Raspberry Pi SC1631 Raspberry 마이크로컨트롤러 사용 설명서

1장: 서론
RP2350 시리즈는 RP2040 시리즈와 비교하여 다양한 패키지 옵션을 제공합니다. RP2350A 및 RP2354A는 각각 내부 플래시 스토리지가 있는 QFN-60 패키지와 내부 플래시 스토리지가 있는 QFN-2354 패키지로 제공되는 반면, RP2350B 및 RP80B는 플래시 스토리지가 있는 QFN-XNUMX 패키지와 내부 플래시 스토리지가 없는 QFN-XNUMX 패키지로 제공됩니다.

2장: 권력
RP2350 시리즈는 새로운 온칩 스위칭 볼륨을 갖추고 있습니다.tag2040핀 레귤레이터. 이 레귤레이터는 작동을 위해 외부 구성 요소가 필요하지만 RPXNUMX 시리즈의 선형 레귤레이터에 비해 더 높은 부하 전류에서 더 높은 전력 효율을 제공합니다. 아날로그 회로를 공급하는 VREG_AVDD 핀의 노이즈 감도에 주의하세요.

자주 묻는 질문(FAQ)

질문: RP2350A와 RP2350B의 주요 차이점은 무엇인가요?
A: 주요 차이점은 내부 플래시 스토리지의 존재 여부입니다. RP2350A는 내부 플래시 스토리지가 없지만 RP2350B는 있습니다.
Q: 볼륨에는 몇 개의 핀이 있습니까?tagRP2350 시리즈의 레귤레이터는 무엇입니까?
A: 권tagRP2350 시리즈의 레귤레이터에는 XNUMX개의 핀이 있습니다.

RP2350을 사용한 하드웨어 설계 RP2350 마이크로 컨트롤러를 사용하여 보드 및 제품 구축

출판사 마크

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1장 서론

그림 1. RP3A의 KiCad 2350D 렌더링 최소 디자인 example

Raspberry Pi RP2040을 처음 출시했을 때 우리는 또한 '미니멀' 디자인을 출시했습니다.ample 및 동반 가이드 RP2040을 사용한 하드웨어 설계는 RP2040을 간단한 회로 기판에서 사용하는 방법과 다양한 구성 요소를 선택한 이유를 설명하는 데 도움이 되었습니다. RP235x 시리즈가 출시됨에 따라 원래 RP2040 Minimal 설계를 다시 살펴보고 새로운 기능과 각 패키지 변형을 고려하여 업데이트할 때입니다. QFN-2350 패키지의 RP60A와 QFN-2350인 RP80B입니다. 이러한 설계는 Kicad(7.0) 형식으로 제공되며 다운로드할 수 있습니다(https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

미니멀 보드
원래의 Minimal 보드는 RP2040을 실행하는 데 필요한 최소한의 외부 구성 요소를 사용하여 간단한 참조 설계를 제공하려는 시도였으며, 여전히 모든 IO가 노출되고 액세스 가능합니다. 이는 기본적으로 전원(5V~3.3V 선형 레귤레이터), 크리스털 발진기, 플래시 메모리 및 IO 연결(마이크로 USB 소켓 및 GPIO 헤더)로 구성되었습니다. 새로운 RP235x 시리즈 Minimal 보드는 대체로 동일하지만 새로운 하드웨어로 인해 필요한 몇 가지 변경 사항이 있습니다. 이에 더하여 설계의 최소한의 특성에 다소 어긋나기는 하지만 부트셀 및 실행을 위한 몇 개의 버튼과 별도의 SWD 헤더를 추가했습니다. 이는 이번에는 완전히 덜 짜증나는 디버그 경험을 의미합니다. 설계에는 엄밀히 말해 이러한 버튼이 필요하지 않으며, 신호는 여전히 헤더에서 사용할 수 있으며, 특히 비용이나 공간을 의식하거나 마조히즘적 경향이 있는 경우 생략할 수 있습니다.

RP2040 대 RP235x 시리즈
가장 눈에 띄는 변화는 패키지에 있습니다. RP2040은 7x7mm QFN-56인 반면, RP235x 시리즈는 현재 60가지 다른 멤버를 가지고 있습니다. 동일한 QFN-2350 패키지를 공유하는 두 가지 장치가 있습니다. 내부 플래시 스토리지가 없는 RP2354A와 플래시 스토리지가 있는 RP80A입니다. 마찬가지로 QFN-2354도 두 가지 종류가 있습니다. 플래시가 있는 RP2350B와 플래시가 없는 RP60B입니다. QFN-2040 장치와 원래 RPXNUMX은 공통된 헤리tage.

각각 30개의 GPIO가 있으며, 그 중 7개는 ADC에도 연결되어 있고 크기는 7x2350mm입니다.이에 반해 RP2040A는 각각의 핀 수가 다르기 때문에 RP80을 바로 대체할 수 없습니다.반대로 QFN-48 칩은 이제 60개의 GPIO를 가지고 있으며, 이 중 80개는 이제 ADC를 지원합니다.이 때문에 이제 두 개의 Minimal 보드가 있습니다.하나는 2350핀 디바이스용이고 다른 하나는 2354핀 디바이스용입니다.이러한 Minimal 보드는 주로 내부 플래시가 없는 부품(RP80)을 위해 설계되었지만, 온보드 플래시 메모리를 생략하거나 보조 플래시 디바이스로 사용하여(나중에 자세히 설명) 내부 플래시 디바이스(RPXNUMX)와 함께 설계를 쉽게 사용할 수 있습니다.두 보드 사이에는 QFN-XNUMX 버전이 추가 GPIO를 수용하기 위해 헤더 행이 더 길어서 보드가 더 크다는 사실 외에는 거의 차이가 없습니다.

패키지 외에도 RP235x 시리즈와 RP2040의 가장 큰 보드 수준 차이점은 전원 공급 장치입니다. RP235x 시리즈는 새로운 전원 핀과 다른 내부 레귤레이터를 갖추고 있습니다. RP100의 2040mA 선형 레귤레이터는 200mA 스위칭 레귤레이터로 대체되었으며, 따라서 매우 구체적인 회로가 필요하고 레이아웃에 대한 주의가 필요합니다. 레이아웃과 구성 요소 선택을 면밀히 따르는 것이 좋습니다. 이미 설계를 여러 번 반복해야 하는 고통을 겪었으므로 그럴 필요가 없기를 바랍니다.

그림 2. RP3B의 KiCad 2350D 렌더링 최소 디자인 example

디자인
미니멀 디자인의 의도는 다음과 같습니다.amples는 RP235x 시리즈를 사용하여 한 쌍의 간단한 보드를 만드는 것입니다. 이는 불필요하게 이국적인 PCB 기술을 사용하지 않고도 저렴하고 쉽게 제조할 수 있어야 합니다. 따라서 Minimal 보드는 일반적으로 사용 가능한 구성 요소를 사용하고 모두 보드의 상단에 장착되는 2층 디자인입니다. 크고 쉽게 손으로 납땜할 수 있는 구성 요소를 사용하는 것이 좋겠지만 QFN 칩의 작은 피치(0.4mm)는 모든 GPIO를 사용하려면 일부 0402(1005 미터법) 수동 구성 요소를 사용해야 함을 의미합니다. 적절한 납땜 인두를 사용하면 0402 구성 요소를 손으로 납땜하는 것이 그렇게 어렵지 않지만 전문 장비 없이 QFN을 납땜하는 것은 거의 불가능합니다.

다음 몇 섹션에서는 추가 회로가 무엇을 위한 것인지, 그리고 어떻게 해서 그런 선택을 하게 되었는지 설명하려고 합니다. 실제로는 패키지 크기별로 두 개의 별도 설계에 대해 이야기할 것이므로 최대한 간단하게 설명하려고 노력했습니다. 가능한 한 두 보드의 모든 구성 요소 참조는 동일하므로 U1, R1 등을 참조하는 경우 두 보드 모두에 동일하게 관련이 있습니다. 명백한 예외는 구성 요소가 한 보드에만 있는 경우입니다(모든 경우에서 이는 더 큰 80핀 변형에 있음). 해당 구성 요소는 QFN-80 설계에만 있습니다. 예를 들어ample, R13은 이 게시판에만 나타납니다.

2장. 권력

이번에 RP235x 시리즈와 RP2040의 전원 공급 장치는 다소 다르지만, 가장 단순한 구성에서도 여전히 3.3V와 1.1V의 두 가지 전원 공급 장치가 필요합니다. RP235x 시리즈는 성능이 더 높고 이전 모델보다 더 절약적(저전력 상태일 때)이기 때문에 동시에 더 많은 전력을 소모하므로 RP2040의 선형 레귤레이터는 스위칭 레귤레이터로 업그레이드되었습니다. 이를 통해 더 높은 전류(이전의 200mA에 비해 최대 100mA)에서 더 높은 전력 효율을 얻을 수 있습니다.

새로운 온칩 볼륨tag전자 레귤레이터

그림 3. 내부 레귤레이터 회로를 보여주는 개략도

RP2040의 선형 레귤레이터는 칩의 DVDD를 공급하기 위해 3.3V 입력과 1.1V 출력의 두 개의 핀을 가지고 있었습니다. 이번에 RP235x 시리즈의 레귤레이터는 다섯 개의 핀을 가지고 있으며 작동하려면 외부 구성 요소가 필요합니다. 사용성 측면에서 약간 후퇴한 것처럼 보이지만 스위칭 레귤레이터는 이점이 있습니다.tag더 높은 부하 전류에서 전력 효율이 더 높아짐.

이름에서 알 수 있듯이 레귤레이터는 3.3V 입력 볼륨을 연결하는 내부 트랜지스터를 빠르게 켜고 끕니다.tage(VREG_VIN)를 VREG_LX 핀에 연결하고 인덕터(L1)와 출력 커패시터(C7)의 도움으로 DC 출력 볼륨을 생성할 수 있습니다.tag입력에서 단계적으로 낮아진 e. VREG_FB 핀은 출력 볼륨을 모니터링합니다.tage, 스위칭 사이클의 켜짐/꺼짐 비율을 조정하여 필요한 볼륨을 보장합니다.tage는 유지됩니다. 큰 전류가 VREG_VIN에서 VREG_LX로 전환되므로 입력에 가까운 큰 커패시터(C6)가 필요하므로 3.3V 공급을 너무 많이 혼란시키지 않습니다. 이러한 큰 스위칭 전류에 대해 말하자면 레귤레이터에는 자체 접지 리턴 연결인 VREG_PGND도 함께 제공됩니다. VREG_VIN 및 VREG_LX와 마찬가지로 이 연결의 레이아웃이 중요하며 VREG_PGND는 주 GND에 연결해야 하지만 모든 큰 스위칭 전류가 나머지 GND를 너무 많이 방해하지 않고 PGND 핀으로 직접 리턴되도록 해야 합니다.

마지막 핀은 VREG_AVDD로, 레귤레이터 내부의 아날로그 회로에 전원을 공급하는데, 이는 노이즈에 매우 민감합니다.

그림 4. 레귤레이터의 PCB 레이아웃을 보여주는 개략적 단면도

최소 보드의 레귤레이터 레이아웃은 Raspberry Pi Pico 2의 레이아웃과 매우 유사합니다. 이 회로의 설계에는 많은 작업이 들어갔으며, 가능한 한 최상의 결과를 내기 위해 PCB를 여러 번 반복해야 했습니다. 이러한 구성 요소를 다양한 방식으로 배치하고 레귤레이터를 '작동'시킬 수 있지만(즉, 출력 볼륨을 생성)tage가 대략 적절한 수준이고 코드를 실행하기에 충분히 좋은 수준인 경우 레귤레이터가 제대로 작동하도록 하려면 정확히 적절한 방식으로 처리해야 한다는 것을 알게 되었으며, 여기서 만족스럽다는 말은 올바른 출력 볼륨을 생성하는 것을 의미합니다.tag다양한 부하 전류 조건에서.
이에 대한 실험을 수행하는 동안, 우리는 물리학의 불편한 세계를 항상 무시할 수는 없다는 사실을 상기시켜 다소 실망했습니다. 엔지니어로서 우리는 대체로 이를 정확히 시도하고 수행합니다. 구성 요소를 단순화하고 (종종) 중요하지 않은 물리적 속성을 무시하고 대신 우리가 관심 있는 속성에 집중합니다. 예를 들어ample, 간단한 저항기는 저항뿐만 아니라 인덕턴스 등도 있습니다. 우리의 경우, 인덕터가 자기장과 연관되어 있고, 중요한 것은 코일이 감긴 방향과 전류 흐름 방향에 따라 방향으로 방사된다는 것을 (다시) 발견했습니다. 또한 '완전히' 차폐된 인덕터가 여러분이 생각하는 것과 다르다는 것을 상기시켰습니다. 자기장은 상당히 감쇠되지만 일부는 여전히 빠져나갑니다. 인덕터가 '올바른 방향'이라면 레귤레이터 성능이 크게 향상될 수 있다는 것을 발견했습니다.
'잘못된 방향' 인덕터에서 방출되는 자기장이 레귤레이터 출력 커패시터(C7)를 방해하여 RP2350 내부의 제어 회로를 망가뜨립니다. 인덕터가 적절한 방향에 있고, 여기서 사용된 정확한 레이아웃과 구성 요소 선택이 있으면 이 문제는 사라집니다. 의심할 여지 없이 어떤 방향의 인덕터와도 작동할 수 있는 다른 레이아웃, 구성 요소 등이 있겠지만, 그렇게 하려면 훨씬 더 많은 PCB 공간을 사용할 가능성이 큽니다. 우리는 이 컴팩트하고 잘 작동하는 솔루션을 개발하고 개선하는 데 소요된 많은 엔지니어링 시간을 절약하기 위해 이 권장 레이아웃을 제공했습니다.
더욱 중요한 점은, 만약 당신이 우리의 전직을 사용하지 않기로 선택한다면,ample, 그럼 당신은 스스로 위험을 감수하고 그렇게 합니다. 우리가 이미 RP2040과 크리스털 회로에서 하는 것과 아주 비슷하게, 우리는 당신이 특정 부품을 사용하도록 주장합니다(글쎄요, 강력히 제안합니다)(이 문서의 크리스털 섹션에서 다시 그렇게 할 것입니다).
이러한 작은 인덕터의 방향성은 거의 보편적으로 무시되며, 코일 권선의 방향을 추론하는 것은 불가능하며, 또한 구성 요소의 릴을 따라 무작위로 분포됩니다. 더 큰 인덕터 케이스 크기는 종종 극성 표시가 있는 것을 볼 수 있지만, 우리가 선택한 0806(2016 미터법) 케이스 크기에서 적합한 것을 찾을 수 없었습니다. 이를 위해 우리는 Abracon과 협력하여 극성을 나타내는 점이 있는 3.3μH 부품을 생산했으며, 중요한 것은 모두 같은 방식으로 정렬된 릴로 제공했습니다. TBD는 유통업체에서 일반 대중에게 제공될 것입니다(또는 곧 제공될 것입니다). 앞서 언급했듯이 VREG_AVDD 전원은 노이즈에 매우 민감하므로 필터링이 필요합니다. VREG_AVDD는 약 200μA만 사용하므로 33Ω 및 4.7μF의 RC 필터가 적절하다는 것을 발견했습니다.
그럼, 요약하자면, 사용된 구성요소는 다음과 같습니다…
- C6, C7 및 C9 – 4.7μF(0402, 1005 미터법)
- L1 – Abracon TBD(0806, 2016 미터법)
- R3 – 33Ω(0402, 1005 미터법)
RP2350 데이터시트에는 레귤레이터 레이아웃 권장 사항에 대한 자세한 설명이 있습니다. 외부 구성 요소 및 PCB 레이아웃 요구 사항을 참조하세요.

입력 공급

이 설계의 입력 전원 연결은 Micro-USB 커넥터(그림 5에서 J1로 표시)의 5V VBUS 핀을 통해 이루어집니다. 이것은 전자 기기에 전원을 공급하는 일반적인 방법이며, RP2350에는 USB 기능이 있어 이 커넥터의 데이터 핀에 연결할 것이기 때문에 여기서는 의미가 있습니다. 이 설계에는 3.3V만 필요하므로(1.1V 공급은 내부에서 제공됨) 들어오는 5V USB 공급을 낮춰야 하며, 이 경우 다른 외부 볼륨을 사용해야 합니다.tage 레귤레이터, 이 경우 선형 레귤레이터(LDO라고도 함)입니다. 이전에 효율적인 스위칭 레귤레이터를 사용하는 것의 장점을 극찬했으므로 여기서도 사용하는 것이 현명한 선택이 될 수 있지만, 저는 단순함을 선택했습니다. 첫째, LDO를 사용하는 것이 거의 항상 더 쉽습니다. 어떤 크기의 인덕터를 사용해야 하는지 또는 출력 커패시터가 얼마나 큰지 알아내는 데 계산이 필요하지 않으며 레이아웃도 일반적으로 훨씬 더 간단합니다. 둘째, 여기서 마지막 한 방울의 전력을 절약하는 것이 목표가 아닙니다. 목표라면 스위칭 레귤레이터를 사용하는 것을 진지하게 고려할 것이고, exampRaspberry Pi Pico 2에서 그렇게 하는 것의 le입니다. 그리고 세 번째로, 저는 이전에 Minimal 보드의 RP2040 버전에서 사용했던 회로를 간단히 '빌려올' 수 있습니다. 여기서 선택한 NCP1117(U2)는 3.3V의 고정 출력을 가지고 있으며, 널리 사용 가능하며, 최대 1A의 전류를 제공할 수 있습니다. 이는 대부분의 설계에 충분할 것입니다. NCP1117의 데이터시트를 살펴보면 이 장치는 입력에 10μF 커패시터가 필요하고 출력(C1 및 C5)에 또 다른 커패시터가 필요하다는 것을 알 수 있습니다.

디커플링 커패시터

그림 6. RP2350 전원 공급 장치 입력을 보여주는 개략도 섹션tage 레귤레이터 및 디커플링 커패시터

전원 공급 설계의 또 다른 측면은 RP2350에 필요한 디커플링 커패시터입니다. 이는 두 가지 기본 기능을 제공합니다. 첫째, 전원 공급 노이즈를 걸러내고 둘째, RP2350 내부 회로가 짧은 시간에 사용할 수 있는 로컬 전하 공급을 제공합니다. 이를 통해 볼륨이 방지됩니다.tag전류 수요가 갑자기 증가할 때 바로 근처의 e 레벨이 너무 많이 떨어지는 것을 방지합니다. 이 때문에 디커플링을 전원 핀에 가깝게 배치하는 것이 중요합니다. 일반적으로 전원 핀당 100nF 커패시터를 사용하는 것이 좋지만, 몇 가지 경우 이 규칙에서 벗어납니다.

그림 7. RP2350 라우팅 및 디커플링을 보여주는 레이아웃 섹션

첫째, 모든 칩 핀을 장치에서 멀리 라우팅할 수 있는 충분한 공간을 확보하기 위해 사용할 수 있는 디커플링 커패시터의 양에 대해 타협해야 합니다. 이 설계에서 RP53A의 핀 54과 2350(RP68B의 핀 69과 2350)는 단일 커패시터(그림 12과 그림 7의 C6)를 공유합니다. 장치의 그쪽에는 공간이 많지 않고 레귤레이터의 구성 요소와 레이아웃이 우선하기 때문입니다.
이러한 공간 부족은 더 복잡하고 비싼 기술, 예를 들어 더 작은 구성 요소나 상단과 하단에 구성 요소가 있는 4층 PCB를 사용하면 어느 정도 극복할 수 있습니다. 이는 설계의 트레이드오프입니다. 복잡성과 비용을 줄였지만, 디커플링 커패시턴스가 적고 칩에서 최적보다 약간 더 멀리 떨어진 커패시터를 사용했습니다(이로 인해 인덕턴스가 증가함). 이는 설계가 작동할 수 있는 최대 속도를 제한하는 효과가 있을 수 있습니다.tag공급이 너무 시끄러워지고 허용되는 최소 볼륨 이하로 떨어질 수 있습니다.tag그러나 대부분의 응용 프로그램에서는 이러한 균형이 허용될 만합니다.

100nF 규칙의 또 다른 편차는 우리가 볼륨을 더욱 개선할 수 있도록 하기 위한 것입니다.tag레귤레이터 성능; 레귤레이터와 칩의 반대쪽에 배치되는 C4.7에 10μF를 사용하는 것이 좋습니다.

3장. 플래시 메모리

기본 플래시

그림 8. 기본 플래시 메모리와 USB_BOOT 회로를 보여주는 개략적 단면도

RP2350이 부팅하고 실행할 수 있는 프로그램 코드를 저장하려면 플래시 메모리, 구체적으로는 쿼드 SPI 플래시 메모리를 사용해야 합니다. 여기서 선택한 장치는 W25Q128JVS 장치(그림 3의 U8)로, 128Mbit 칩(16MB)입니다. 이것은 RP2350이 지원할 수 있는 가장 큰 메모리 크기입니다. 특정 애플리케이션에 그렇게 많은 저장 공간이 필요하지 않으면 대신 더 작고 저렴한 메모리를 사용할 수 있습니다.
이 데이터버스는 매우 높은 주파수일 수 있고 정기적으로 사용되므로 RP2350의 QSPI 핀은 신호 무결성을 유지하고 주변 회로의 크로스토크를 줄이기 위해 짧은 연결을 사용하여 플래시에 직접 연결해야 합니다. 크로스토크는 한 회로 네트의 신호가 원치 않는 볼륨을 유도할 수 있는 곳입니다.tag이웃 회로에 연결되어 있어 오류가 발생할 가능성이 있습니다.

QSPI_SS 신호는 특별한 경우입니다. 플래시에 직접 연결되지만 두 개의 저항(사실 네 개지만 나중에 설명하겠습니다)도 연결되어 있습니다. 첫 번째(R1)는 3.3V 전원에 대한 풀업입니다. 플래시 메모리는 칩 선택 입력이 동일한 볼륨이어야 합니다.tage는 장치에 전원이 공급될 때 자체 3.3V 공급 핀으로 사용되며, 그렇지 않으면 올바르게 작동하지 않습니다. RP2350에 전원이 공급되면 QSPI_SS 핀은 자동으로 풀업으로 기본 설정되지만 스위치 온 중에 QSPI_SS 핀의 상태를 보장할 수 없는 짧은 시간이 있습니다. 풀업 저항을 추가하면 이 요구 사항이 항상 충족됩니다. R1은 회로도에서 DNF(적합하지 않음)로 표시되어 있는데, 이 특정 플래시 장치에서는 외부 풀업이 불필요하다는 것을 알게 되었기 때문입니다. 그러나 다른 플래시를 사용하는 경우 여기에 10kΩ 저항을 삽입하는 것이 중요해질 수 있으므로, 그냥 대비해서 포함시켰습니다.
두 번째 저항(R6)은 1kΩ 저항으로, 'USB_BOOT'라는 라벨이 붙은 푸시 버튼(SW1)에 연결되어 있습니다. 이는 QSPI_SS 핀이 '부트 스트랩'으로 사용되기 때문입니다. RP2350은 부팅 시퀀스 동안 이 I/O의 값을 확인하고, 값이 논리 0이면 RP2350은 BOOTSEL 모드로 돌아갑니다. 이 모드에서 RP2350은 USB 대용량 저장 장치로 표시되고 코드를 직접 복사할 수 있습니다. 간단히 버튼을 누르면 QSPI_SS 핀을 접지로 당긴 후 장치가 재설정되면(예: RUN 핀을 토글하여) RP2350은 플래시의 내용을 실행하려고 하지 않고 BOOTSEL 모드에서 다시 시작합니다. 이러한 저항 R2와 R6(R9와 R10도 해당)은 플래시 칩에 가깝게 배치해야 신호에 영향을 줄 수 있는 추가 길이의 구리 트랙을 피할 수 있습니다.
위의 모든 내용은 내부 플래시가 없는 RP2350에 구체적으로 적용됩니다. 물론 RP2354 디바이스에는 내부 2MB 플래시 메모리가 있으므로 외부 U3 메모리가 필요하지 않으므로 U3를 회로도에서 안전하게 제거하거나 그냥 비워 둘 수 있습니다. 두 경우 모두 USB_BOOT 스위치를 QSPI_SS에 연결하여 USB 부팅 모드로 전환할 수 있도록 해야 합니다.

2차 플래시 또는 PSRAM

RP235x 시리즈는 이제 동일한 QSPI 핀을 사용하는 두 번째 메모리 장치를 지원하며, GPIO는 추가 칩 선택을 제공합니다. 따라서 RP2354(내부 플래시가 있음)를 사용하는 경우 U3를 보조 플래시로 사용하거나 PSRAM 장치로 교체할 수도 있습니다. 이를 위해 QSPI_SS를 U3에서 분리하고 대신 적절한 GPIO에 연결해야 합니다. 칩 선택(XIP_CS1n)이 가능한 가장 가까운 GPIO는 GPIO0이므로 R0에서 10Ω을 제거하고 R9에 장착하면 온칩 플래시 외에도 U3에 액세스할 수 있습니다. 이점을 최대한 활용하려면tag이 기능의 경우 플래시가 없는 RP2350 부품이 이점을 얻을 수 있도록 외부 메모리 장치가 두 개 있으며, RP2350B의 두 개의 Minimal 보드 중 더 큰 보드에는 추가 메모리 칩을 위한 옵션 풋프린트(U4)가 포함되어 있습니다.

그림 9. 옵션 보조 메모리 장치를 보여주는 개략적 단면도

이 장치를 사용하려면 분명히 채워야 하며 R11(0Ω)과 R13(10KΩ)도 채워야 합니다. R11을 추가하면 GPIO0(XIP_CS1n 신호)이 두 번째 메모리의 칩 선택에 연결됩니다. 이번에는 칩 선택 핀의 풀업이 반드시 필요합니다. GPIO0의 기본 상태는 전원이 켜질 때 낮게 풀려 플래시 장치가 고장나기 때문입니다. C22도 U4에 대한 로컬 전원 공급 디커플링을 제공하는 데 필요합니다.

지원되는 플래시 칩
바닥에서 두 번째 s를 추출하는 데 사용되는 초기 플래시 프로브 시퀀스tag플래시에서 e는 03비트 주소 지정과 약 24MHz의 직렬 클록을 사용하는 1h 직렬 읽기 명령을 사용합니다. 클록 극성과 클록 위상의 네 가지 조합을 반복적으로 순환하여 유효한 두 번째 s를 찾습니다.tagCRC32 체크섬.
두 번째 s로서tage는 동일한 03h 직렬 읽기 명령을 사용하여 실행 위치에서 실행을 자유롭게 구성할 수 있으며, RP2350은 03비트 주소 지정을 사용하여 24h 직렬 읽기를 지원하는 모든 칩과 함께 캐시된 플래시 실행 위치에서 실행을 수행할 수 있으며, 여기에는 대부분의 25 시리즈 플래시 장치가 포함됩니다. SDK는 ex를 제공합니다.amp초 stage는 CPOL=0, CPHA=0입니다. https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. 하단의 루틴을 사용하여 플래시 프로그래밍을 지원하려면 장치가 다음 명령에도 응답해야 합니다.

02h 256바이트 페이지 프로그램
05h 상태 레지스터 읽기
06h 쓰기 가능 래치 설정

20h 4kB 섹터 지우기

RP2350은 또한 다양한 듀얼 SPI 및 QSPI 액세스 모드를 지원합니다. 예를 들어amp르, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S RP25이 명령 접두사 없이 쿼드 IO 주소를 전송하고 플래시가 쿼드 IO 데이터로 응답하는 쿼드 IO 연속 읽기 모드를 위한 Winbond W2350Q 시리즈 장치를 구성합니다.

플래시 장치가 위에서 언급한 Winbond 연속 읽기 모드와 같이 표준 직렬 명령에 응답하지 않는 플래시 XIP 모드에서는 약간의 주의가 필요합니다. 이는 RP2350이 재설정되었지만 플래시 장치가 전원을 껐다가 다시 켜지지 않으면 문제가 발생할 수 있습니다. 플래시가 부트롬의 플래시 프로브 시퀀스에 응답하지 않기 때문입니다. 부트롬은 03h 직렬 읽기를 실행하기 전에 항상 다음과 같은 고정 시퀀스를 실행합니다. 이는 다양한 플래시 장치에서 XIP를 중단하기 위한 최선의 노력 시퀀스입니다.

CSn=1, IO[3:0]=4'b0000(경합을 피하기 위한 풀다운을 통해), ×32 클럭 발행
CSn=0, IO[3:0]=4'b1111(경합을 피하기 위한 풀업을 통해), ×32 클록 발행
CSn=1

CSn=0, MOSI=1'b1(low-Z 구동, 다른 모든 I/O Hi-Z), ×16 클록 발행

선택한 장치가 연속 읽기 모드에서 이 시퀀스에 응답하지 않으면 각 전송이 직렬 명령으로 시작되는 상태를 유지해야 합니다. 그렇지 않으면 RP2350은 내부 재설정 후 복구할 수 없습니다.
QSPI에 대한 자세한 내용은 RP2350 데이터시트의 QSPI 메모리 인터페이스(QMI)를 참조하세요.

4장. 수정 발진기

그림 10. 수정 발진기와 부하 커패시터를 보여주는 개략도

엄밀히 말해서, RP2350은 자체 내부 발진기를 가지고 있기 때문에 실제로 외부 클록 소스가 필요하지 않습니다. 그러나 이 내부 발진기의 주파수는 잘 정의되거나 제어되지 않으며 칩마다 다르고 공급 볼륨도 다릅니다.tages 및 온도의 경우 안정적인 외부 주파수 소스를 사용하는 것이 좋습니다. 정확한 주파수에 의존하는 애플리케이션은 외부 주파수 소스 없이는 불가능하며 USB가 주요 ex입니다.amp르.
외부 주파수 소스를 제공하는 방법은 두 가지가 있습니다. 즉, CMOS 출력(IOVDD 볼륨의 사각파)을 제공하는 클록 소스 제공tage) XIN 핀에 연결하거나 12MHz 크리스털을 사용하여 연결
XIN과 XOUT. 여기서는 크리스털을 사용하는 것이 선호되는 옵션인데, 둘 다 비교적 저렴하고 매우 정확하기 때문입니다.

이 설계에 선택된 크리스털은 ABM8-272-T3(그림 1의 Y10)입니다. 이것은 Raspberry Pi Pico 및 Raspberry Pi Pico 12에서 사용된 것과 동일한 2MHz 크리스털입니다. 크리스털 자체를 손상시키지 않고 모든 조건에서 클록이 빠르게 시작되도록 하기 위해 이 크리스털을 수반되는 회로와 함께 사용하는 것을 적극 권장합니다. 크리스털의 주파수 허용 오차는 30ppm으로 대부분의 애플리케이션에 충분해야 합니다. 주파수 허용 오차 +/-30ppm과 함께 최대 ESR은 50Ω이고 부하 커패시턴스는 10pF이며, 둘 다 수반되는 구성 요소의 선택에 영향을 미쳤습니다.
수정이 원하는 주파수에서 진동하려면 제조업체가 수정이 그렇게 하는 데 필요한 부하 용량을 지정하며 이 경우 10pF입니다. 이 부하 용량은 수정의 양쪽에 접지(C3 및 C4)에 동일한 값의 커패시터 두 개를 배치하여 달성됩니다. 수정의 지점에서 view, 이 커패시터는 두 단자 사이에 직렬로 연결됩니다. 기본 회로 이론에 따르면 이들이 결합되어 (C3*C4)/(C3+C4)의 커패시턴스를 제공하고 C3=C4이므로 단순히 C3/2가 됩니다. 이 예제에서ample, 우리는 15pF 커패시터를 사용했으므로 직렬 조합은 7.5pF입니다. 이 의도적인 부하 커패시턴스 외에도 PCB 트랙과 RP2350의 XIN 및 XOUT 핀에서 얻은 의도치 않은 추가 커패시턴스 또는 기생 커패시턴스에 대한 값도 추가해야 합니다. 여기에 3pF 값을 가정하고, 이 커패시턴스는 C3 및 C4와 병렬이므로 간단히 더하여 총 부하 커패시턴스를 10.5pF로 만들 수 있으며, 이는 10pF의 목표에 충분히 가깝습니다. 보시다시피 PCB 트레이스의 기생 커패시턴스는 요인이므로 크리스털을 뒤집지 않고 의도한 대로 진동하지 않도록 작게 유지해야 합니다. 레이아웃을 가능한 한 짧게 유지하려고 노력하세요.
두 번째 고려 사항은 크리스털의 최대 ESR(등가 직렬 저항)입니다. 우리는 최대 50Ω의 장치를 선택했습니다. 1kΩ 직렬 저항(R2)과 함께 사용하면 3.3V의 IOVDD 레벨을 사용할 때 크리스털이 과도하게 구동되어 손상되는 것을 방지하는 데 좋은 값이라는 것을 알았기 때문입니다. 그러나 IOVDD가 3.3V 미만이면 XIN/XOUT 핀의 구동 전류가 감소하고 amp수정의 광도가 낮거나 전혀 진동하지 않을 수도 있습니다. 이 경우 더 작은 직렬 저항 값을 사용해야 합니다. 여기에 표시된 수정 회로와 다르거나 3.3V가 아닌 IOVDD 레벨을 사용하는 경우 수정이 모든 조건에서 진동하고 애플리케이션에 문제를 일으키지 않을 만큼 충분히 빠르게 시작되는지 확인하기 위해 광범위한 테스트가 필요합니다.

추천하는 크리스털

RP2350을 사용한 오리지널 디자인의 경우 Abracon ABM8-272-T3을 사용하는 것이 좋습니다.ample, 최소한의 디자인 외에도ample, Raspberry Pi Pico 2 데이터시트 및 Pico 2 설계의 부록 B에 있는 Pico 2 보드 개략도를 참조하세요. files.
일반적인 작동 온도 범위에서 최상의 성능과 안정성을 위해 Abracon ABM8-272-T3를 사용하세요. Abracon이나 공인 리셀러에서 ABM8-272-T3를 직접 공급받을 수 있습니다. Pico 2는 다음 사양을 갖춘 ABM8-272-T3에 맞게 특별히 조정되었습니다.

비슷한 사양의 크리스털을 사용하더라도 안정성을 보장하려면 다양한 온도 범위에서 회로를 테스트해야 합니다.
수정 발진기는 IOVDD vol에서 전원을 공급받습니다.tage. 그 결과, Abracon 수정과 그 특정 damping 저항은 3.3V 작동에 맞게 조정됩니다. 다른 IO 볼륨을 사용하는 경우tag다시 조정해야 합니다.
수정 매개변수가 변경되면 수정 회로에 연결된 모든 구성 요소가 불안정해질 위험이 있습니다.

Abracon 또는 리셀러로부터 추천하는 크리스털을 직접 공급받을 수 없는 경우 애플리케이션@라즈베리파이.com.

5장. IO

USB
그림 11. RP2350의 USB 핀과 직렬 종단을 보여주는 개략도

RP2350은 소프트웨어에 따라 호스트 또는 장치로 풀 스피드(FS) 또는 로우 스피드(LS) USB에 사용할 수 있는 두 개의 핀을 제공합니다. 이미 논의했듯이 RP2350은 USB 대용량 저장 장치로도 부팅할 수 있으므로 이러한 핀을 USB 커넥터(그림 1의 J5)에 연결하는 것이 합리적입니다. RP2350의 USB_DP 및 USB_DM 핀은 I/O에 내장되어 있으므로 추가 풀업 또는 풀다운(속도, FS 또는 LS, 호스트 또는 장치인지 여부를 나타내는 데 필요)이 필요하지 않습니다. 그러나 이러한 I/O는 USB 임피던스 사양을 충족하기 위해 칩 근처에 배치된 27Ω 시리즈 종단 저항(그림 7의 R8 및 R11)이 필요합니다.
RP2350은 최대 속도 데이터 전송 속도(12Mbps)로 제한되어 있지만 전송 라인(칩을 커넥터에 연결하는 구리 트랙)의 특성 임피던스가 다음과 같아지도록 해야 합니다.
90Ω의 USB 사양(차등 측정). 이와 같은 1mm 두께의 보드에서 USB_DP와 USB_DM에 0.8mm 너비의 트랙을 사용하고 그 사이에 0.15mm의 간격을 두면 약 90Ω의 차등 특성 임피던스를 얻을 수 있습니다. 이는 신호가 이러한 전송 라인을 따라 가능한 한 깨끗하게 이동하여 볼륨을 최소화할 수 있도록 하기 위한 것입니다.tage 반사는 신호 무결성을 감소시킬 수 있습니다. 이러한 전송 라인이 제대로 작동하려면 이러한 라인 바로 아래에 접지가 있는지 확인해야 합니다. 트랙의 전체 길이를 따라 뻗어 있는 단단하고 끊기지 않는 접지 구리 영역입니다. 이 설계에서는 하단 구리 층의 거의 전체가 접지에 사용되었으며 USB 트랙이 접지만 통과하도록 특별히 주의했습니다. 빌드에 1mm보다 두꺼운 PCB를 선택한 경우 두 가지 옵션이 있습니다. 트랙과 아래의 접지 사이의 더 큰 거리를 보상하기 위해 USB 전송 라인을 다시 엔지니어링할 수도 있고(물리적으로 불가능할 수 있음) 무시하고 최선을 바랄 수도 있습니다. USB FS는 매우 관대할 수 있지만 마일리지는 다를 수 있습니다. 많은 애플리케이션에서 작동할 가능성이 있지만 USB 표준을 준수하지 않을 가능성이 큽니다.

I/O 헤더

그림 12. QFN2.54 버전의 60mm I/O 헤더를 보여주는 개략적 단면도

이미 언급한 USB 커넥터 외에도 보드의 양쪽에 각각 하나씩, 2.54mm 듀얼 행 헤더(그림 2의 J3 및 J12)가 있으며, 나머지 I/O가 여기에 연결되었습니다. RP30A에는 2350개의 GPIO가 있는 반면 RP48B에는 2350개의 GPIO가 있으므로 이 버전의 Minimal 보드의 헤더는 추가 핀을 허용하기 위해 더 큽니다(그림 13 참조).
이것은 특정 용도를 염두에 두지 않은 일반적인 용도의 설계이므로 사용자가 원하는 대로 I/O를 연결할 수 있도록 제공되었습니다. 각 헤더의 안쪽 핀 행은 I/O이고 바깥쪽 행은 모두 접지에 연결됩니다. I/O 커넥터에 많은 접지를 포함하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 낮은 임피던스 접지를 유지하고 전류가 이동하는 잠재적인 귀환 경로를 충분히 제공하는 데 도움이 됩니다.
I/O 연결. 이는 빠르게 스위칭되는 신호의 귀환 전류로 인해 발생할 수 있는 전자기 간섭을 최소화하는 데 중요합니다. 회로를 완성하기 위해 길고 루핑 경로를 취합니다.

두 헤더는 모두 동일한 2.54mm 그리드에 있으므로 이 보드를 브레드보드와 같은 다른 것에 연결하기가 더 쉽습니다. 브레드보드에 장착하기 편리하도록 접지 연결의 바깥쪽 행을 없애고 이중 행 헤더 대신 단일 행 헤더만 장착하는 것을 고려할 수 있습니다.

그림 13. QFN2.54 버전의 80mm I/O 헤더를 보여주는 개략적 단면도

디버그 커넥터

그림 14. SWD 디버그를 위한 옵션 JST 커넥터를 보여주는 개략적 단면도

온칩 디버깅의 경우 RP2350의 SWD 인터페이스에 연결할 수 있습니다. SWD와 SWCLK의 두 핀은 2.54mm 헤더인 J3에서 사용할 수 있으므로 선택한 디버그 프로브를 쉽게 연결할 수 있습니다. 여기에 추가로 Raspberry Pi 디버그 프로브에 쉽게 연결할 수 있는 옵션 JST 헤더를 포함했습니다. 이것을 사용할 필요는 없습니다. 소프트웨어를 디버깅하려는 경우 2.54mm 헤더로 충분하지만 그렇게 하는 것이 더 편리합니다. 보드 가장자리에 있지 않더라도 모양이 마음에 들어서 수평 커넥터를 선택했지만 약간 다른 풋프린트를 가진 수직 커넥터도 사용할 수 있습니다.

버튼
Minimal 디자인은 이제 RP240 버전에 없었던 버튼이 하나가 아니라 두 개로 늘어났습니다. 하나는 이전에 논의했듯이 USB 부팅 선택을 위한 버튼이지만 두 번째는 RUN 핀에 연결된 '재설정' 버튼입니다. 이 중 어느 것도 꼭 필요한 것은 아니지만(USB 부팅 모드가 필요한 경우 BOOTSEL 버튼을 헤더나 유사한 것으로 교체해야 함) 공간이나 비용이 문제인 경우 제거할 수 있지만, RP2350을 사용하는 것을 훨씬 더 즐거운 경험으로 만들어줍니다.