Raspberry Pi SC1631 Manual Instruksi Mikrokontroler Raspberry

Bab 1: Pambuka
Seri RP2350 nawakake opsi paket sing beda dibandhingake karo seri RP2040. RP2350A lan RP2354A teka ing paket QFN-60 tanpa lan karo panyimpenan lampu kilat internal, nalika RP2354B lan RP2350B teka ing paket QFN-80 kanthi lan tanpa panyimpenan lampu kilat.

Bab 2: Daya
Seri RP2350 fitur anyar on-chip switching voltage regulator karo limang pin. Regulator iki mbutuhake komponen eksternal kanggo operasi nanging nawakake efisiensi daya sing luwih dhuwur ing arus beban sing luwih dhuwur dibandhingake karo regulator linier ing seri RP2040. Elinga sensitivitas swara ing pin VREG_AVDD sing nyedhiyakake sirkuit analog.

Pitakonan sing Sering Ditakoni (FAQ)

P: Apa prabédan utama antarane RP2350A lan RP2350B?
A: Bentenipun utama dumunung ing ngarsane panyimpenan lampu kilat internal. RP2350A ora duwe panyimpenan lampu kilat internal nalika RP2350B.
P: Pira pin ora voltage regulator ing seri RP2350 duwe?
A: Voltage regulator ing seri RP2350 wis limang pin.

Desain hardware karo RP2350 Nggunakake mikrokontroler RP2350 kanggo mbangun Papan lan produk

Kolofon

Dokumentasi iki dilisensi ing Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-ND). mbangun-tanggal: 2024-08-08 mbangun-versi: c0acc5b-resik
Kabar wewaler legal

DATA TEKNIKAL lan reliabilitas kanggo PRODUK RASPBERRY PI (kalebu lembar data) sing diowahi saka wektu kanggo wektu ("SUMBER DAYA") DISEDIAKAN BY RASPBERRY PI LTD ("RPL") "AS IS" LAN JAMINAN EXPRESS UTAWA TERSIRAT, ora kalebu, TO, JAMINAN sing diwenehake kanggo MERCHANTABILITY lan FITNESS FOR A TUJUAN PARTICULAR DISCLAIMED. TO THE MAXIMUM EXTENTED BY APLIKASI LAW IN NO EVENT RPL BE LIABLE FOR ANY LANGSUNG, LANGSUNG, INCIDENTAL, KHUSUS, EXEMPLARY, UTAWA KERUSAKAN CONSEQUENTIAL (kalebu, nanging ora winates kanggo, pengadaan barang panggantos saka USSERVICES; D. , Utawa bathi; UTAWA gangguan bisnis) Nanging nyebabake lan ing sembarang teori tanggung jawab, apa ing kontrak, TANGGUNG JAWAB STRICT, UTAWA TORT (kalebu teledor utawa liyane) njedhul ing sembarang cara metu saka nggunakake sumber daya, KARUSAKAN KITU.
RPL nduweni hak kanggo nggawe dandan, dandan, koreksi utawa modifikasi liyane menyang RESOURCES utawa produk sing diterangake ing sawayah-wayah lan tanpa kabar luwih lanjut.
SUMBER DAYA ditujokake kanggo pangguna sing trampil kanthi tingkat pengetahuan desain sing cocog. Pangguna mung tanggung jawab kanggo milih lan nggunakake RESOURCES lan aplikasi apa wae saka produk sing diterangake ing. Pangguna setuju kanggo menehi ganti rugi lan njaga RPL ora mbebayani tumrap kabeh tanggung jawab, biaya, kerusakan utawa kerugian liyane amarga nggunakake RESOURCES.

RPL menehi ijin pangguna kanggo nggunakake RESOURCES mung bebarengan karo produk Raspberry Pi. Kabeh nggunakake RESOURCES liyane dilarang. Ora ana lisensi sing diwenehake marang RPL liyane utawa hak properti intelektual pihak katelu liyane.
KEGIATAN RISIKO Dhuwur. Produk Raspberry Pi ora dirancang, diprodhuksi utawa dituju kanggo digunakake ing lingkungan sing mbebayani sing mbutuhake kinerja sing ora aman, kayata ing operasi fasilitas nuklir, navigasi pesawat utawa sistem komunikasi, kontrol lalu lintas udhara, sistem senjata utawa aplikasi sing penting kanggo safety (kalebu dhukungan urip). sistem lan piranti medis liyane), sing kegagalan produk bisa nyebabake pati, ciloko pribadi utawa karusakan fisik utawa lingkungan sing abot ("Kegiatan Berisiko Tinggi"). RPL khusus mbatalake sembarang babar pisan nyata utawa diwenehake saka fitness kanggo High Risk Activities lan ora tanggung jawab kanggo nggunakake utawa inklusi produk Raspberry Pi ing High Risk Kegiatan.

Produk Raspberry Pi diwenehake miturut Ketentuan Standar RPL. Penyediaan RPL saka RESOURCES ora nggedhekake utawa ngowahi Ketentuan Standar RPL kalebu nanging ora diwatesi karo penafian lan jaminan sing ditulis ing.

Bab 1. Pambuka

Gambar 1. Rendering KiCad 3D saka RP2350A Minimal design example

Nalika pisanan ngenalake Raspberry Pi RP2040, kita uga ngrilis mantan desain 'Minimal'.ample lan gawan guide Hardware desain karo RP2040 sing mugia diterangno carane RP2040 bisa digunakake ing papan sirkuit prasaja, lan apa macem-macem pilihanipun komponen padha digawe. Kanthi rawuh saka seri RP235x, iku wektu kanggo revisit asli RP2040 desain Minimal, lan nganyari kanggo akun fitur anyar, lan uga kanggo saben varian paket; RP2350A karo paket QFN-60, lan RP2350B sing QFN-80. Maneh, desain iki ana ing format Kicad (7.0), lan kasedhiya kanggo didownload (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

Papan Minimal Kab
Papan Minimal asli minangka upaya kanggo menehi desain referensi sing prasaja, nggunakake minimal komponen eksternal sing dibutuhake kanggo mbukak RP2040 lan isih duwe kabeh IO sing katon lan bisa diakses. Iki ateges kalebu sumber daya (regulator linier 5V nganti 3.3V), osilator kristal, memori lampu kilat, lan sambungan IO (soket USB mikro lan header GPIO). Papan Minimal seri RP235x anyar umume padha, nanging kanthi sawetara owah-owahan sing dibutuhake amarga hardware anyar. Saliyane iki, lan senadyan arep Luwih marang alam paling tithik saka desain, Aku wis ditambahaké saperangan tombol kanggo bootsel lan roto, bebarengan karo header SWD kapisah, kang kudu tegese pengalaman debug sak tenane kurang mumetake wektu iki. Designs ora strictly ngandika perlu tombol iki, sinyal isih kasedhiya ing header, lan padha bisa tilar yen sampeyan utamané biaya utawa papan sadar, utawa duwe tendensi masochistic.

RP2040 vs seri RP235x
Owah-owahan sing paling jelas yaiku ing paket. Dene RP2040 minangka 7x7mm QFN-56, seri RP235x saiki duwe papat anggota sing beda. Ana rong piranti sing nuduhake paket QFN-60 sing padha; RP2350A sing ora ngemot panyimpenan lampu kilat internal, lan RP2354A sing ora. Kajaba iku, QFN-80 uga kasedhiya ing rong rasa; RP2354B karo lampu kilat, lan RP2350B tanpa. Piranti QFN-60 lan RP2040 asli nuduhake heri umumtage.

Saben uwong duwe 30 GPIO, papat uga disambungake menyang ADC, lan ukurane 7x7mm. Senadyan iki, RP2350A dudu panggantos gulung kanggo RP2040, amarga jumlah pin ing saben beda. Ing kontras, chip QFN-80 saiki duwe 48 GPIO, lan wolung iki saiki bisa ADC. Amarga iki, kita saiki duwe loro Papan Minimal; siji kanggo 60 piranti pin, lan siji kanggo 80. Papan Minimal iki utamané dirancang kanggo bagean tanpa lampu kilat internal (RP2350), Nanging desain bisa gampang digunakake karo piranti lampu kilat internal (RP2354) dening mung ngilangi lampu kilat onboard. memori, utawa malah digunakake minangka piranti lampu kilat secondary (liyane mengko). Ana sethitik prabédan antarane loro Papan, liyane saka kasunyatan versi QFN-80 wis larik maneh header kanggo nampung GPIO ekstra, lan Papan mulane luwih gedhe.

Kajaba saka paket kasebut, bedane tingkat papan paling gedhe ing antarane seri RP235x lan RP2040 yaiku pasokan listrik. Seri RP235x duwe sawetara pin daya anyar, lan regulator internal sing beda. Regulator linear 100mA saka RP2040 wis diganti karo regulator ngoper 200mA, lan mbutuhake sawetara sirkuit khusus, lan ora ana sing ngurus tata letak. Apike banget supaya sampeyan ngetutake tata letak lan pilihan komponen; kita wis liwat pain kanggo nggawe sawetara iterasi saka desain, supaya muga-muga sampeyan ora kudu.

Gambar 2. Rendering KiCad 3D saka desain minimal RP2350B eksample

The Design
Maksud saka desain Minimal examples iku kanggo nggawe pasangan Papan prasaja nggunakake seri RP235x, kang kudu murah lan gampang manufacturable, tanpa nggunakake teknologi PCB rasah endah. Mulane Papan Minimal 2 desain lapisan, nggunakake komponen sing kudu umum kasedhiya, lan kabeh dipasang ing sisih ndhuwur papan. Nalika iku bakal luwih apik kanggo nggunakake gedhe, gampang tangan-solder komponen bisa, Jarak cilik saka Kripik QFN (0.4mm) tegese nggunakake sawetara 0402 (1005 metrik) komponen pasif ora bisa dihindari yen kabeh GPIOs digunakake. Nalika komponen soldering tangan 0402 ora banget tantangan karo wesi soldering prayoga, iku meh mokal kanggo solder QFNs tanpa peralatan spesialis.

Ing sawetara bagean sabanjure, aku bakal nyoba nerangake apa sirkuit tambahan, lan muga-muga kepiye carane nggawe pilihan sing ditindakake. Nalika aku bener arep ngomong bab loro designs kapisah, siji kanggo saben ukuran paket, Aku wis nyoba supaya iku minangka prasaja aku bisa. Sa adoh sabisa, kabeh referensi komponen kanggo loro Papan podho rupo, supaya yen aku deleng U1, R1, etc, iku merata cocog kanggo loro Papan. Pangecualian sing jelas yaiku nalika komponen kasebut mung ana ing salah sawijining papan (ing kabeh kasus, iki bakal ana ing varian 80 pin sing luwih gedhe), banjur komponen kasebut mung ana ing desain QFN-80; kanggo example, R13 mung katon ing Papan iki.

Bab 2. Daya

Pasokan daya saka seri RP235x lan RP2040 beda-beda ing wektu iki, sanajan ing konfigurasi sing paling gampang, isih mbutuhake rong pasokan, 3.3V lan 1.1V. Seri RP235x bebarengan liyane daya luwe, minangka kinerja sing luwih dhuwur, lan uga luwih frugal (nalika ing negara daya kurang) saka iku sadurunge, lan pengatur linear ing RP2040 wis nganyari karo pengatur ngoper. Iki ngidini kita efisiensi daya sing luwih gedhe ing arus sing luwih dhuwur (nganti 200mA dibandhingake karo 100mA sadurunge).

Anyar ing-chip voltage pengatur

Gambar 3. Bagean skema sing nuduhake sirkuit pengatur internal

Regulator linier RP2040 duwe loro pin, input 3.3V, lan output 1.1V kanggo nyedhiyakake DVDD ing chip kasebut. Wektu iki, regulator saka seri RP235x duwe limang pin, lan mbutuhake komponen eksternal supaya bisa digunakake. Nalika iki katon rada mundur babagan panggunaan, regulator switching duwe advantage dadi luwih efisien daya ing arus beban sing luwih dhuwur.

Minangka jeneng kasebut, regulator kanthi cepet ngaktifake lan mateni transistor internal sing nyambungake vol input 3.3V.tage (VREG_VIN) menyang pin VREG_LX, lan kanthi bantuan induktor (L1) lan kapasitor output (C7), bisa ngasilake vol output DC.tage kang wis stepped-mudhun saka input. Pin VREG_FB ngawasi output voltage, lan nyetel rasio on / off siklus ngoper, kanggo mesthekake yen vol dibutuhaketage dijaga. Nalika arus gedhe diowahi saka VREG_VIN menyang VREG_LX, dibutuhake kapasitor gedhe (C6) sing cedhak karo input, supaya ora ngganggu pasokan 3.3V. Ngomong babagan arus switching gedhe iki, regulator uga dilengkapi sambungan bali lemah dhewe, VREG_PGND. Kajaba karo VREG_VIN lan VREG_LX, tata letak sambungan iki kritis, lan nalika VREG_PGND kudu nyambung menyang GND utama, iku kudu rampung ing kuwi kabeh arus ngoper gedhe bali langsung menyang pin PGND, tanpa ngganggu liyane saka GND banget.

Pin pungkasan yaiku VREG_AVDD, sing nyedhiyakake sirkuit analog ing regulator, lan iki sensitif banget kanggo gangguan.

Gambar 4. Bagean skema sing nuduhake tata letak PCB saka regulator

Tata letak regulator ing papan paling tithik mirip karo Raspberry Pi Pico 2. Akeh karya sing wis ditindakake ing desain sirkuit iki, kanthi akeh iterasi PCB sing dibutuhake supaya bisa dadi apik. bisa. Nalika sampeyan bisa nyelehake komponen kasebut kanthi macem-macem cara lan isih nggawe regulator 'bisa' (yaiku, ngasilake vol output.tage ing kira-kira ing tingkat tengen, cukup apik kanggo njaluk iku mlaku kode), kita wis ketemu sing regulator kita kudu dianggep ing persis cara tengen kanggo tetep seneng, lan kanthi seneng, maksudku mrodhuksi vol output benertage ing sawetara kahanan saiki mbukak.
Nalika nindakake eksperimen babagan iki, kita rada kuciwa amarga dielingake manawa jagad fisika sing ora trep ora bisa diabaikan. Kita, minangka insinyur, umume nyoba lan nindakake iki; simplifying komponen, nglirwakake (asring) sifat fisik sepele, lan tinimbang fokus ing properti sing kita kasengsem ing.ample, resistor prasaja ora mung duwe resistance a, nanging uga induktansi, etc.. Ing kasus kita, kita (maneh) ditemokaké sing induktor duwe Magnetik kolom gadhah, lan Jahwéh, radiates ing arah gumantung cara coil. tatu, lan arah aliran arus. Kita uga ngelingake yen induktor sing dilindhungi 'kanthi' ora ateges apa sing sampeyan pikirake. Medan Magnetik dikurangi kanthi akeh, nanging sawetara isih bisa lolos. Kita nemokake manawa kinerja regulator bisa luwih apik yen induktor kasebut 'cara sing bener'.
Pranyata yen medan magnet sing metu saka induktor 'salah dalan' ngganggu kapasitor output regulator (C7), sing banjur ngganggu sirkuit kontrol ing RP2350. Kanthi induktor ing orientasi sing tepat, lan tata letak sing tepat lan pilihan komponen sing digunakake ing kene, masalah iki ilang. Temtu bakal ana tata letak, komponen, lan liya-liyane, sing bisa digunakake karo induktor ing orientasi apa wae, nanging bakal nggunakake papan PCB luwih akeh supaya bisa ditindakake. Kita wis nyedhiyakake tata letak sing disaranake iki kanggo nylametake wong sajrone pirang-pirang jam teknik sing wis ditindakake kanggo ngembangake lan nyaring solusi sing kompak lan apik iki.
Sing luwih penting, kita bakal ujar manawa sampeyan milih ora nggunakake mantanample, banjur nindakaken ing dhewe resiko. Kaya sing wis kita lakoni karo RP2040 lan sirkuit kristal, ing ngendi kita ngeyel (uga, banget suggest) sampeyan nggunakake bagean tartamtu (kita bakal nindakake maneh ing bagean kristal dokumen iki).
Ing directionality saka induktor cilik iki cantik akeh universal digatèkaké, karo orientasi saka gulungan kawat mokal kanggo deduce, lan uga mbagekke acak bebarengan reel komponen. Ukuran kasus induktor sing luwih gedhe bisa ditemokake kanthi tandha polaritas, nanging ora ana sing cocog ing ukuran kasus 0806 (2016 metrik) sing wis dipilih. Kanggo iki pungkasan, kita wis makarya karo Abracon kanggo gawé bagean 3.3μH karo titik kanggo nunjukaké polaritas, lan Jahwéh, teka ing reel karo wong-wong mau kabeh didadekake siji cara sing padha. TBD (utawa bakal banget) kasedhiya kanggo masyarakat umum saka distributor. Kaya kasebut sadurunge, sumber VREG_AVDD sensitif banget kanggo gangguan, mula kudu disaring. Kita nemokake yen VREG_AVDD mung narik sekitar 200μA, saringan RC 33Ω lan 4.7μF cukup.
Dadi, kanggo ngringkes, komponen sing digunakake bakal ...
- C6, C7 & C9 – 4.7μF (0402, 1005 metrik)
- L1 – Abracon TBD (0806, 2016 metrik)
- R3 – 33Ω (0402, 1005 metrik)
Lembar data RP2350 duwe rembugan sing luwih rinci babagan rekomendasi tata letak regulator, deleng komponen njaba lan syarat tata letak PCB.

Pasokan input

Sambungan daya input kanggo desain iki liwat pin 5V VBUS saka konektor Micro-USB (label J1 ing Figure 5). Iki cara umum daya piranti elektronik, lan iku ndadekake pangertèn kene, minangka RP2350 wis fungsi USB, kang bakal kita wiring menyang pin data saka konektor iki. Amarga kita mung butuh 3.3V kanggo desain iki (suplai 1.1V asale saka internal), kita kudu ngedhunake pasokan USB 5V sing mlebu, ing kasus iki, nggunakake vol eksternal liyane.tage regulator, ing kasus iki regulator linear (alias Low Drop Out regulator, utawa LDO). Duwe sadurunge extolled ing virtues nggunakake regulator ngoper efisien, iku uga bisa dadi pilihan wicaksana kanggo nggunakake kene uga, nanging aku wis milih kanggo gamblang. Kaping pisanan, nggunakake LDO meh luwih gampang. Ora ana petungan sing dibutuhake kanggo nemtokake ukuran induktor sing kudu sampeyan gunakake, utawa sepira gedhene kapasitor output, lan tata letak biasane luwih gampang. Kapindho, nyimpen saben tetes pungkasan daya dudu tujuane ing kene; yen ana, Aku akeh nimbang nggunakake regulator ngoper, lan sampeyan bisa nemokake Example saka mengkono ing Raspberry Pi Pico 2. Lan katelu, Aku mung bisa 'nyilih' sirkuit aku sadurunge digunakake ing versi RP2040 saka Papan Minimal. NCP1117 (U2) sing dipilih ing kene nduweni output tetep 3.3V, kasedhiya, lan bisa nyedhiyakake arus nganti 1A, sing bakal dadi akeh kanggo desain. A dipikir ing datasheet kanggo NCP1117 ngandhani yen piranti iki mbutuhake kapasitor 10μF ing input, lan liyane ing output (C1 lan C5).

Kapasitor decoupling

Gambar 6. Bagean skema sing nuduhake input sumber daya RP2350, voltage regulator lan decoupling kapasitor

Aspek liyane saka desain sumber daya yaiku kapasitor decoupling sing dibutuhake kanggo RP2350. Iki nyedhiyakake rong fungsi dhasar. Sepisanan, padha nyaring gangguan sumber daya, lan sareh, nyedhiyani sumber daya lokal sing sirkuit nang RP2350 bisa digunakake ing short kabar. Iki nyegah voltage tingkat ing sacedhake langsung saka nempel kakehan nalika dikarepake saiki dumadakan mundhak. Amarga iki, penting kanggo nyelehake decoupling cedhak karo pin daya. Biasane, disaranake nggunakake kapasitor 100nF saben pin daya, Nanging, kita nyimpang saka aturan iki ing sawetara kedadean.

Gambar 7. Bagean tata letak nuduhake RP2350 nuntun lan decoupling

Kaping pisanan, supaya bisa duwe papan sing cukup kanggo kabeh pin chip supaya bisa diusir, adoh saka piranti kasebut, kita kudu kompromi karo jumlah kapasitor decoupling sing bisa digunakake. Ing desain iki, pin 53 lan 54 saka RP2350A (pin 68 lan 69 saka RP2350B) nuduhake kapasitor siji (C12 ing Figure 7 lan Figure 6), amarga ana ora akèh kamar ing sisih piranti, lan komponen. lan tata letak saka regulator njupuk precedence.
Kurang papan iki bisa diatasi yen nggunakake teknologi sing luwih rumit/larang, kayata komponen sing luwih cilik, utawa PCB papat lapisan kanthi komponen ing sisih ndhuwur lan ngisor. Iki minangka trade-off desain; kita wis sudo kerumitan lan biaya, ing beyo duwe kurang kapasitansi decoupling, lan kapasitor kang rada adoh saka chip saka optimal (iki mundhak induktansi). Iki bisa duwe efek matesi kacepetan maksimum desain bisa operate ing, minangka voltage suplai bisa dadi rame lan mudhun ing ngisor volume minimal sing diidinitage; nanging kanggo umume aplikasi, trade-off iki kudu ditrima.

Penyimpangan liyane saka aturan 100nF supaya kita bisa nambah voltage kinerja regulator; disaranake nggunakake 4.7μF kanggo C10, kang diselehake ing sisih liyane chip saka pengatur.

Bab 3. Flash Memory

Lampu kilat utami

Gambar 8. Bagean skema sing nuduhake memori lampu kilat utami lan sirkuit USB_BOOT

Supaya bisa nyimpen kode program kang RP2350 bisa boot lan mbukak saka, kita kudu nggunakake memori lampu kilat, khusus, kotak SPI memori flash. Piranti sing dipilih ing kene yaiku piranti W25Q128JVS (U3 ing Gambar 8), yaiku chip 128Mbit (16MB). Iki minangka ukuran memori paling gedhe sing bisa didhukung RP2350. Yen aplikasi khusus sampeyan ora mbutuhake panyimpenan akeh, mula memori sing luwih cilik lan luwih murah bisa digunakake.
Minangka databus iki bisa dadi frekuensi cukup dhuwur lan ajeg digunakake, kudu kabel QSPI saka RP2350 langsung menyang lampu kilat, nggunakake sambungan cendhak kanggo njaga integritas sinyal, lan uga ngurangi crosstalk ing sirkuit lingkungan. Crosstalk ing ngendi sinyal ing jaringan siji sirkuit bisa nyebabake vol sing ora dikarepaketaging sirkuit tetanggan, sing bisa nyebabake kesalahan.

Sinyal QSPI_SS minangka kasus khusus. Disambungake menyang lampu kilat langsung, nanging uga loro resistor (uga, papat, nanging aku bakal teka ing mengko) disambungake menyang. Pisanan (R1) punika pull-up kanggo sumber 3.3V. Memori lampu kilat mbutuhake input chip-pilih ing vol padhatage minangka pin sumber 3.3V dhewe amarga piranti diuripake, yen ora, ora bisa digunakake kanthi bener. Nalika RP2350 powered munggah, bakal QSPI_SS pin otomatis gawan kanggo narik-munggah, nanging ana wektu cendhak sak ngalih ing ngendi negara QSPI_SS pin ora bisa dijamin. Kajaba saka resistor narik-munggah mesthekake yen requirement iki bakal tansah wareg. R1 ditandhani minangka DNF (Aja Pas) ing skema, amarga kita wis nemokake yen piranti lampu kilat tartamtu iki, narik-up eksternal ora perlu. Nanging, yen lampu kilat beda digunakake, iku bisa dadi penting kanggo bisa masang resistor 10kΩ kene, supaya wis klebu mung ing kasus.
Resistor kapindho (R6) yaiku resistor 1kΩ, disambungake menyang tombol push (SW1) kanthi label 'USB_BOOT'. Iki amarga pin QSPI_SS digunakake minangka 'tali boot'; RP2350 mriksa nilai I / O iki sajrone urutan boot, lan yen ditemokake minangka logika 0, banjur RP2350 bali menyang mode BOOTSEL, ing ngendi RP2350 nampilake dhewe minangka piranti panyimpenan massal USB, lan kode bisa langsung disalin. marang iku. Yen kita mung menet tombol, kita narik pin QSPI_SS menyang lemah, lan yen piranti kasebut banjur ngreset (contone, kanthi nguripake pin RUN), RP2350 bakal miwiti maneh ing mode BOOTSEL tinimbang nyoba kanggo mbukak isi lampu kilat. resistor iki, R2 lan R6 (R9 lan R10 uga), kudu diselehake cedhak chip lampu kilat, supaya kita supaya dawa tambahan saka trek tembaga kang bisa mengaruhi sinyal.
Kabeh ing ndhuwur khusus ditrapake kanggo RP2350, sing ora ana lampu kilat internal. Mesthi, piranti RP2354 duwe memori lampu kilat internal 2MB, supaya memori U3 eksternal ora dibutuhake, supaya U3 bisa dibusak kanthi aman saka skema, utawa mung ditinggalake tanpa penduduk. Ing salah siji saka kasus iki, kita isih pengin tetep ngalih USB_BOOT disambungake menyang QSPI_SS, supaya kita isih bisa ngetik mode boot USB.

Lampu kilat sekunder utawa PSRAM

Seri RP235x saiki ndhukung piranti memori kapindho nggunakake pin QSPI padha, karo GPIO nyedhiyani chip tambahan pilih. Dadi, yen kita nggunakake RP2354 (sing duwe lampu kilat internal), mula kita bisa nggunakake U3 minangka lampu kilat sekunder, utawa malah ngganti karo piranti PSRAM. Kanggo nindakake iki, kita kudu medhot QSPI_SS saka U3, lan tinimbang nyambung menyang GPIO cocok tinimbang. GPIO paling cedhak sing bisa dadi chip pilih (XIP_CS1n) yaiku GPIO0, mula kanthi ngilangi 0Ω saka R10, lan pas karo R9, saiki kita bisa ngakses U3 saliyane lampu kilat on-chip. Kanggo njupuk advan kanthi lengkaptage fitur iki, ngendi kita duwe loro piranti memori external supaya flash-kurang bagean RP2350 bisa entuk manfaat, luwih gedhe saka loro Papan Minimal, kanggo RP2350B, kalebu tilas pilihan (U4) kanggo chip memori tambahan.

Gambar 9. Bagean skema sing nuduhake piranti memori sekunder opsional

Kanggo bisa nggunakake piranti iki, mesthine kudu diisi, uga R11 (0Ω), lan R13 (10KΩ). Kajaba saka R11 nyambung GPIO0 (sinyal XIP_CS1n) kanggo chip pilih saka memori kapindho. Narik munggah ing chip pilih pin temtunipun needed wektu iki, minangka negara gawan saka GPIO0 bakal ditarik kurang ing daya-munggah, kang bakal nimbulaké piranti lampu kilat kita gagal. C22 uga dibutuhake kanggo nyedhiyakake decoupling catu daya lokal kanggo U4.

Kripik lampu kilat sing didhukung
Urutan probe lampu kilat dhisikan, digunakake dening ngisor kanggo extract s kapindhotage saka lampu kilat, nggunakake printah serial 03h maca, karo 24-dicokot alamat, lan jam serial saka kira-kira 1MHz. Siklus bola-bali liwat papat kombinasi polaritas jam lan fase jam, nggoleki detik detik sing bener.tage CRC32 checksum.
Minangka s kapindhotage banjur bebas ngatur eksekusi-ing-panggonan nggunakake printah maca serial 03h padha, RP2350 bisa nindakake lampu kilat cached eksekusi-ing-panggonan karo sembarang chip ndhukung serial 03h maca karo 24-dicokot alamat, kang kalebu paling 25-seri piranti lampu kilat . SDK nyedhiyakake example kapindho stage kanggo CPOL=0 CPHA=0, ing https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. Kanggo ndhukung pemrograman lampu kilat nggunakake rutin ing ngisor, piranti uga kudu nanggapi printah ing ngisor iki:

02h 256-byte program kaca
05h status register diwaca
06h nyetel nulis ngaktifake latch

20h 4kB sektor mbusak

RP2350 uga ndhukung macem-macem mode akses dual-SPI lan QSPI. Kanggo example, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S configures piranti Winbond W25Q-seri kanggo mode maca kotak-IO terus-terusan, ngendi RP2350 ngirim alamat kotak-IO (tanpa prefix printah) lan lampu kilat nanggapi karo data kotak-IO.

Sawetara ati-ati dibutuhake karo mode lampu kilat XIP ing ngendi piranti lampu kilat mandheg nanggapi printah serial standar, kaya mode maca Winbond sing kasebut ing ndhuwur. Iki bisa nimbulaké masalah nalika RP2350 direset, nanging piranti lampu kilat ora daya-cycled, amarga lampu kilat banjur ora nanggepi urutan probe lampu kilat bootrom. Sadurunge nerbitake maca serial 03h, bootrom tansah ngetokake urutan tetep ing ngisor iki, yaiku urutan paling apik kanggo mungkasi XIP ing sawetara piranti lampu kilat:

CSn=1, IO[3:0]=4'b0000 (liwat narik mudhun kanggo ngindhari pertengkaran), ngetokake ×32 jam
CSn=0, IO[3:0]=4'b1111 (liwat narik munggah kanggo ngindhari pertengkaran), ngetokake ×32 jam
CSn=1

CSn=0, MOSI=1'b1 (didorong cendhek-Z, kabeh I/Os Hi-Z liyane), masalah ×16 jam

Yen piranti sing dipilih ora nanggapi urutan iki nalika ing mode maca terus-terusan, iku kudu katahan ing negara ngendi saben transfer wis prefixed dening printah serial, digunakake RP2350 ora bakal bisa waras sawise reset internal.
Kanggo rincian liyane babagan QSPI, waca QSPI Memory Interface (QMI) ing lembar data RP2350.

Bab 4. Osilator Kristal

Gambar 10. Bagean skematis nuduhake osilator kristal lan kapasitor beban

Tegese, RP2350 ora mbutuhake sumber jam eksternal, amarga nduweni osilator internal dhewe. Nanging, amarga frekuensi osilator internal iki ora ditetepake utawa dikontrol kanthi apik, beda-beda saka chip menyang chip, uga kanthi sumber vol sing beda.tages lan suhu, dianjurake kanggo nggunakake sumber frekuensi external stabil. Aplikasi sing gumantung ing frekuensi sing tepat ora bisa ditindakake tanpa sumber frekuensi eksternal, USB minangka mantan primaample.
Nyedhiyakake sumber frekuensi eksternal bisa ditindakake kanthi salah siji saka rong cara: kanthi nyedhiyakake sumber jam kanthi output CMOS (gelombang persegi IOVDD voltage) menyang pin XIN, utawa kanthi nggunakake kristal 12MHz disambungake antarane
XIN lan XOUT. Nggunakake kristal minangka pilihan sing disenengi ing kene, amarga padha murah lan akurat banget.

Kristal sing dipilih kanggo desain iki yaiku ABM8-272-T3 (Y1 ing Figure 10). Iki kristal 12MHz padha digunakake ing Raspberry Pi Pico lan Raspberry Pi Pico 2. Disaranake nggunakake kristal iki bebarengan karo sirkuit gawan kanggo mesthekake yen jam wiwit cepet ing kabeh kahanan tanpa ngrusak kristal dhewe. Kristal kasebut nduweni toleransi frekuensi 30ppm, sing kudu cukup apik kanggo umume aplikasi. Bebarengan karo toleransi frekuensi +/- 30ppm, wis ESR maksimum 50Ω, lan kapasitansi mbukak 10pF, loro kang wis prewangan ing pilihan saka komponen gawan.
Kanggo kristal kanggo oscillate ing frekuensi dikarepake, Produsèn nemtokake kapasitansi mbukak sing perlu kanggo nindakake, lan ing kasus iki, iku 10pF. Kapasitas beban iki digayuh kanthi nempatake rong kapasitor kanthi nilai sing padha, siji ing saben sisih kristal menyang lemah (C3 lan C4). Saka titik kristal saka view, kapasitor iki disambungake ing seri antarane loro terminal sawijining. téori sirkuit dhasar marang kita sing padha gabungke kanggo menehi kapasitansi saka (C3 * C4) / (C3 + C4), lan minangka C3 = C4, banjur iku mung C3/2. Ing mantan ikiample, kita wis digunakake 15pF kapasitor, supaya kombinasi seri punika 7.5pF. Saliyane iki kapasitansi mbukak disengojo, kita uga kudu nambah nilai kanggo kapasitansi ekstra unintentional, utawa kapasitansi parasitic, sing kita njaluk saka trek PCB lan XIN lan XOUT pin RP2350. Kita bakal nganggep nilai 3pF iki, lan minangka kapasitansi iki ing podo karo kanggo C3 lan C4, kita mung nambah iki kanggo menehi kita total kapasitansi mbukak 10.5pF, kang cukup cedhak kanggo target 10pF. Kaya sing sampeyan ngerteni, kapasitansi parasit saka jejak PCB minangka faktor, lan mulane kudu tetep cilik supaya ora ngganggu kristal kasebut lan mungkasi oscillating kaya sing dikarepake. Coba lan tetep tata letak minangka cendhak sabisa.
Wawasan kapindho yaiku ESR maksimum (resistansi seri sing padha) saka kristal. Kita wis milih piranti kanthi maksimal 50Ω, amarga kita wis nemokake manawa iki, bebarengan karo resistor seri 1kΩ (R2), minangka nilai sing apik kanggo nyegah kristal kasebut over-driven lan rusak nalika nggunakake IOVDD. tingkat 3.3 V. Nanging, yen IOVDD kurang saka 3.3V, saiki drive saka pin XIN / XOUT suda, lan sampeyan bakal nemokake amplitude saka kristal luwih murah, utawa malah ora oscillate ing kabeh. Ing kasus iki, nilai sing luwih cilik saka resistor seri kudu digunakake. Sembarang panyimpangan saka sirkuit kristal sing ditampilake ing kene, utawa kanthi level IOVDD liyane saka 3.3V, mbutuhake tes ekstensif kanggo mesthekake yen kristal kasebut oscillates ing kabeh kahanan, lan diwiwiti kanthi cepet supaya ora nyebabake masalah karo aplikasi sampeyan.

Dianjurake kristal

Kanggo desain asli nggunakake RP2350 disaranake nggunakake Abracon ABM8-272-T3. Kanggo example, saliyane ex desain minimalample, deleng skema papan Pico 2 ing Lampiran B saka Lembar Data Raspberry Pi Pico 2 lan desain Pico 2 files.
Kanggo kinerja lan stabilitas paling apik ing kisaran suhu operasi sing khas, gunakake Abracon ABM8-272-T3. Sampeyan bisa sumber ABM8-272-T3 langsung saka Abracon utawa saka pengecer sah. Pico 2 wis disetel khusus kanggo ABM8-272-T3, sing nduweni spesifikasi ing ngisor iki:

Sanajan sampeyan nggunakake kristal kanthi spesifikasi sing padha, sampeyan kudu nyoba sirkuit ing sawetara suhu kanggo njamin stabilitas.
Osilator kristal didhukung saka vol IOVDDtage. Akibaté, kristal Abracon lan damping resistor disetel kanggo operasi 3.3V. Yen sampeyan nggunakake IO vol liyanetage, sampeyan kudu nyetel maneh.
Sembarang owah-owahan kanggo paramèter kristal resiko kahanan kang ora tetep ing kabeh komponen disambungake menyang sirkuit kristal.

Yen sampeyan ora bisa sumber kristal dianjurake langsung saka Abracon utawa pengecer, hubungi applications@raspberrypi.com.

Bab 5. IO

USB
Gambar 11. Bagean skema sing nuduhake pin USB RP2350 lan terminasi seri

RP2350 nyedhiyakake loro pin sing digunakake kanggo USB kacepetan lengkap (FS) utawa kacepetan kurang (LS), minangka host utawa piranti, gumantung saka piranti lunak sing digunakake. Nalika kita wis rembugan, RP2350 uga bisa boot minangka piranti panyimpenan massal USB, supaya kabel munggah lencana iki kanggo konektor USB (J1 ing Figure 5) ndadekake pangertèn. USB_DP lan USB_DM pin ing RP2350 ora mbutuhake tambahan narik-up utawa narik-mudhun (dibutuhake kanggo nunjukaké kacepetan, FS utawa LS, utawa apa iku inang utawa piranti), minangka iki dibangun ing I / Os. Nanging, I / Os iki mbutuhake resistor terminasi seri 27Ω (R7 lan R8 ing Gambar 11), diselehake ing cedhak chip, supaya bisa nyukupi spesifikasi impedansi USB.
Sanajan RP2350 diwatesi kanggo tingkat data kacepetan lengkap (12Mbps), kita kudu nyoba lan priksa manawa impedansi karakteristik saluran transmisi (trek tembaga sing nyambungake chip menyang konektor) cedhak karo
Spesifikasi USB 90Ω (diukur kanthi beda). Ing papan nglukis 1mm kaya iki, yen kita nggunakake trek amba 0.8mm ing USB_DP lan USB_DM, karo longkangan 0.15mm antarane wong-wong mau, kita kudu njaluk impedansi karakteristik diferensial watara 90Ω. Iki kanggo mesthekake yen sinyal bisa lelungan ing sadawane jalur transmisi iki minangka resik sabisa, minimalake voltage refleksi sing bisa nyuda integritas sinyal. Supaya jalur transmisi iki bisa digunakake kanthi bener, kita kudu mesthekake yen ing ngisor garis kasebut ana lemah. A padhet, wilayah uninterrupted saka tembaga lemah, mulet kabeh dawa trek. Ing desain iki, meh kabeh lapisan tembaga ngisor dikhususake kanggo lemah, lan perawatan khusus ditindakake kanggo mesthekake yen trek USB ora ngliwati apa-apa nanging lemah. Yen PCB luwih kenthel saka 1mm dipilih kanggo mbangun, banjur kita duwe rong pilihan. Kita bisa re-engineer ing garis transmisi USB kanggo ijol kanggo jarak luwih antarane trek lan lemah ing ngisor (kang bisa dadi mokal fisik), utawa kita bisa nglirwakake, lan ngarep-arep kanggo sing paling apik. USB FS bisa uga ngapura, nanging jarak tempuh sampeyan bisa beda-beda. Mesthine bisa digunakake ing pirang-pirang aplikasi, nanging bisa uga ora cocog karo standar USB.

I/O header

Gambar 12. Bagean skema sing nuduhake header I/O 2.54mm versi QFN60

Saliyane konektor USB sing wis kasebut, ana sapasang header 2.54mm baris dual (J2 lan J3 ing Figure 12), siji ing saben sisih Papan, sing liyane saka I / O wis disambungake. Ana 30 GPIO ing RP2350A, dene ana 48 GPIO ing RP2350B, dadi header ing versi Papan Minimal iki luwih gedhe kanggo ngidini pin ekstra (pirsani Figure 13).
Amarga iki minangka desain tujuan umum, tanpa dipikirake aplikasi tartamtu, I/O wis kasedhiya kanggo disambungake kaya sing dikarepake pangguna. Baris utama pin ing saben header yaiku I / Os, lan baris njaba kabeh disambungake menyang lemah. Praktek apik kanggo nyakup akeh alasan ing konektor I / O. Iki mbantu njaga lemah impedansi sing sithik, lan uga nyedhiyakake akeh jalur bali potensial kanggo arus sing lelungan menyang lan saka
Koneksi I/O. Iki penting kanggo nyilikake interferensi elektro-magnetik sing bisa disebabake dening arus bali saka sinyal ngoper kanthi cepet sing njupuk dalan sing dawa kanggo ngrampungake sirkuit.

Loro-lorone header ana ing kothak 2.54mm sing padha, sing nggawe nyambungake papan iki menyang barang liyane, kayata papan roti, luwih gampang. Sampeyan bisa uga pengin nimbang pas mung header baris siji tinimbang header baris pindho, dispensing karo baris njaba sambungan lemah, supaya luwih trep kanggo pas menyang breadboard.

Gambar 13. Bagean skema sing nuduhake header I/O 2.54mm versi QFN80

Konektor debug

Gambar 14. Bagean skema sing nuduhake konektor JST opsional kanggo debug SWD

Kanggo debugging on-chip, sampeyan bisa uga pengin nyambung menyang antarmuka SWD saka RP2350. Loro pin, SWD lan SWCLK, kasedhiya ing header 2.54mm, J3, supaya probe debug sing dipilih bisa gampang disambungake. Saliyane iki, aku wis kalebu header JST pilihan, sing ngidini sambungan gampang kanggo Raspberry Pi Debug Probe. Sampeyan ora perlu nggunakake iki, header 2.54mm bakal cukup yen sampeyan pengin debug piranti lunak, nanging aku luwih trep. Aku wis milih konektor horisontal, biasane amarga aku kaya dipikir, sanajan iku ora ing pojok Papan, nanging vertikal kasedhiya, sanajan karo tilas rada beda.

Tombol
Desain Minimal saiki ora ana siji, nanging rong tombol, sing versi RP240 ora ana. Salah sijine yaiku kanggo pilihan boot USB kaya sing wis dibahas sadurunge, nanging sing nomer loro yaiku tombol 'reset', disambungake menyang pin RUN. Ora ana sing dibutuhake (sanajan tombol BOOTSEL kudu diganti karo header utawa padha yen mode boot USB dibutuhake), lan bisa dicopot yen papan utawa biaya dadi masalah, nanging mesthine nggunakake RP2350 adoh. pengalaman luwih nyenengake.