Raspberry Pi SC1631 Raspberry mikrovaldiklio naudojimo instrukcija

1 skyrius: Įvadas
RP2350 serija siūlo skirtingas paketo parinktis, palyginti su RP2040 serija. RP2350A ir RP2354A yra QFN-60 pakete, atitinkamai be ir su vidine „flash“ atmintimi, o RP2354B ir RP2350B yra QFN-80 pakete su „flash“ atmintimi ir be jos.

2 skyrius: Galia
RP2350 serija turi naują lusto perjungimo tūrįtage reguliatorius su penkiais kaiščiais. Šio reguliatoriaus veikimui reikalingi išoriniai komponentai, tačiau, palyginti su linijiniu RP2040 serijos reguliatoriumi, jis užtikrina didesnį energijos vartojimo efektyvumą esant didesnėms apkrovos srovėms. Atkreipkite dėmesį į triukšmo jautrumą VREG_AVDD kaištyje, kuris tiekia analoginę grandinę.

Dažnai užduodami klausimai (DUK)

K: Koks yra pagrindinis skirtumas tarp RP2350A ir RP2350B?
A: Pagrindinis skirtumas yra vidinės „flash“ atminties buvimas. RP2350A neturi vidinės „flash“ atminties, o RP2350B turi.
Kl.: Kiek smeigtukų turi ttagAr RP2350 serijos reguliatorius turi?
A: ttagRP2350 serijos reguliatorius turi penkis kaiščius.

Aparatūros projektavimas su RP2350 Naudojant RP2350 mikrovaldiklius plokštėms ir gaminiams kurti

Kolofonas

Ši dokumentacija yra licencijuota pagal Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-ND). Sukūrimo data: 2024-08-08 Sukūrimo versija: c0acc5b-clean
Teisinis atsakomybės atsisakymo pranešimas

RASPBERRY PI PRODUKTŲ TECHNINIUS IR PATIKIMUMO DUOMENYS (ĮSKAITANT DUOMENŲ LAPUS), KAIP KARTAS KARTAS PAKEITIMAI („IŠTEKLIAI“), TEIKIA „RASPBERRY PI LTD“ („RPL“) „TOKIAI, KOKIA YRA“ IR JOKIŲ AIŠKIŲ, NEREIKIAMŲ AR NUMANOMŲ NUOMONĖS GARANTIJŲ DĖL TINKAMUMO PARDUOTI IR TINKAMUMO TAM TAM TAM TIKRAI ATSAKOMYBĖS. IKI DIDŽIAUSIOS TAIKOMOS TEISĖS LEIDŽIAMO DYDŽIO RPL JOKIU ATVEJU NEATSAKO UŽ JOKIĄ TIESIOGIĄ, NETIESIOGINĘ, ATTITINKĄ, SPECIALIĄJĄ, PAvyzdinę ARBA IŠSEKESĘ ŽALĄ (ĮSKAITANT PASLAUGŲ PASLAUGŲ NAUDOJIMĄ, BET NEAPSIribodama, , DUOMENYS , Arba pelno; DĖL TOKIOS ŽALOS.
RPL pasilieka teisę bet kuriuo metu ir be papildomo įspėjimo atlikti bet kokius IŠTEKLIŲ ar bet kurių juose aprašytų produktų patobulinimus, patobulinimus, pataisymus ar bet kokius kitus pakeitimus.
IŠTEKLIAI skirti kvalifikuotiems naudotojams, turintiems tinkamą projektavimo žinių lygį. Vartotojai yra išimtinai atsakingi už savo IŠTEKLIŲ pasirinkimą ir naudojimą bei bet kokį juose aprašytų produktų pritaikymą. Vartotojas sutinka atlyginti ir saugoti RPL visus įsipareigojimus, išlaidas, žalą ar kitus nuostolius, kylančius dėl jo naudojimosi IŠTEKLIAIS.

RPL suteikia naudotojams leidimą naudoti IŠTEKLIUS tik kartu su Raspberry Pi produktais. Bet koks kitas IŠTEKLIŲ naudojimas yra draudžiamas. Jokiai kitai RPL ar kitoms trečiųjų šalių intelektinės nuosavybės teisėms licencija nesuteikiama.
DIDelės RIZIKOS VEIKLA. Raspberry Pi produktai nėra sukurti, pagaminti ar skirti naudoti pavojingose aplinkose, kurioms reikalingas saugus veikimas, pvz., naudojant branduolinius įrenginius, orlaivių navigacijos ar ryšių sistemas, oro eismo valdymą, ginklų sistemas arba saugai svarbias programas (įskaitant gyvybės palaikymą). sistemos ir kiti medicinos prietaisai), kuriuose gaminių gedimas gali tiesiogiai sukelti mirtį, sužalojimą arba didelę žalą aplinkai („Didelės rizikos veikla“). RPL konkrečiai atsisako bet kokios tiesioginės ar numanomos tinkamumo didelės rizikos veiklai garantijos ir neprisiima atsakomybės už Raspberry Pi produktų naudojimą ar įtraukimą į didelės rizikos veiklą.

Raspberry Pi produktai tiekiami pagal RPL standartines sąlygas. RPL teikiami IŠTEKLIAI neplečia ar kitaip nekeičia RPL standartinių sąlygų, įskaitant, bet neapsiribojant, jose išreikštus atsisakymus ir garantijas.

1 skyrius. Įvadas

1 pav. KiCad 3D atvaizdavimas RP2350A Minimalus dizainas pvzample

Kai pirmą kartą pristatėme Raspberry Pi RP2040, taip pat išleidome minimalaus dizaino buv.ample ir pridedamas vadovas Aparatūros projektavimas su RP2040, kuriame, tikimasi, paaiškinta, kaip RP2040 galima naudoti paprastoje plokštėje ir kodėl buvo pasirinkti įvairūs komponentai. Pasirodžius RP235x serijai, laikas iš naujo peržiūrėti originalų RP2040 Minimal dizainą ir jį atnaujinti, kad būtų atsižvelgta į naujas funkcijas, taip pat į kiekvieną paketo variantą; RP2350A su QFN-60 paketu ir RP2350B, kuris yra QFN-80. Vėlgi, šie dizainai yra Kicad (7.0) formatu ir juos galima atsisiųsti (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

Minimali lenta
Originali Minimal plokštė buvo bandymas sukurti paprastą etaloninį dizainą, naudojant minimalų išorinių komponentų kiekį, reikalingą RP2040 paleidimui ir vis dar turint visą IO atvirą ir prieinamą. Jį iš esmės sudarė maitinimo šaltinis (nuo 5 V iki 3.3 V linijinis reguliatorius), kristalų generatorius, „flash“ atmintis ir IO jungtys (mikro USB lizdas ir GPIO antraštės). Naujosios RP235x serijos Minimal plokštės iš esmės yra tokios pačios, tačiau dėl naujos techninės įrangos reikia atlikti kai kuriuos pakeitimus. Be to, nepaisant to, kad šiek tiek prieštarauju minimaliam dizaino pobūdžiui, pridėjau keletą mygtukų, skirtų paleisti ir paleisti, kartu su atskira SWD antrašte, kuri šį kartą turėtų reikšti daug mažiau varginančių derinimo patirtį. Šių mygtukų dizainui griežtai tariant nereikia, signalai vis tiek yra antraštėse ir jų galima praleisti, jei esate ypač sąmoningas dėl išlaidų ar vietos arba turite mazochistinių tendencijų.

RP2040 vs RP235x serija
Ryškiausias pokytis yra pakuotėse. RP2040 yra 7x7 mm QFN-56, o RP235x seriją šiuo metu sudaro keturi skirtingi elementai. Yra du įrenginiai, turintys tą patį QFN-60 paketą; RP2350A, kuriame nėra vidinės „flash“ atminties, ir RP2354A, kuriame yra. Panašiai, QFN-80 taip pat yra dviejų skonių; RP2354B su blykste ir RP2350B be. QFN-60 įrenginiai ir originalus RP2040 turi bendrą paveldątage.

Kiekvienas iš jų turi 30 GPIO, iš kurių keturi taip pat yra prijungti prie ADC ir yra 7x7 mm dydžio. Nepaisant to, RP2350A nėra RP2040 pakaitalas, nes kiekvieno kaiščių skaičius skiriasi. Priešingai, QFN-80 lustai dabar turi 48 GPIO, o aštuoni iš jų dabar yra ADC. Dėl šios priežasties dabar turime dvi Minimalines plokštes; vienas skirtas 60 kontaktų įrenginiams ir vienas 80. Šios Minimal plokštės pirmiausia skirtos dalims be vidinės blykstės (RP2350), tačiau konstrukcijas galima lengvai naudoti su vidiniais blykstės įrenginiais (RP2354), tiesiog praleidžiant integruotą blykstę. atmintį arba netgi naudoti ją kaip antrinį „flash“ įrenginį (apie tai vėliau). Tarp dviejų plokščių nėra daug skirtumų, išskyrus tai, kad QFN-80 versijoje yra ilgesnės antraštės eilės, kad tilptų papildomas GPIO, todėl plokštė yra didesnė.

Be pakuotės, didžiausias plokštės lygio skirtumas tarp RP235x serijos ir RP2040 yra maitinimo šaltiniai. RP235x serija turi keletą naujų maitinimo kaiščių ir kitokį vidinį reguliatorių. 100 mA linijinis RP2040 reguliatorius buvo pakeistas 200 mA perjungimo reguliatoriumi, todėl jam reikia tam tikros labai specifinės grandinės, o išdėstymui reikia skirti daug dėmesio. Labai rekomenduojama atidžiai sekti mūsų išdėstymo ir komponentų pasirinkimą; mes jau išgyvenome skausmą, kai reikėjo atlikti keletą dizaino pakartojimų, todėl tikimės, kad jums to nereikės.

2 pav. KiCad 3D atvaizdavimas RP2350B Minimalus dizainas pvzample

Dizainas
Minimalaus dizaino tikslas, pvzamples yra sukurti porą paprastų plokščių naudojant RP235x seriją, kurios turėtų būti pigiai ir lengvai pagaminamos, nenaudojant bereikalingai egzotiškų PCB technologijų. Todėl Minimal plokštės yra 2 sluoksnių dizaino, naudojant komponentus, kurie turėtų būti plačiai prieinami ir sumontuoti viršutinėje plokštės pusėje. Nors būtų puiku naudoti didelius, lengvai rankomis lituojamus komponentus, mažas QFN lustų žingsnis (0.4 mm) reiškia, kad kai kurių 0402 (1005 metrinių) pasyviųjų komponentų naudojimas yra neišvengiamas, jei bus naudojami visi GPIO. Nors rankomis lituoti 0402 komponentus nėra per daug sudėtinga naudojant tinkamą lituoklį, be specialios įrangos lituoti QFN yra beveik neįmanoma.

Kituose skyriuose pabandysiu paaiškinti, kam skirta papildoma grandinė ir, tikiuosi, kaip mes padarėme pasirinkimus. Kadangi iš tikrųjų kalbėsiu apie du atskirus dizainus, po vieną kiekvienam pakuotės dydžiui, stengiausi, kad viskas būtų kuo paprastesnė. Kiek įmanoma, visos dviejų plokščių komponentų nuorodos yra identiškos, taigi, jei kalbu apie U1, R1 ir tt, tai vienodai aktualu abiem plokštėms. Akivaizdi išimtis yra tada, kai komponentas yra tik vienoje iš plokščių (visais atvejais tai bus didesniame 80 kontaktų variante), tada aptariamas komponentas bus tik ant QFN-80 dizaino; pvzample, R13 rodomas tik šioje lentoje.

2 skyrius. Galia

RP235x serijos ir RP2040 maitinimo šaltiniai šį kartą šiek tiek skiriasi, nors paprasčiausia konfigūracija vis tiek reikalauja dviejų maitinimo šaltinių – 3.3 V ir 1.1 V. RP235x serija tuo pat metu reikalauja daugiau energijos, nes yra našesnė, o taip pat taupesnė (kai yra mažos galios būsena) nei pirmtakas, todėl RP2040 linijinis reguliatorius buvo atnaujintas su perjungimo reguliatoriumi. Tai leidžia mums padidinti energijos vartojimo efektyvumą esant didesnėms srovėms (iki 200 mA, palyginti su 100 mA anksčiau).

Naujas lustas, ttage reguliatorius

3 pav. Scheminė dalis, kurioje parodyta vidinė reguliatoriaus grandinė

Linijinis RP2040 reguliatorius turėjo du kaiščius, 3.3 V įvestį ir 1.1 V išvestį, skirtą lusto DVDD tiekimui. Šį kartą RP235x serijos reguliatorius turi penkis kaiščius ir jam reikia tam tikrų išorinių komponentų, kad jis veiktų. Nors tai atrodo šiek tiek atgal, kalbant apie patogumą, perjungimo reguliatorius turi pranašumątage būti efektyvesniems esant didesnėms apkrovos srovėms.

Kaip rodo pavadinimas, reguliatorius greitai įjungia ir išjungia vidinį tranzistorių, jungiantį 3.3 V įvesties tūrįtage (VREG_VIN) prie VREG_LX kaiščio, o su induktoriaus (L1) ir išėjimo kondensatoriaus (C7) pagalba gali sukurti nuolatinės srovės išėjimo tūrį.tage, kuris buvo sumažintas nuo įvesties. VREG_FB kaištis stebi išvesties tūrįtage, ir sureguliuoja perjungimo ciklo įjungimo/išjungimo santykį, kad būtų užtikrintas reikiamas tūrio lygistage yra išlaikomas. Kadangi didelės srovės perjungiamos iš VREG_VIN į VREG_LX, reikalingas didelis kondensatorius (C6) arti įvesties, todėl 3.3 V maitinimo per daug nesuardome. Kalbant apie šias dideles perjungimo sroves, reguliatorius taip pat turi savo įžeminimo grąžinimo jungtį VREG_PGND. Panašiai su VREG_VIN ir VREG_LX, šios jungties išdėstymas yra labai svarbus, ir nors VREG_PGND turi prisijungti prie pagrindinio GND, tai turi būti padaryta taip, kad visos didelės perjungimo srovės grįžtų tiesiai į PGND kaištį, netrukdydami likusiai GND per daug.

Paskutinis kaištis yra VREG_AVDD, kuris tiekia analoginę grandinę reguliatoriuje ir yra labai jautrus triukšmui.

4 pav. Scheminis skyrius, kuriame parodytas reguliatoriaus PCB išdėstymas

Reguliatoriaus išdėstymas ant minimalių plokščių labai panašus į Raspberry Pi Pico 2. Kuriant šią grandinę buvo įdėta daug darbo, reikia daug kartoti PCB, kad ji būtų kuo geresnė. gali. Nors šiuos komponentus galite sudėti įvairiais būdais ir vis tiek priversti reguliatorių „veikti“ (ty sukurti išvesties tūrįtage apytiksliai tinkamu lygiu, pakankamai gerai, kad jis veiktų kodą), nustatėme, kad mūsų reguliatorius turi būti elgiamasi tiksliai, kad jis liktų laimingas, o sakydamas laimingas turiu galvoje tinkamo išvesties tūrio kūrimą.tage esant įvairioms apkrovos srovės sąlygoms.
Atlikdami savo eksperimentus, kiek nusivylėme primindami, kad nepatogaus fizikos pasaulio ne visada galima ignoruoti. Mes, kaip inžinieriai, daugiausia stengiamės ir daryti būtent tai; supaprastinti komponentus, ignoruoti (dažnai) nereikšmingas fizines savybes ir sutelkti dėmesį į mus dominančią savybę. Pavyzdžiui,amppaprastas rezistorius turi ne tik varžą, bet ir induktyvumą ir pan. Mūsų atveju (iš naujo) atradome, kad induktyvumo ritės turi su jais susijusį magnetinį lauką, o svarbiausia – spinduliuoja ta kryptimi, kuri priklauso nuo to, kuria kryptimi ritė. yra suvyniotas, ir srovės tekėjimo kryptis. Mums taip pat buvo priminta, kad „visiškai“ ekranuotas induktorius nereiškia to, ką manote. Magnetinis laukas yra labai susilpnėjęs, tačiau kai kurie vis tiek pabėga. Mes nustatėme, kad reguliatoriaus veikimas gali būti labai pagerintas, jei induktorius yra „teisinga kryptimi“.
Paaiškėjo, kad magnetinis laukas, skleidžiamas iš „neteisingos krypties“ induktoriaus, trikdo reguliatoriaus išėjimo kondensatorių (C7), o tai savo ruožtu sutrikdo RP2350 valdymo grandinę. Jei induktorius yra tinkamai orientuotas ir čia naudojamas tikslus išdėstymas bei komponentai, ši problema išnyksta. Neabejotinai bus ir kitų išdėstymų, komponentų ir tt, kurie galėtų dirbti su bet kokia orientacija su induktoriumi, tačiau greičiausiai jie sunaudos daug daugiau PCB vietos, kad tai padarytų. Pateikėme šį rekomenduojamą išdėstymą, kad sutaupytume žmonių daug inžinerinių valandų, kurias praleidome kurdami ir tobulindami šį kompaktišką ir gerai veikiantį sprendimą.
Tiksliau sakant, mes norime pasakyti, kad jei nuspręsite nesinaudoti mūsų buvusiuojuample, tada tai darote savo pačių rizika. Panašiai, kaip mes jau darome su RP2040 ir kristalų grandine, kur reikalaujame (gerai, primygtinai rekomenduojame) naudoti tam tikrą dalį (tai darysime šio dokumento kristalų skyriuje).
Šių mažų induktorių kryptingumas beveik visuotinai ignoruojamas, o ritės apvijos orientacijos neįmanoma nustatyti, o taip pat atsitiktinai paskirstoma išilgai komponentų ritės. Ant didesnių induktorių korpusų dažnai galima rasti poliškumo žymes, tačiau pasirinktame 0806 (2016 m. metrinis) korpuso dydžiui tinkamų neradome. Šiuo tikslu dirbome su „Abracon“, kad pagamintume 3.3 μH dalį su tašku, rodančiu poliškumą, ir, svarbiausia, kad jie būtų ant ritės ir visi būtų sulygiuoti taip pat. TBD yra (arba labai greitai) bus prieinami plačiajai visuomenei iš platintojų. Kaip minėta anksčiau, VREG_AVDD tiekimas yra labai jautrus triukšmui, todėl jį reikia filtruoti. Mes nustatėme, kad kadangi VREG_AVDD sunaudoja tik apie 200 μA, pakanka 33 Ω ir 4.7 μF RC filtro.
Taigi, apibendrinant, naudojami komponentai bus…
- C6, C7 ir C9 – 4.7 μF (0402, 1005 metrinė)
- L1 – „Abracon TBD“ (0806, 2016 m. metrika)
- R3 – 33Ω (metrinis 0402, 1005)
RP2350 duomenų lape išsamiau aptariamos reguliatoriaus išdėstymo rekomendacijos, žr. Išoriniai komponentai ir PCB išdėstymo reikalavimai.

Įvesties tiekimas

Šios konstrukcijos įvesties maitinimo jungtis yra per 5 V VBUS mikro-USB jungties kištuką (1 pav. pažymėta J5). Tai yra įprastas elektroninių įrenginių maitinimo būdas, ir čia jis yra prasmingas, nes RP2350 turi USB funkciją, kurią prijungsime prie šios jungties duomenų kaiščių. Kadangi šiam dizainui mums reikia tik 3.3 V (1.1 V maitinimas ateina iš vidinio), turime sumažinti gaunamą 5 V USB maitinimą, šiuo atveju naudojant kitą, išorinį tūrį.tage reguliatorius, šiuo atveju linijinis reguliatorius (dar žinomas kaip Low Drop Out reguliatorius arba LDO). Anksčiau išaukštinus efektyvaus perjungimo reguliatoriaus naudojimo pranašumus, taip pat būtų protingas pasirinkimas jį naudoti ir čia, bet aš pasirinkau paprastumą. Pirma, naudoti LDO beveik visada yra lengviau. Nereikia atlikti jokių skaičiavimų, norint išsiaiškinti, kokio dydžio induktorių turėtumėte naudoti arba kokio dydžio yra išvesties kondensatoriai, o išdėstymas paprastai taip pat yra daug paprastesnis. Antra, čia nėra tikslas išsaugoti kiekvieną paskutinį energijos lašą; jei taip būtų, rimtai apsvarstyčiau galimybę naudoti perjungimo reguliatorių, o jūs galite rasti buvampTrečia, galiu tiesiog „pasiskolinti“ grandinę, kurią anksčiau naudojau „Minimal“ plokštės RP2 versijoje. Čia pasirinktas NCP2040 (U1117) turi fiksuotą 2 V išvestį, yra plačiai prieinamas ir gali tiekti iki 3.3A srovę, kurios pakaks daugeliui dizainų. Žvilgsnis į NCP1 duomenų lapą rodo, kad šio įrenginio įėjime reikia 1117 μF kondensatoriaus, o išvesties - kito (C10 ir C1).

Atjungiamieji kondensatoriai

6 pav. Scheminė dalis, kurioje pavaizduoti RP2350 maitinimo šaltinio įėjimai, ttage reguliatorius ir atjungimo kondensatoriai

Kitas maitinimo šaltinio dizaino aspektas yra atjungiami kondensatoriai, reikalingi RP2350. Jie atlieka dvi pagrindines funkcijas. Pirma, jie išfiltruoja maitinimo šaltinio triukšmą ir, antra, suteikia vietinį įkrovimo šaltinį, kurį RP2350 viduje esančios grandinės gali panaudoti per trumpą laiką. Tai užkerta kelią ttage lygis artimiausioje aplinkoje per daug nukris, kai dabartinė paklausa staiga padidėja. Dėl šios priežasties svarbu, kad atjungimas būtų šalia maitinimo kaiščių. Paprastai rekomenduojame naudoti 100 nF kondensatorių vienam maitinimo kaiščiui, tačiau kai kuriais atvejais šios taisyklės nukrypstame.

7 pav. Išdėstymo dalis, kurioje parodytas RP2350 maršruto parinkimas ir atsiejimas

Pirma, kad galėtume turėti pakankamai vietos visiems lustų kaiščiams, kad juos būtų galima nukreipti toliau nuo įrenginio, turime eiti į kompromisą dėl atjungiamųjų kondensatorių, kuriuos galime naudoti, kiekiu. Šioje konstrukcijoje RP53A 54 ir 2350 kontaktai (RP68B 69 ir 2350 kaiščiai) turi vieną kondensatorių (C12 7 ir 6 pav.), nes toje įrenginio pusėje nėra daug vietos, o komponentai ir reguliatoriaus išdėstymas turi pirmenybę.
Šį vietos trūkumą būtų galima šiek tiek įveikti, jei naudotume sudėtingesnę / brangesnę technologiją, pvz., mažesnius komponentus arba keturių sluoksnių PCB su komponentais ir viršuje, ir apačioje. Tai dizaino kompromisas; sumažinome sudėtingumą ir sąnaudas dėl mažesnės atsiejimo talpos ir kondensatorių, kurie yra šiek tiek toliau nuo lusto nei optimalu (tai padidina induktyvumą). Dėl to gali būti apribotas didžiausias greitis, kuriuo konstrukcija galėtų veikti, nes ttagTiekimas gali tapti per triukšmingas ir nukristi žemiau minimalaus leistino tūriotage; tačiau daugumai programų šis kompromisas turėtų būti priimtinas.

Kitas nukrypimas nuo 100nF taisyklės yra tai, kad galėtume toliau tobulinti tūrįtage reguliatoriaus veikimas; rekomenduojame naudoti 4.7 μF C10, kuris yra kitoje lusto pusėje nuo reguliatoriaus.

3 skyrius. Flash atmintis

Pirminė blykstė

8 pav. Scheminis skyrius, kuriame parodyta pirminė „flash“ atmintis ir USB_BOOT grandinė

Kad galėtume išsaugoti programos kodą, kurį RP2350 gali paleisti ir paleisti, turime naudoti „flash“ atmintį, konkrečiai, keturių SPI „flash“ atmintį. Čia pasirinktas įrenginys W25Q128JVS (3 pav. U8), kuris yra 128 Mbit lustas (16 MB). Tai didžiausias atminties dydis, kurį gali palaikyti RP2350. Jei jūsų konkrečiai programai nereikia tiek daug saugyklos vietos, vietoj to galite naudoti mažesnę, pigesnę atmintį.
Kadangi ši duomenų magistralė gali būti gana aukšto dažnio ir yra reguliariai naudojama, RP2350 QSPI kontaktai turi būti prijungti tiesiai prie blykstės, naudojant trumpas jungtis, kad būtų išlaikytas signalo vientisumas ir taip pat sumažintas skersinis pokalbis aplinkinėse grandinėse. Crosstalk yra ta vieta, kur signalai vienoje grandinėje gali sukelti nepageidaujamą garsątagesančią gretimoje grandinėje, todėl gali atsirasti klaidų.

QSPI_SS signalas yra ypatingas atvejis. Jis yra tiesiogiai prijungtas prie blykstės, bet prie jo taip pat yra prijungti du rezistoriai (na, keturi, bet apie tai pakalbėsiu vėliau). Pirmasis (R1) yra traukimas į 3.3 V maitinimo šaltinį. „Flash“ atmintis reikalauja, kad lusto pasirinkimo įvestis būtų to paties tūriotage kaip savo 3.3 V maitinimo kištuką, kai įrenginys įjungiamas, kitaip jis tinkamai neveikia. Kai RP2350 įjungiamas, jo QSPI_SS kaištis automatiškai bus ištraukiamas pagal numatytuosius nustatymus, tačiau įjungus trumpą laiką negalima garantuoti QSPI_SS kaiščio būklės. Pridėtas traukimo rezistorius užtikrina, kad šis reikalavimas visada bus patenkintas. R1 schemoje pažymėtas kaip DNF (Do Not Fit), nes nustatėme, kad naudojant šį konkretų blykstės įrenginį išorinis ištraukimas nereikalingas. Tačiau, jei naudojama kitokia blykstė, gali būti svarbu, kad čia būtų galima įdėti 10 kΩ rezistorių, todėl jis buvo įtrauktas bet kuriuo atveju.
Antrasis rezistorius (R6) yra 1 kΩ rezistorius, prijungtas prie mygtuko (SW1), pažymėto „USB_BOOT“. Taip yra todėl, kad QSPI_SS kaištis naudojamas kaip „įkrovos dirželis“; RP2350 patikrina šio įvesties / išvesties reikšmę įkrovos sekos metu ir, jei nustatoma, kad ji yra loginė 0, tada RP2350 grįžta į BOOTSEL režimą, kur RP2350 pristato save kaip USB masinės atminties įrenginį, o kodą galima nukopijuoti tiesiogiai. prie jo. Jei tiesiog paspaustume mygtuką, QSPI_SS kaištį patrauksime į žemę, o jei vėliau įrenginys bus nustatytas iš naujo (pvz., perjungus RUN kaištį), RP2350 bus paleistas iš naujo BOOTSEL režimu, o ne bandys paleisti blykstės turinį. Šie rezistoriai, R2 ir R6 (taip pat R9 ir R10), turėtų būti dedami arti blykstės lusto, kad išvengtume papildomų varinių takelių ilgių, kurie gali turėti įtakos signalui.
Visa tai, kas išdėstyta aukščiau, konkrečiai taikoma RP2350, kuris neturi vidinės blykstės. Žinoma, RP2354 įrenginiai turi vidines 2MB flash atmintis, todėl išorinė U3 atmintis nereikalinga, todėl U3 galima drąsiai išimti iš schemos arba tiesiog palikti nepildytą. Bet kuriuo iš šių atvejų mes vis tiek norėtume USB_BOOT jungiklį prijungti prie QSPI_SS, kad galėtume įjungti USB įkrovos režimą.

Antrinė blykstė arba PSRAM

RP235x serija dabar palaiko antrą atminties įrenginį, naudojantį tuos pačius QSPI kaiščius, o GPIO suteikia papildomą lusto pasirinkimą. Taigi, jei mes naudojame RP2354 (kuris turi vidinę blykstę), U3 galime naudoti kaip antrinę blykstę arba netgi pakeisti ją PSRAM įrenginiu. Norėdami tai padaryti, turime atjungti QSPI_SS nuo U3 ir vietoj to prijungti jį prie tinkamo GPIO. Artimiausias GPIO, galintis pasirinkti lustą (XIP_CS1n), yra GPIO0, todėl pašalinę 0Ω iš R10 ir pritaikę jį prie R9, dabar be mikroschemoje esančios blykstės galime pasiekti U3. Norint pilnai pasinaudoti advantagŠios funkcijos, kurioje turime du išorinius atminties įrenginius, kad būtų naudingos RP2350 be blykstės dalys, didesnėje iš dviejų Minimal plokščių, skirtoje RP2350B, yra pasirenkamas plotas (U4) papildomam atminties lustui.

9 pav. Scheminė dalis, kurioje parodytas pasirenkamas antrinės atminties įrenginys

Kad būtų galima naudoti šį įrenginį, akivaizdu, kad jis turi būti užpildytas , taip pat R11 (0Ω) ir R13 (10KΩ). Pridėjus R11, GPIO0 (XIP_CS1n signalas) prijungiamas prie antrosios atminties lusto pasirinkimo. Šį kartą neabejotinai reikalingas lusto pasirinkimo kaiščio ištraukimas, nes numatytoji GPIO0 būsena turi būti sumažinta įjungus maitinimą, todėl mūsų „flash“ įrenginys sugestų. C22 taip pat būtų reikalingas vietiniam U4 maitinimo šaltinio atjungimui.

Palaikomi „flash“ lustai
Pradinė blykstės zondo seka, naudojama apačioje, kad ištrauktų antrąją stage iš „flash“, naudoja 03h nuoseklųjį skaitymo komandą su 24 bitų adresu ir maždaug 1MHz serijos laikrodžiu. Jis pakartotinai perjungia keturis laikrodžio poliškumo ir laikrodžio fazės derinius, ieškodamas tinkamos sekundėstage CRC32 kontrolinė suma.
Kaip antrasis stagTada e gali laisvai konfigūruoti vykdymą vietoje, naudodamas tą pačią 03h serijos skaitymo komandą, RP2350 gali atlikti talpykloje esančią „flash“ vykdymą vietoje su bet kokiu lustu, palaikančiu 03h nuoseklųjį skaitymą su 24 bitų adresu, įskaitant daugumą 25 serijos „flash“ įrenginių. . SDK suteikia example antras stage, kai CPOL=0 CPHA=0, at https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. Kad būtų palaikomas blykstės programavimas naudojant apačioje esančias procedūras, įrenginys taip pat turi reaguoti į šias komandas:

02h 256 baitų puslapių programa
05h būsenos registro skaitymas
06h nustatytas rašymo įjungimo užraktas

20h 4kB sektoriaus trynimas

RP2350 taip pat palaiko daugybę dviejų SPI ir QSPI prieigos režimų. Pavyzdžiui,ample, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S sukonfigūruoja Winbond W25Q serijos įrenginį keturių IO nepertraukiamo skaitymo režimui, kai RP2350 siunčia keturių IO adresus (be komandos priešdėlio), o blykstė reaguoja su quad-IO duomenimis.

Tam tikro atsargumo reikia naudojant blykstės XIP režimus, kai blykstės įrenginys nustoja reaguoti į standartines serijines komandas, pvz., aukščiau paminėtą Winbond nuolatinio skaitymo režimą. Dėl to gali kilti problemų, kai RP2350 nustatomas iš naujo, bet blykstės įrenginyje nėra maitinimo ciklo, nes blykstė tada nereaguos į įkrovos blykstės zondo seką. Prieš išleisdamas 03h nuoseklųjį skaitymą, įkrovos programa visada pateikia šią fiksuotą seką, kuri yra geriausia seka nutraukiant XIP įvairiuose „flash“ įrenginiuose:

CSn=1, IO[3:0]=4'b0000 (ištraukiant žemyn, kad būtų išvengta ginčų), išduoti ×32 laikrodžius
CSn=0, IO[3:0]=4'b1111 (patraukimais, kad būtų išvengta ginčų), išduodamas ×32 laikrodžiai
CSn=1

CSn = 0, MOSI = 1'b1 (varomas žemas Z, visi kiti įėjimai / išėjimai Hi-Z), išduoda × 16 laikrodžiai

Jei jūsų pasirinktas įrenginys nereaguoja į šią seką, kai veikia nepertraukiamo skaitymo režimu, jis turi būti palaikomas tokioje būsenoje, kurioje prieš kiekvieną perdavimą būtų nurodyta nuoseklioji komanda, kitaip RP2350 negalės atkurti po vidinio nustatymo iš naujo.
Norėdami gauti daugiau informacijos apie QSPI, žr. QSPI atminties sąsają (QMI) RP2350 duomenų lape.

4 skyrius. Kristalinis osciliatorius

10 pav. Scheminė dalis, kurioje parodytas kristalinis generatorius ir apkrovos kondensatoriai

Griežtai kalbant, RP2350 iš tikrųjų nereikalauja išorinio laikrodžio šaltinio, nes jis turi savo vidinį osciliatorių. Tačiau kadangi šio vidinio osciliatoriaus dažnis nėra tiksliai apibrėžtas arba nekontroliuojamas, jis skiriasi nuo lusto iki lusto, taip pat su skirtingu tiekimo tūriutagEs ir temperatūras, rekomenduojama naudoti stabilų išorinį dažnio šaltinį. Programos, kurios remiasi tiksliais dažniais, neįmanomos be išorinio dažnio šaltinio, o USB yra pagrindinis pavyzdysample.
Išorinį dažnio šaltinį galima pateikti vienu iš dviejų būdų: arba suteikiant laikrodžio šaltinį su CMOS išėjimu (kvadratinė IOVDD tūrio bangatage) į XIN kaištį arba naudojant 12MHz kristalą, sujungtą tarp jų
XIN ir XOUT. Čia geriausia naudoti kristalą, nes jie yra palyginti pigūs ir labai tikslūs.

Šiam dizainui pasirinktas kristalas ABM8-272-T3 (Y1 10 paveiksle). Tai yra tas pats 12MHz kristalas, naudojamas Raspberry Pi Pico ir Raspberry Pi Pico 2. Labai rekomenduojame naudoti šį kristalą kartu su pridedama schema, kad laikrodis įsijungtų greitai bet kokiomis sąlygomis, nepažeidžiant paties kristalo. Kristalas turi 30 ppm dažnio toleranciją, kuri turėtų būti pakankamai gera daugeliui programų. Kartu su dažnio tolerancija +/-30 ppm, jo didžiausias ESR yra 50 Ω ir apkrovos talpa 10 pF, o tai turėjo įtakos renkantis pridedamus komponentus.
Kad kristalas svyruotų norimu dažniu, gamintojas nurodo apkrovos talpą, kurios jam reikia, kad tai padarytų, ir šiuo atveju ji yra 10pF. Ši apkrovos talpa pasiekiama dedant du vienodos vertės kondensatorius, po vieną kiekvienoje kristalo pusėje į žemę (C3 ir C4). Iš kristalo taško view, šie kondensatoriai nuosekliai sujungti tarp dviejų jo gnybtų. Pagrindinė grandinės teorija sako, kad jie sujungiami, kad gautų (C3 * C4) / (C3 + C4) talpą, o kaip C3 = C4, tada ji yra tiesiog C3/2. Šiame buvample, mes naudojome 15pF kondensatorius, todėl serijos derinys yra 7.5pF. Be šios tyčinės apkrovos talpos, taip pat turime pridėti netyčinės papildomos talpos arba parazitinės talpos vertę, kurią gauname iš PCB takelių ir RP2350 XIN ir XOUT kaiščių. Priimsime 3 pF vertę, o kadangi ši talpa yra lygiagreti C3 ir C4, tiesiog ją pridedame, kad bendra apkrovos talpa būtų 10.5 pF, o tai yra pakankamai arti tikslo 10 pF. Kaip matote, PCB pėdsakų parazitinė talpa yra veiksnys, todėl turime juos išlaikyti mažus, kad nesugadintume kristalo ir neleistume jam svyruoti, kaip numatyta. Stenkitės, kad išdėstymas būtų kuo trumpesnis.
Antrasis aspektas yra didžiausias kristalo ESR (ekvivalentinis serijinis pasipriešinimas). Pasirinkome įrenginį, kurio didžiausia galia yra 50 Ω, nes nustatėme, kad tai kartu su 1 kΩ serijos rezistoriumi (R2) yra gera vertė, kad kristalas nebūtų per daug varomas ir nebūtų pažeistas naudojant IOVDD. 3.3 V lygis. Tačiau jei IOVDD yra mažesnė nei 3.3 V, XIN/XOUT kaiščių pavaros srovė sumažėja ir pamatysite, kad ampkristalo šviesa yra mažesnė arba gali net nesvyruoti. Tokiu atveju reikės naudoti mažesnę serijinio rezistoriaus vertę. Bet koks nukrypimas nuo čia parodytos kristalų grandinės arba esant kitokiam nei 3.3 V IOVDD lygiui, reikės atlikti išsamius bandymus, siekiant užtikrinti, kad kristalas svyruotų bet kokiomis sąlygomis ir įsijungtų pakankamai greitai, kad nekiltų problemų su programa.

Rekomenduojamas kristalas

Originaliems projektams, naudojantiems RP2350, rekomenduojame naudoti Abracon ABM8-272-T3. Pavyzdžiui,ample, be minimalaus dizaino exampžr. „Pico 2“ plokštės schemą Raspberry Pi Pico 2 duomenų lapo B priede ir „Pico 2“ dizainą files.
Norėdami užtikrinti geriausią našumą ir stabilumą tipiniuose darbinės temperatūros diapazonuose, naudokite Abracon ABM8-272-T3. ABM8-272-T3 galite įsigyti tiesiogiai iš „Abracon“ arba iš įgaliotojo perpardavėjo. Pico 2 buvo specialiai pritaikytas ABM8-272-T3, kuris turi šias specifikacijas:

Net jei naudojate panašių specifikacijų kristalą, norėdami užtikrinti stabilumą, turėsite išbandyti grandinę įvairiose temperatūrų diapazone.
Kristalinis osciliatorius maitinamas iš IOVDD voltage. Dėl to Abrakono kristalas ir tas konkretus damprezistorius yra sureguliuotas 3.3 V veikimui. Jei naudojate kitą IO ttage, reikės sureguliuoti iš naujo.
Bet kokie kristalų parametrų pakeitimai gali sukelti nestabilumą visuose komponentuose, prijungtuose prie kristalų grandinės.

Jei negalite įsigyti rekomenduojamo kristalo tiesiogiai iš „Abracon“ arba perpardavėjo, susisiekite Applications@raspberrypi.com.

5 skyrius. IO

USB
11 pav. Scheminis skyrius, kuriame pavaizduoti RP2350 USB kaiščiai ir serijos užbaigimas

Priklausomai nuo naudojamos programinės įrangos, RP2350 turi du kaiščius, skirtus naudoti visos spartos (FS) arba mažo greičio (LS) USB kaip pagrindinį kompiuterį arba įrenginį. Kaip jau aptarėme, RP2350 taip pat gali būti paleistas kaip USB didelės talpos atminties įrenginys, todėl šiuos kaiščius prijungti prie USB jungties (J1 5 pav.) yra prasminga. RP2350 USB_DP ir USB_DM kaiščiams nereikia jokių papildomų ištraukimų ar ištraukimų (reikia nurodyti greitį, FS ar LS, arba tai, ar tai yra pagrindinis kompiuteris, ar įrenginys), nes jie yra integruoti į įvesties / išvesties. Tačiau šiems įėjimams/išvadams reikia 27Ω serijos galinių rezistorių (R7 ir R8 11 paveiksle), kurie yra šalia lusto, kad atitiktų USB varžos specifikaciją.
Nors RP2350 ribojamas iki pilno greičio duomenų perdavimo spartos (12Mbps), turėtume stengtis užtikrinti, kad perdavimo linijų (varinių takelių, jungiančių lustą su jungtimi) būdinga varža būtų artima
USB specifikacija 90Ω (matuojama skirtingai). Tokioje 1 mm storio plokštėje kaip ši, jei USB_DP ir USB_DM naudosime 0.8 mm pločio takelius su 0.15 mm tarpu tarp jų, turėtume gauti maždaug 90 Ω skirtumo charakteristikų varžą. Taip siekiama užtikrinti, kad signalai galėtų sklisti šiomis perdavimo linijomis kuo švariau, sumažinant tūrįtage atspindžiai, kurie gali sumažinti signalo vientisumą. Kad šios perdavimo linijos veiktų tinkamai, turime įsitikinti, kad tiesiai po šiomis linijomis yra įžeminimas. Tvirtas, nepertraukiamas šlifuoto vario plotas, besitęsiantis per visą takelio ilgį. Pagal šią konstrukciją beveik visas apatinis vario sluoksnis yra skirtas įžeminimui, todėl buvo ypač pasirūpinta, kad USB takeliai pereitų tik per žemę. Jei jūsų konstrukcijai pasirenkama storesnė nei 1 mm PCB, turime dvi galimybes. Galėtume iš naujo suprojektuoti USB perdavimo linijas, kad kompensuotume didesnį atstumą tarp takelio ir po juo esančios žemės (tai gali būti fiziškai neįmanoma), arba galėtume to nepaisyti ir tikėtis geriausio. USB FS gali būti gana atlaidus, tačiau jūsų rida gali skirtis. Tikėtina, kad jis veiks daugelyje programų, tačiau greičiausiai jis nebus suderinamas su USB standartu.

I/O antraštės

12 pav. Scheminė dalis, kurioje pavaizduotos QFN2.54 versijos 60 mm I/O antraštės

Be jau minėtos USB jungties, yra pora dviejų eilių 2.54 mm antraštės (J2 ir J3 12 pav.), po vieną abiejose plokštės pusėse, prie kurių buvo prijungta likusi I/O dalis. RP30A yra 2350 GPIO, o RP48B - 2350 GPIO, todėl šios Minimal plokštės versijos antraštės yra didesnės, kad būtų galima naudoti papildomus kaiščius (žr. 13 pav.).
Kadangi tai yra bendros paskirties dizainas, negalvojant apie konkretų pritaikymą, įvesties / išvesties jungtis buvo galima prijungti taip, kaip pageidauja vartotojas. Vidinė kiekvienos antraštės kaiščių eilutė yra įvesties / išvesties, o išorinė eilutė yra prijungta prie žemės. Gera praktika įvesties/išvesties jungtis įtraukti daug įžeminimų. Tai padeda išlaikyti žemos varžos įžeminimą, taip pat suteikia daug galimų grįžtamųjų takų srovėms, keliaujančioms į ir iš
I/O jungtys. Tai svarbu siekiant sumažinti elektromagnetinius trukdžius, kuriuos gali sukelti greitai persijungiančių signalų grįžtamosios srovės, užtrukusios ilgais kilpiniais keliais, kad užbaigtų grandinę.

Abi antraštės yra ant to paties 2.54 mm tinklelio, todėl šią plokštę lengviau prijungti prie kitų dalykų, pvz., duonos lentų. Galbūt norėsite pritaikyti tik vienos eilutės antraštę, o ne dviejų eilučių antraštę, atsisakant išorinės įžeminimo jungčių eilės, kad būtų patogiau pritvirtinti prie duonos lentos.

13 pav. Scheminė dalis, kurioje pavaizduotos QFN2.54 versijos 80 mm I/O antraštės

Derinimo jungtis

14 pav. Scheminis skyrius, kuriame parodyta pasirenkama SWD derinimo JST jungtis

Jei norite derinti lustą, galbūt norėsite prisijungti prie RP2350 SWD sąsajos. Du kaiščiai, SWD ir SWCLK, yra 2.54 mm antraštėje J3, kad būtų galima lengvai prijungti jūsų pasirinktą derinimo zondą. Be to, įtraukiau pasirenkamą JST antraštę, kuri leidžia lengvai prisijungti prie Raspberry Pi Debug Probe. Jums to naudoti nereikia, pakaks 2.54 mm antraštės, jei ketinate derinti programinę įrangą, bet manau, kad tai padaryti yra patogiau. Aš pasirinkau horizontalią jungtį, daugiausia dėl to, kad man patinka jos išvaizda, net jei ji nėra ant lentos krašto, tačiau yra vertikalių, nors ir šiek tiek kitokios.

Mygtukai
Minimaliame dizaine dabar yra ne vienas, o du mygtukai, o RP240 versijoje jų nebuvo. Vienas skirtas USB įkrovos pasirinkimui, kaip jau aptarėme anksčiau, bet antrasis yra „atstatymo“ mygtukas, prijungtas prie RUN kaiščio. Nė vienas iš jų nėra griežtai būtinas (nors BOOTSEL mygtukas turėtų būti pakeistas antrašte ar panašiu, jei reikalingas USB įkrovos režimas) ir gali būti pašalintas, jei reikia vietos ar išlaidų, tačiau jie tikrai apsunkina RP2350 naudojimą. malonesnė patirtis.

A priedas: visa schema -RP2350A versija

15 pav. Visa RP2350A minimalaus dizaino schema

B priedas: visa schema -RP2350B versija

16 pav. Visa RP2350B minimalaus dizaino schema

H priedas: Dokumentacijos išleidimo istorija

8 m. rugpjūčio 2024 d
Pradinis išleidimas.

aš Raspberry Pi
Raspberry Pi yra Raspberry Pi Ltd prekės ženklas
Raspberry Pi Ltd

Dokumentai / Ištekliai

Raspberry Pi SC1631 Raspberry Mikrovaldiklis [pdfNaudojimo instrukcija
SC1631 Raspberry Mikrovaldiklis, SC1631, Raspberry Mikrovaldiklis, Mikrovaldiklis

Nuorodos

Vartotojo vadovas

Raspberry Pi SC1631 Raspberry Mikrovaldiklis

Produkto naudojimo instrukcijos