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप को कम करने के लिए यह महत्वपूर्ण है, जो सर्किट को पूरा करने के लिए लंबे, लूपिंग पथ लेने वाले तेज़ी से स्विचिंग सिग्नल की वापसी धाराओं के कारण हो सकता है।

दोनों हेडर एक ही 2.54 मिमी ग्रिड पर हैं, जो इस बोर्ड को ब्रेडबोर्ड जैसी अन्य चीज़ों से जोड़ना आसान बनाता है। आप दोहरी पंक्ति वाले हेडर के बजाय केवल एक पंक्ति वाले हेडर को फिट करने पर विचार कर सकते हैं, ग्राउंड कनेक्शन की बाहरी पंक्ति को हटाकर, इसे ब्रेडबोर्ड पर फिट करना अधिक सुविधाजनक बनाने के लिए।

चित्र 13. QFN2.54 संस्करण के 80 मिमी I/O हेडर को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

डिबग कनेक्टर

चित्र 14. SWD डीबग के लिए वैकल्पिक JST कनेक्टर को दर्शाने वाला योजनाबद्ध अनुभाग

ऑन-चिप डिबगिंग के लिए, आप RP2350 के SWD इंटरफ़ेस से कनेक्ट करना चाह सकते हैं। दो पिन, SWD और SWCLK, 2.54 मिमी हेडर, J3 पर उपलब्ध हैं, ताकि आपकी पसंद के डिबग जांच को आसानी से जोड़ा जा सके। इसके अलावा, मैंने एक वैकल्पिक JST हेडर शामिल किया है, जो Raspberry Pi Debug Probe से आसान कनेक्शन की अनुमति देता है। आपको इसका उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है, यदि आप सॉफ़्टवेयर को डिबग करना चाहते हैं तो 2.54 मिमी हेडर पर्याप्त होंगे, लेकिन मुझे ऐसा करना अधिक सुविधाजनक लगता है। मैंने एक क्षैतिज कनेक्टर चुना है, ज्यादातर इसलिए क्योंकि मुझे इसका लुक पसंद है, भले ही यह बोर्ड के किनारे पर न हो, लेकिन ऊर्ध्वाधर कनेक्टर भी उपलब्ध हैं, हालांकि थोड़े अलग फुटप्रिंट के साथ।

बटन
मिनिमल डिज़ाइन में अब एक नहीं, बल्कि दो बटन हैं, जबकि RP240 संस्करण में एक भी नहीं था। एक USB बूट चयन के लिए है जैसा कि हमने पहले चर्चा की है, लेकिन दूसरा एक 'रीसेट' बटन है, जो RUN पिन से जुड़ा हुआ है। इनमें से कोई भी पूरी तरह से आवश्यक नहीं है (हालाँकि अगर USB बूट मोड की आवश्यकता होती है तो BOOTSEL बटन को हेडर या इसी तरह के बटन से बदलना होगा), और अगर जगह या लागत की चिंता है तो इसे हटाया जा सकता है, लेकिन वे निश्चित रूप से RP2350 का उपयोग करना कहीं अधिक सुखद अनुभव बनाते हैं।

परिशिष्ट A: पूर्ण योजनाबद्ध -RP2350A संस्करण

चित्र 15. RP2350A के लिए न्यूनतम डिज़ाइन का पूर्ण योजनाबद्ध

परिशिष्ट बी: पूर्ण योजनाबद्ध -RP2350B संस्करण

चित्र 16. RP2350B के लिए न्यूनतम डिज़ाइन का पूर्ण योजनाबद्ध

परिशिष्ट H: दस्तावेज़ रिलीज़ इतिहास

8 अगस्त 2024
प्रारंभिक रिहाई।

i रास्पबेरी पाई
रास्पबेरी पाई रास्पबेरी पाई लिमिटेड का ट्रेडमार्क है
रास्पबेरी पाई लिमिटेड

दस्तावेज़ / संसाधन

रास्पबेरी पाई SC1631 रास्पबेरी माइक्रोकंट्रोलर [पीडीएफ] निर्देश पुस्तिका
SC1631 रास्पबेरी माइक्रोकंट्रोलर, SC1631, रास्पबेरी माइक्रोकंट्रोलर, माइक्रोकंट्रोलर

संदर्भ

उपयोगकर्ता पुस्तिका

रास्पबेरी पाई SC1631 रास्पबेरी माइक्रोकंट्रोलर

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