Прирачник за употреба на Raspberry Pi SC1631 Raspberry Microcontroller

Поглавје 1: Вовед
Серијата RP2350 нуди различни опции за пакети во споредба со серијата RP2040. RP2350A и RP2354A доаѓаат во пакет QFN-60 без и со внатрешен флеш меморија соодветно, додека RP2354B и RP2350B доаѓаат во пакет QFN-80 со и без меморија за блиц.

Поглавје 2: Моќ
Серијата RP2350 располага со нова том на префрлување на чипtagе регулатор со пет пина. Овој регулатор бара надворешни компоненти за работа, но нуди поголема енергетска ефикасност при повисоки струи на оптоварување во споредба со линеарниот регулатор од серијата RP2040. Обрнете внимание на чувствителноста на бучава во иглата VREG_AVDD што го снабдува аналогното коло.

Најчесто поставувани прашања (ЧПП)

П: Која е главната разлика помеѓу RP2350A и RP2350B?
О: Главната разлика лежи во присуството на внатрешна меморија за блиц. RP2350A нема внатрешна меморија за блиц додека RP2350B има.
П: Колку иглички има волtagе регулатор во серијата RP2350 имаат?
О: Томtagрегулаторот во серијата RP2350 има пет пинови.

Дизајн на хардвер со RP2350 Користење на микроконтролери RP2350 за изградба на плочи и производи

Колофон

Оваа документација е лиценцирана под Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-ND). датум на изработка: 2024-08-08 верзија на изградба: c0acc5b-clean
Известување за правно одрекување

ТЕХНИЧКИ ПОДАТОЦИ ЗА СИГУРНОСТ ЗА ПРОИЗВОДИТЕ НА РАСПЕРИ ПИ (ВКЛУЧУВАЈТЕ ЛИСТИ СО ПОДАТОЦИ) КАКО ИЗМЕНЕТИ ОД ВРЕМЕ НА ВРЕМЕ („РЕСУРСИ“) СЕ ОБЕЗБЕДУВААТ RASPBERRY PI LTD („RPL“) „ANYMPLIED, IEX НЕ ОГРАНИЧЕНО ДО, ИМПЛИЦИРАНИТЕ ГАРАНЦИИ ЗА КОРИСТЕЊЕ И СООДВЕТНОСТ ЗА ПОСЕБНИ ЦЕЛИ СЕ ОТРЕЧУВААТ. ВО МАКСИМАЛНИОТ СТЕМЕН ДОЗВОЛЕН СО ВАЖЕЛНИОТ ЗАКОН ВО НИКОЈ СЛУЧАЈ НЕМА ОДГОВОРЕН ЗА НИКАКВА ДИРЕКТНА, ИНДИРЕКТНА, ИНЦИДЕНТАЛНА, ПОСЕБНА, ПРИМЕРНА ИЛИ ПОСЛЕДНИЧКИ ШТЕТИ ВКЛУЧУВАЈЌИ, ИЛИ УСЛУГИ ГУБЕЊЕ НА КОРИСТЕЊЕ, ПОДАТОЦИ ИЛИ ДОБИВКИ ИЛИ ДЕЛОВЕН ПРЕКИН) СЕКОГАШ ПРЕДИЗВИКУВАЊЕ И ЗА КОЈА ТЕОРИЈА НА ОДГОВОРНОСТ, БИЛО БИЛО ДОГОВОР, СТРОГА ОДГОВОРНОСТ ИЛИ ДЕЛОВЕН ПРЕКИН (ВКЛУЧУВАЈТЕ ГО НЕМОРУВАЊЕ ИЛИ ПОИНАКУ КОИ СЕ ПРЕТСТАВУВА) СОВЕТЕН ЗА МОЖНОСТА ОД ТАКВА ШТЕТА.
RPL го задржува правото да направи какви било подобрувања, подобрувања, корекции или какви било други модификации на РЕСУРСИТЕ или на производите опишани во нив во секое време и без дополнително известување.
РЕСУРСИТЕ се наменети за квалификувани корисници со соодветно ниво на знаење за дизајн. Корисниците се единствено одговорни за нивниот избор и користење на РЕСУРСИТЕ и секоја примена на производите опишани во нив. Корисникот се согласува да го обештети и да го држи RPL безопасен за сите обврски, трошоци, штети или други загуби кои произлегуваат од нивната употреба на РЕСУРСИТЕ.

RPL им дава дозвола на корисниците да ги користат РЕСУРСИТЕ исклучиво во врска со производите на Raspberry Pi. Секаква друга употреба на РЕСУРСИТЕ е забранета. Ниту една лиценца не е дадена на кое било друго RPL или право на интелектуална сопственост на трета страна.
АКТИВНОСТИ НА ВИСОКО РИЗИК. Производите на Raspberry Pi не се дизајнирани, произведени или наменети за употреба во опасни средини кои бараат неуспешни безбедни перформанси, како на пример во работењето на нуклеарни постројки, системи за навигација или комуникација на авиони, контрола на летање, системи за оружје или безбедносни критични апликации (вклучувајќи животна поддршка системи и други медицински помагала), во кои дефектот на производите може директно да доведе до смрт, лична повреда или тешка физичка или еколошка штета („Активности со висок ризик“). RPL конкретно отфрла каква било експлицитна или имплицитна гаранција за соодветност за високоризични активности и не прифаќа никаква одговорност за употреба или вклучување на производите на Raspberry Pi во активности со висок ризик.

Производите на Raspberry Pi се обезбедени според стандардните услови на RPL. Обезбедувањето на РЕСУРСИТЕ од RPL не ги проширува или на друг начин ги менува Стандардните Услови на RPL, вклучувајќи, но не ограничувајќи се на одрекувањата и гаранциите изразени во нив.

Поглавје 1. Вовед

Слика 1. KiCad 3D рендерирање на RP2350A Минимален дизајн example

Кога првпат го претставивме Raspberry Pi RP2040, објавивме и дизајн на „минимален“ ексampи придружниот водич Дизајн на хардвер со RP2040 кој се надеваме дека објасни како RP2040 може да се користи во едноставно коло и зошто се направени различните избори на компоненти. Со доаѓањето на серијата RP235x, време е повторно да го разгледаме оригиналниот RP2040 Minimal дизајн и да го ажурираме за да ги земеме предвид новите функции, а исто така и за секоја од варијантите на пакетот; RP2350A со својот пакет QFN-60 и RP2350B кој е QFN-80. Повторно, овие дизајни се во формат Kicad (7.0) и се достапни за преземање (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

Минималниот одбор
Оригиналната плочка Minimal беше обид да се обезбеди едноставен референтен дизајн, користејќи го минималниот минимум надворешни компоненти потребни за да се стартува RP2040 и сè уште да го има целиот IO изложен и достапен. Ова во суштина се состоеше од извор на енергија (линеарен регулатор од 5V до 3.3V), кристален осцилатор, флеш меморија и IO конекции (микро USB приклучок и заглавија GPIO). Новите минимални плочи од серијата RP235x се во голема мера исти, но со некои промени неопходни поради новиот хардвер. Дополнително на ова, и покрај тоа што сум против минималната природа на дизајнот, додадов неколку копчиња за bootsel and run, заедно со посебен SWD заглавие, што овојпат треба да значи целосно помалку фрустрирачко искуство за отстранување грешки. На дизајните строго не им се потребни овие копчиња, сигналите сè уште се достапни на заглавијата и тие може да се испуштат ако сте особено свесни за трошоците или просторот или ако имате мазохистички тенденции.

Серијата RP2040 vs RP235x
Најочигледната промена е во пакетите. Додека RP2040 е 7x7mm QFN-56, серијата RP235x моментално има четири различни членови. Постојат два уреди кои го делат истиот пакет QFN-60; RP2350A кој не содржи внатрешен флеш меморија и RP2354A кој содржи. Слично на тоа, QFN-80 исто така доаѓа во два вкуса; RP2354B со блиц и RP2350B без. Уредите QFN-60 и оригиналниот RP2040 делат заедничко наследствоtage.

Секој од нив има 30 GPIO, од кои четири се исто така поврзани со ADC, и се со големина 7x7mm. И покрај ова, RP2350A не е пад-во замена за RP2040, бидејќи бројот на пиновите на секој е различен. Спротивно на тоа, чиповите QFN-80 сега имаат 48 GPIO, а осум од нив сега се способни за ADC. Поради ова, сега имаме две минимални табли; една за уредите со 60 пинови и една за уредите со 80. Овие минимални плочи првенствено се дизајнирани за делови без внатрешен блиц (RP2350), но дизајните лесно може да се користат со внатрешните уреди за блиц (RP2354) со едноставно испуштање на блицот на одборот меморија, или дури и да ја користите како секундарен флеш-уред (повеќе за ова подоцна). Има мала разлика помеѓу двете табли, освен фактот дека верзијата QFN-80 има подолги редови на заглавија за да се приспособат на дополнителниот GPIO, и затоа плочата е поголема.

Настрана од пакетот, најголемата разлика на ниво на плоча помеѓу серијата RP235x и RP2040 се напојувањата. Серијата RP235x има неколку нови пинови за напојување и различен внатрешен регулатор. Линеарниот регулатор од 100 mA на RP2040 е заменет со прекинувачки регулатор од 200 mA, и како таков, бара многу специфично коло и нема малку грижа за изгледот. Силно се препорачува внимателно да го следите нашиот распоред и избор на компоненти; ние веќе ја поминавме болката што моравме да направиме неколку повторувања на дизајнот, па се надеваме дека нема да морате.

Слика 2. KiCad 3D рендерирање на RP2350B Minimal design example

Дизајнот
Намерата на Минималниот дизајн прamples е да се создадат пар едноставни табли со помош на серијата RP235x, кои треба да бидат евтино и лесно изработени, без да се користат непотребно егзотични технологии за ПХБ. Затоа, минималните табли се дизајни со 2 слоја, кои користат компоненти кои треба да бидат вообичаено достапни и сите монтирани на горната страна на плочата. Иако би било убаво да се користат големи компоненти што можат лесно да се лемат со рака, малиот чекор на чиповите QFN (0.4 мм) значи дека користењето на некои пасивни компоненти 0402 (1005 метрички) е неизбежно доколку се користат сите GPIO. Иако рачното лемење на компонентите 0402 не е премногу предизвик со пристојна рачка за лемење, речиси е невозможно да се залемат QFN-овите без специјална опрема.

Во текот на следните неколку делови, ќе се обидам да објаснам за што служи дополнителното коло и се надевам како дојдовме да ги направиме изборите што ги направивме. Бидејќи всушност ќе зборувам за два посебни дизајни, по еден за секоја големина на пакувањето, се обидов да ги задржам работите колку што можам поедноставни. Колку што е можно, сите референци за компонентите за двете табли се идентични, па ако се осврнам на U1, R1, итн, тогаш тоа е подеднакво релевантно за двете табли. Очигледен исклучок е кога компонентата е само на една од таблите (во сите случаи, ова ќе биде на поголемата варијанта со 80 пинови), тогаш предметната компонента ќе биде само на дизајнот QFN-80; за прample, R13 се појавува само на оваа табла.

Поглавје 2. Моќ

Напојувањата на серијата RP235x и RP2040 се разликуваат малку овојпат, иако во наједноставната конфигурација, сè уште се потребни две напојувања, 3.3V и 1.1V. Сериите RP235x се истовремено повеќе жедни за енергија, бидејќи имаат повисоки перформанси, а исто така и поштедливи (кога се во состојба со мала моќност) од претходникот, и затоа линеарниот регулатор на RP2040 е надграден со регулатор за префрлување. Ова ни овозможува поголема енергетска ефикасност при повисоки струи (до 200 mA во споредба со 100 mA претходно).

Нов на чип voltagд регулатор

Слика 3. Шематски дел што го прикажува колото на внатрешниот регулатор

Линеарниот регулатор на RP2040 имаше два пина, влез од 3.3V и излез од 1.1V за снабдување на DVDD на чипот. Овој пат, регулаторот од серијата RP235x има пет пинови и бара некоја надворешна компонента за да функционира. Иако ова изгледа малку назад чекор во однос на употребливоста, регулаторот за префрлување има предностtagд да се биде поефикасен на енергија при повисоки струи на оптоварување.

Како што сугерира името, регулаторот брзо го вклучува и исклучува внатрешниот транзистор што го поврзува влезниот вол од 3.3Vtage (VREG_VIN) до пинот VREG_LX и со помош на индуктор (L1) и излезен кондензатор (C7), може да произведе DC излезна јачинаtagд што е намалено од влезот. Пинот VREG_FB го следи излезниот волуменtage, и го прилагодува односот на вклучување/исклучување на циклусот на вклучување, за да се осигура дека потребната јачина на звукtage се одржува. Бидејќи големите струи се префрлаат од VREG_VIN на VREG_LX, потребен е голем кондензатор (C6) блиску до влезот, за да не го нарушиме напојувањето од 3.3V премногу. Зборувајќи за овие големи струи на префрлување, регулаторот доаѓа и со сопствена врска за враќање на земјата, VREG_PGND. Слично на VREG_VIN и VREG_LX, распоредот на оваа врска е критичен, и додека VREG_PGND мора да се поврзе со главниот GND, тоа мора да се направи на таков начин што сите големи струи на префрлување се враќаат директно во пинот PGND, без да се наруши остатокот од GND премногу.

Последниот пин е VREG_AVDD, кој го снабдува аналогното коло во регулаторот и ова е многу чувствително на бучава.

Слика 4. Шематски дел што го прикажува распоредот на ПХБ на регулаторот

Распоредот на регулаторот на минималните табли тесно го отсликува оној на Raspberry Pi Pico 2. Многу труд е вложен во дизајнот на ова коло, со многу повторувања на ПХБ потребни за да се направи колку што е можно подобро може. Иако можете да ги поставите овие компоненти на различни начини и сепак да го натерате регулаторот да „работи“ (т.е. да произведе излезна јачинаtagна приближно вистинското ниво, доволно добро за да го добиеме кодот кој работи), откривме дека нашиот регулатор треба да се третира на точно правилен начин за да биде среќен, а под среќен, мислам на производство на правилна излезна јачинаtage под опсег на тековни услови на оптоварување.
Додека ги изведувавме нашите експерименти за ова, бевме малку разочарани што нè потсетија дека непријатниот свет на физиката не може секогаш да се игнорира. Ние, како инженери, во голема мера се обидуваме да го направиме токму тоа; поедноставување на компонентите, игнорирање (често) незначителни физички својства и наместо тоа фокусирање на имотот за кој сме заинтересирани. На пр.ampле, едноставниот отпорник нема само отпор, туку има и индуктивност итн. Во нашиот случај, (повторно) откривме дека индукторите имаат магнетно поле поврзано со нив, и што е важно, зрачи во насока во зависност од тоа на кој начин серпентина е намотана, и насоката на протокот на струјата. Исто така, нè потсетија дека „целосно“ заштитен индуктор не значи што мислите дека може. Магнетното поле е ослабено во голема мера, но некои сè уште бегаат. Откривме дека перформансите на регулаторот би можеле масовно да се подобрат ако индукторот е „на вистинскиот начин“.
Излегува дека магнетното поле кое емитира од индуктор „на погрешен начин“ се меша со излезниот кондензатор на регулаторот (C7), што пак го нарушува контролното коло во рамките на RP2350. Со правилната ориентација на индукторот и прецизниот распоред и изборот на компоненти што се користат овде, тогаш овој проблем исчезнува. Несомнено ќе има други распореди, компоненти, итн, кои би можеле да работат со индуктор во која било ориентација, но најверојатно ќе користат многу повеќе простор за PCB за да го направат тоа. Го обезбедивме овој препорачан распоред за да ги спасиме луѓето од многуте инженерски часови што ги потрошивме за развивање и усовршување на ова компактно и добро воспитано решение.
Уште повеќе, одиме толку далеку што велиме дека ако одлучите да не го користите нашиот поранешенampле, тогаш тоа го правите на ваш сопствен ризик. Слично како што веќе правиме со RP2040 и кристалното коло, каде што инсистираме (добро, силно предлагаме) да користите одреден дел (тоа ќе го направиме повторно во делот за кристали на овој документ).
Насоченоста на овие мали индуктори е прилично универзално игнорирана, при што ориентацијата на намотувањето на серпентина е невозможно да се заклучи, а исто така случајно распределена по ролна од компоненти. Поголемите големини на куќиштето на индукторот често може да се најдат дека имаат ознаки на поларитетот на нив, но не можевме да најдеме соодветни во големината на куќиштето 0806 (2016 година) што ја избравме. За таа цел, работевме со Abracon за да произведеме дел од 3.3 μH со точка за да укаже на поларитетот, и што е најважно, ајде на ролна со сите порамнети на ист начин. TBD се (или наскоро) ќе бидат достапни за пошироката јавност од дистрибутерите. Како што беше споменато претходно, снабдувањето со VREG_AVDD е многу чувствително на бучава и затоа треба да се филтрира. Откривме дека со оглед на тоа што VREG_AVDD црпи само околу 200μA, адекватен е RC филтер од 33Ω и 4.7μF.
Значи, да резимираме, употребените компоненти ќе бидат…
- C6, C7 и C9 - 4.7μF (0402, 1005 метрички)
- L1 - Abracon TBD (0806, 2016 метрика)
- R3 – 33Ω (0402, 1005 метрички)
Листот со податоци RP2350 има подетална дискусија за препораките за распоредот на регулаторот, погледнете ги барањата за распоред на надворешните компоненти и ПХБ.

Водоснабдување

Влезното поврзување за напојување за овој дизајн е преку 5V VBUS пин на Micro-USB конектор (означен J1 на слика 5). Ова е вообичаен метод за напојување на електронски уреди и има смисла овде, бидејќи RP2350 има USB функционалност, која ќе ја поврземе со податочните пинови на овој конектор. Бидејќи ни треба само 3.3V за овој дизајн (напојувањето од 1.1V доаѓа од внатрешното), треба да го намалиме дојдовниот USB напојување од 5V, во овој случај, користејќи друга надворешна јачинаtagрегулатор, во овој случај линеарен регулатор (наречен регулатор за низок испуштање, или LDO). Откако претходно ги пофалив доблестите за користење на ефикасен регулатор за префрлување, може да биде мудар избор да се користи и овде, но јас се одлучив за едноставност. Прво, користењето LDO е скоро секогаш полесно. Не се потребни пресметки за да се открие со која големина треба да користите индуктор или колку се големи излезните кондензатори, а распоредот е обично многу поедноставен. Второ, заштедата на секоја последна капка моќ не е целта овде; ако беше, јас сериозно би размислил да користам регулатор за префрлување, а можеш да најдеш поранешенampНаправете го тоа на Raspberry Pi Pico 2. И трето, можам едноставно да го „позајмам“ колото што претходно го користев на верзијата RP2040 на плочата Minimal. NCP1117 (U2) избран овде има фиксен излез од 3.3V, е широко достапен и може да обезбеди струја до 1А, што ќе биде доволно за повеќето дизајни. Погледот на листот со податоци за NCP1117 ни кажува дека овој уред бара кондензатор од 10μF на влезот и друг на излезот (C1 и C5).

Кондензатори за одвојување

Слика 6. Шематски дел што ги прикажува влезовите за напојување RP2350, кнtagд регулатор и кондензатори за одвојување

Друг аспект на дизајнот на напојувањето се кондензаторите за одвојување потребни за RP2350. Тие обезбедуваат две основни функции. Прво, тие ја филтрираат бучавата од напојувањето и второ, обезбедуваат локално снабдување со полнење што колата во RP2350 може да ја користат на краток рок. Ова го спречува волtagНивото во непосредна близина не паѓа премногу кога моменталната побарувачка нагло се зголемува. Затоа што, поради ова, важно е да го поставите расклопувањето блиску до игличките за напојување. Вообичаено, препорачуваме употреба на кондензатор од 100nF по игла за напојување, сепак, отстапуваме од ова правило во неколку случаи.

Слика 7. Дел од распоредот што го прикажува рутирањето и одвојувањето на RP2350

Прво, за да можеме да имаме доволно простор за сите пинови на чипот да можат да бидат изнесени, подалеку од уредот, мораме да направиме компромис со количината на кондензатори за одвојување што можеме да ги користиме. Во овој дизајн, игличките 53 и 54 од RP2350A (пиновите 68 и 69 од RP2350B) делат еден кондензатор (C12 на слика 7 и слика 6), бидејќи нема многу простор од таа страна на уредот и компонентите и изгледот на регулаторот имаат предност.
Овој недостаток на простор би можел донекаде да се надмине ако користиме посложена/скапа технологија, како што се помали компоненти или четирислојна ПХБ со компоненти и на горната и на долната страна. Ова е дизајн компромис; ги намаливме сложеноста и трошоците, за сметка на тоа што имаме помал капацитет на раздвојување и кондензатори кои се малку подалеку од чипот отколку што е оптимално (ова ја зголемува индуктивноста). Ова може да има ефект на ограничување на максималната брзина со која дизајнот би можел да работи, како што е томtagНапојувањето може да биде премногу бучно и да падне под минималната дозволена јачинаtagд; но за повеќето апликации, оваа размена треба да биде прифатлива.

Другото отстапување од правилото 100nF е за да можеме дополнително да го подобриме томtagперформанси на регулаторот; Ви препорачуваме да користите 4.7μF за C10, кој е поставен од другата страна на чипот од регулаторот.

Поглавје 3. Флеш меморија

Примарен блиц

Слика 8. Шематски дел што ја прикажува примарната флеш меморија и кола USB_BOOT

За да можеме да складираме програмски код од кој може да се подигне и да работи RP2350, треба да користиме флеш меморија, конкретно, quad SPI флеш меморија. Уредот избран овде е уред W25Q128JVS (U3 на Слика 8), кој е чип од 128 Mbit (16MB). Ова е најголемата големина на меморија што може да ја поддржи RP2350. Ако на вашата конкретна апликација не и треба толку складирање, тогаш наместо тоа може да се користи помала, поевтина меморија.
Бидејќи оваа податочна магистрала може да биде доста висока фреквенција и редовно се користи, пиновите QSPI од RP2350 треба да се поврзат директно со блицот, користејќи кратки врски за да се одржи интегритетот на сигналот, а исто така да се намали презборувањето во околните кола. Преслушувањето е местото каде што сигналите на едно коло може да предизвикаат несакана јачинаtagе на соседното коло, што потенцијално предизвикува појава на грешки.

Сигналот QSPI_SS е посебен случај. Директно е поврзан со блицот, но има и два отпора (добро, четири, но за тоа ќе дојдам подоцна) поврзани на него. Првиот (R1) е повлекување до напојувањето од 3.3V. Флеш меморијата бара влезот за избор на чип да биде со иста јачинаtage како сопствен пин за напојување 3.3V додека уредот се напојува, во спротивно, не функционира правилно. Кога RP2350 ќе се напојува, неговиот QSPI_SS пин автоматски ќе биде стандардно повлекување, но има краток временски период за време на вклучувањето каде што состојбата на пинот QSPI_SS не може да се гарантира. Додавањето на отпорник за повлекување гарантира дека ова барање секогаш ќе биде задоволено. R1 е означен како DNF (Не се вклопува) на шемата, бидејќи откривме дека со овој конкретен блиц уред, надворешното повлекување е непотребно. Меѓутоа, ако се користи различен блиц, може да стане важно тука да може да се вметне отпорник од 10 kΩ, па затоа е вклучен за секој случај.
Вториот отпорник (R6) е отпорник од 1kΩ, поврзан со копче (SW1) означено како „USB_BOOT“. Тоа е затоа што иглата QSPI_SS се користи како „ремен за подигање“; RP2350 ја проверува вредноста на овој I/O за време на секвенцата за подигање, и ако се открие дека е логичка 0, тогаш RP2350 се враќа во режимот BOOTSEL, каде што RP2350 се претставува како USB уред за масовно складирање, а кодот може директно да се копира на тоа. Ако едноставно го притиснеме копчето, го повлекуваме пинот QSPI_SS на заземјување и ако уредот потоа се ресетира (на пр. со префрлање на иглата RUN), RP2350 ќе се рестартира во режимот BOOTSEL наместо да се обидува да ја вклучи содржината на блицот. Овие отпорници, R2 и R6 (R9 и R10 исто така), треба да се постават блиску до флеш-чипот, така што избегнуваме дополнителни должини на бакарни траки што може да влијаат на сигналот.
Сето горенаведено конкретно се однесува на RP2350, кој нема внатрешен блиц. Се разбира, уредите RP2354 имаат внатрешни флеш-мемории од 2 MB, така што надворешната U3 меморија не е потребна, па U3 може безбедно да се отстрани од шемата или едноставно да се остави непополнета. Во секој од овие случаи, сè уште би сакале да го задржиме прекинувачот USB_BOOT поврзан на QSPI_SS, така што сè уште можеме да влеземе во режим на подигање USB.

Секундарен блиц или PSRAM

Серијата RP235x сега поддржува втор мемориски уред со користење на истите QSPI пинови, со GPIO што обезбедува дополнителен избор на чипови. Значи, ако користиме RP2354 (кој има внатрешен блиц), тогаш би можеле да го користиме U3 како секундарен блиц, или дури и да го замениме со уред PSRAM. За да го направиме ова, треба да го исклучиме QSPI_SS од U3 и наместо тоа да го поврземе со соодветен GPIO. Најблискиот GPIO што може да биде избор на чип (XIP_CS1n) е GPIO0, така што со отстранување на 0Ω од R10 и поставување на R9, сега можеме да пристапиме до U3 покрај блицот на чипот. Со цел целосно да се преземе напредtage од оваа функција, каде што имаме два надворешни мемориски уреди за да можат да имаат корист деловите RP2350 без блиц, поголемата од двете Minimal плочи, за RP2350B, вклучува опционален отпечаток (U4) за дополнителен мемориски чип.

Слика 9. Шематски дел што го прикажува опционалниот секундарен мемориски уред

За да може да го користите овој уред, тој очигледно ќе треба да биде пополнет , како и R11 (0Ω) и R13 (10KΩ). Додавањето на R11 го поврзува GPIO0 (сигналот XIP_CS1n) со изборот на чипови од втората меморија. Повлекувањето на пинот за избор на чип дефинитивно е потребно овој пат, бидејќи стандардната состојба на GPIO0 треба да се повлече на ниско ниво при вклучување, што би предизвикало откажување на нашиот блиц-уред. C22, исто така, би бил потребен за да се обезбеди локално раздвојување на напојувањето за U4.

Поддржани флеш чипови
Почетната секвенца на сонда со блиц, која се користи од дното за да се извлече вториот stage од блиц, користи команда за сериско читање од 03 часа, со 24-битно адресирање и сериски такт од приближно 1MHz. Постојано кружи низ четирите комбинации на поларитетот на часовникот и фазата на часовникот, барајќи валидна секундаtage CRC32 контролна сума.
Како што вториот сtage потоа може слободно да го конфигурира извршувањето на место со користење на истата команда за сериско читање 03h, RP2350 може да изврши кеширан блиц извршување на место со кој било чип што поддржува 03h сериско читање со 24-битно адресирање, кое ги вклучува повеќето флеш уреди од 25 серии . SDK обезбедува прampле вториот сtage за CPOL=0 CPHA=0, на https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. За поддршка на блиц програмирање со користење на рутините на дното , уредот мора да одговори и на следните команди:

Програма за страница од 02 часа 256 бајти
05h статусен регистар прочитајте
06h поставете брава за овозможување пишување

20 часа бришење сектор од 4 kB

RP2350 поддржува и широк спектар на режими за пристап со двоен SPI и QSPI. За прampле, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S конфигурира уред од серијата Winbond W25Q за режим на континуирано читање quad-IO, каде што RP2350 испраќа quad-IO адреси (без команден префикс) и блицот одговара со quad-IO податоци.

Потребна е одредена претпазливост со режимите на блиц XIP каде што уредот со блиц престанува да реагира на стандардните сериски команди, како што е режимот за континуирано читање Winbond споменат погоре. Ова може да предизвика проблеми кога RP2350 се ресетира, но уредот со блиц не е напојуван, бидејќи блицот тогаш нема да реагира на секвенцата на блиц-сондата на подигачот. Пред да го издаде сериското читање 03h, подигачот секогаш ја издава следната фиксна секвенца, што е најдобрата секвенца за прекин на XIP на низа флеш-уреди:

CSn=1, IO[3:0]=4'b0000 (преку повлекување за да се избегне кавга), издавање ×32 часовници
CSn=0, IO[3:0]=4'b1111 (преку повлекување за да се избегне кавга), издавање × 32 часовници
CSn=1

CSn=0, MOSI=1'b1 (управувано ниско-Z, сите други влезови/измени Hi-Z), издавање ×16 часовници

Ако вашиот избран уред не реагира на оваа низа кога е во режим на континуирано читање, тогаш тој мора да се чува во состојба каде што секој пренос е префиксиран со сериска команда, инаку RP2350 нема да може да се врати по внатрешно ресетирање.
За повеќе детали за QSPI, погледнете го меморискиот интерфејс QSPI (QMI) во листот со податоци RP2350.

Поглавје 4. Кристален осцилатор

Слика 10. Шематски пресек кој го прикажува кристалниот осцилатор и оптоварувачките кондензатори

Строго кажано, RP2350 всушност не бара надворешен извор на часовник, бидејќи има свој внатрешен осцилатор. Меѓутоа, бидејќи фреквенцијата на овој внатрешен осцилатор не е добро дефинирана или контролирана, варира од чип до чип, како и со различна јачина на снабдувањеtagес и температури, се препорачува да се користи стабилен надворешен извор на фреквенција. Апликациите кои се потпираат на точни фреквенции не се можни без надворешен извор на фреквенција, бидејќи USB е главен примерampле.
Обезбедувањето на надворешен извор на фреквенција може да се направи на еден од двата начини: или со обезбедување на извор на часовник со CMOS излез (квадратен бран од IOVDD voltagд) во пинот XIN или со користење на кристал од 12 MHz поврзан помеѓу
XIN и XOUT. Употребата на кристал е најпосакувана опција овде, бидејќи тие се релативно евтини и многу точни.

Избраниот кристал за овој дизајн е ABM8-272-T3 (Y1 на Слика 10). Ова е истиот кристал од 12 MHz што се користи на Raspberry Pi Pico и Raspberry Pi Pico 2. Силно препорачуваме да го користите овој кристал заедно со придружното коло за да се осигурате дека часовникот брзо започнува во сите услови без да се оштети самиот кристал. Кристалот има 30 ppm толеранција на фреквенција, што треба да биде доволно добро за повеќето апликации. Заедно со толеранција на фреквенција од +/-30 ppm, има максимална ESR од 50Ω и капацитет на оптоварување од 10 pF, што и двете имаат влијание врз изборот на придружните компоненти.
За кристалот да осцилира на саканата фреквенција, производителот ја одредува капацитетот на оптоварување што му е потребен за тоа, а во овој случај, тоа е 10 pF. Овој капацитет на оптоварување се постигнува со поставување на два кондензатори со еднаква вредност, по еден на секоја страна од кристалот до земјата (C3 и C4). Од гледна точка на кристалот на view, овие кондензатори се поврзани во серија помеѓу неговите два терминали. Основната теорија на кола ни кажува дека тие се комбинираат за да дадат капацитет од (C3*C4)/(C3+C4), а како C3=C4, тогаш тоа е едноставно C3/2. Во овој ексampЛе, ние користевме кондензатори од 15 pF, така што сериската комбинација е 7.5 pF. Покрај оваа намерна капацитивност на оптоварување, мора да додадеме и вредност за ненамерната дополнителна капацитивност, или паразитска капацитивност, што ја добиваме од траките на PCB и пиновите XIN и XOUT на RP2350. Ќе претпоставиме вредност од 3pF за ова, и бидејќи овој капацитет е паралелен со C3 и C4, ние едноставно го додаваме ова за да ни дадеме вкупен капацитет на оптоварување од 10.5pF, што е доволно блиску до целта од 10pF. Како што можете да видите, паразитската капацитивност на трагите на ПХБ е фактор, и затоа треба да ги одржуваме мали за да не го вознемириме кристалот и да го спречиме да осцилира според планираното. Обидете се да го задржите распоредот што е можно пократок.
Второто разгледување е максималниот ESR (еквивалентен сериски отпор) на кристалот. Избравме уред со максимум 50Ω, бидејќи откривме дека ова, заедно со отпорник од серијата 1kΩ (R2), е добра вредност за да се спречи претерано возење и оштетување на кристалот при користење на IOVDD. ниво од 3.3V. Меѓутоа, ако IOVDD е помала од 3.3 V, тогаш погонската струја на пиновите XIN/XOUT се намалува и ќе откриете дека ampлитудата на кристалот е помала, или може воопшто да не осцилира. Во овој случај, ќе треба да се користи помала вредност на серискиот отпорник. Секое отстапување од кристалното коло прикажано овде, или со ниво на IOVDD различно од 3.3 V, ќе бара опширно тестирање за да се осигура дека кристалот осцилира под сите услови и се вклучува доволно брзо за да не предизвика проблеми со вашата апликација.

Препорачан кристал

За оригинални дизајни кои користат RP2350, препорачуваме користење на Abracon ABM8-272-T3. За прampле, покрај минималниот дизајн прampле, видете ја шемата на таблата Pico 2 во Додаток Б од листот со податоци Raspberry Pi Pico 2 и дизајнот Pico 2 files.
За најдобри перформанси и стабилност низ типичните работни температурни опсези, користете го Abracon ABM8-272-T3. Можете да го набавите ABM8-272-T3 директно од Abracon или од овластен препродавач. Pico 2 е специјално подесен за ABM8-272-T3, кој ги има следните спецификации:

Дури и ако користите кристал со слични спецификации, ќе треба да го тестирате колото преку опсег на температури за да обезбедите стабилност.
Кристалниот осцилатор се напојува од IOVDD voltagд. Како резултат на тоа, кристалот Абракон и тој конкретен дampотпорник се подесени за работа од 3.3 V. Ако користите различен IO voltagд, ќе треба повторно да се прилагодите.
Секоја промена на параметрите на кристалот ризикува нестабилност на сите компоненти поврзани со кристалното коло.

Ако не можете да го набавите препорачаниот кристал директно од Abracon или од препродавач, контактирајте applications@raspberrypi.com.

Поглавје 5. ИО

USB
Слика 11. Шематски дел што ги прикажува USB пиновите на RP2350 и завршувањето на серијата

RP2350 обезбедува два пина што ќе се користат за USB со целосна брзина (FS) или мала брзина (LS), било како домаќин или уред, во зависност од користениот софтвер. Како што веќе разговаравме, RP2350 може да се подигне и како USB уред за масовно складирање, така што поврзувањето на овие пинови на USB конекторот (J1 на Слика 5) има смисла. Пиновите USB_DP и USB_DM на RP2350 не бараат никакви дополнителни повлекувања или симнувања (потребни за означување на брзината, FS или LS, или дали се работи за домаќин или уред), бидејќи тие се вградени во I/Os. Сепак, овие В/И бараат завршни отпорници од серијата 27Ω (R7 и R8 на Слика 11), поставени блиску до чипот, со цел да се исполнат спецификацијата за импеданса на USB.
Иако RP2350 е ограничен на брзина на пренос на податоци со целосна брзина (12Mbps), треба да се обидеме да се погрижиме карактеристичната импеданса на далноводите (бакарните траки што го поврзуваат чипот со конекторот) да се блиску до
USB спецификација од 90Ω (мерено диференцијално). На ваква плоча со дебелина од 1мм, доколку користиме траки со ширина од 0.8мм на USB_DP и USB_DM, со празнина од 0.15мм меѓу нив, би требало да добиеме диференцијална карактеристична импеданса од околу 90Ω. Ова е за да се осигура дека сигналите можат да се движат по овие далноводи што е можно почисто, минимизирајќи ја јачината на звукотtagрефлексии кои можат да го намалат интегритетот на сигналот. За да можат овие далноводи да работат правилно, треба да се погрижиме директно под овие водови да има земја. Цврста, непрекината површина од мелен бакар, која се протега по целата должина на патеката. На овој дизајн, речиси целиот долен бакарен слој е посветен на заземјувањето, а особено се внимаваше да се осигура дека USB траките не поминуваат над ништо друго освен заземјување. Ако за вашата изработка е избрана ПХБ подебела од 1 мм, тогаш имаме две опции. Можеме да ги реинжинерираме USB далноводите за да го компензираме поголемото растојание помеѓу патеката и теренот одоздола (што може да биде физичка неможност), или би можеле да го игнорираме и да се надеваме на најдоброто. USB FS може да биде доста прости, но вашата километража може да варира. Веројатно ќе работи во многу апликации, но веројатно нема да биде во согласност со USB-стандардот.

I/O заглавија

Слика 12. Шематски дел што ги прикажува заглавијата на влезно/излез од 2.54 mm на верзијата QFN60

Во прилог на веќе споменатиот USB конектор, има пар заглавија со двоен ред од 2.54 mm (J2 и J3 на слика 12), по еден на секоја страна од плочата, на кои е поврзан остатокот од I/O. Има 30 GPIO на RP2350A, додека има 48 GPIO на RP2350B, така што заглавијата на оваа верзија на плочката Minimal се поголеми за да се дозволат дополнителни пинови (види Слика 13).
Бидејќи ова е дизајн за општа намена, без посебна апликација на ум, I/O се достапни за да се поврзат како што сака корисникот. Внатрешниот ред иглички на секое заглавие се В/И, а надворешниот ред се сите поврзани со заземјувањето. Добра практика е да се вклучат многу основи на I/O конектори. Ова помага да се одржи заземјување со ниска импеданса, а исто така да се обезбедат многу потенцијални патеки за враќање за струите кои патуваат до и од
Влезни/излезни врски. Ова е важно за да се минимизираат електро-магнетните пречки кои можат да бидат предизвикани од повратните струи на брзо префрлување сигнали кои траат долги патеки за да се комплетира колото.

Двата заглавија се на иста решетка од 2.54 мм, што го олеснува поврзувањето на оваа плоча со други работи, како што се лебници. Можеби ќе сакате да размислите да поставите само заглавие од еден ред наместо заглавието со двоен ред, без да го користите надворешниот ред на приклучоци за заземјување, за да биде поудобно да се вклопи на плочата за леб.

Слика 13. Шематски дел што ги прикажува заглавијата на влезно/излез од 2.54 mm на верзијата QFN80

Приклучок за отстранување грешки

Слика 14. Шематски дел што го прикажува опционалниот JST конектор за SWD дебагирање

За дебагирање на чип, можеби ќе сакате да се поврзете со интерфејсот SWD на RP2350. Двата пина, SWD и SWCLK, се достапни на заглавието од 2.54 mm, J3, за да се овозможи лесно поврзување на сондата за отстранување грешки по ваш избор. Дополнително на ова, вклучив опционален JST заглавие, кој овозможува лесно поврзување со Raspberry Pi Debug Probe. Не треба да го користите ова, заглавјата од 2.54 мм ќе бидат доволни ако имате намера да дебагирате софтвер, но сметам дека е попогодно да го направите тоа. Избрав хоризонтален конектор, најмногу затоа што ми се допаѓа неговиот изглед, дури и ако не е на работ на таблата, но достапни се вертикални, иако со малку поинаков отпечаток.

Копчиња
Минималниот дизајн сега содржи не едно, туку две копчиња, каде што верзијата RP240 немаше ниедно. Едниот е за избор на USB подигање, како што претходно разговаравме, но второто е копче „ресетирање“, закачено на иглата RUN. Ниту едно од овие не е строго неопходно (иако копчето BOOTSEL ќе треба да се замени со заглавие или слично доколку е потребен режим за подигање преку USB), и може да се отстрани ако просторот или цената се загрижени, но тие секако го прават далеку користењето на RP2350 попријатно искуство.

Додаток А: Комплетна шема на верзијата -RP2350A

Слика 15. Целосна шема на минималниот дизајн за RP2350A

Додаток Б: Целосна шема на верзијата -RP2350B

Слика 16. Целосна шема на минималниот дизајн за RP2350B

Додаток H: Историја на издавање на документација

8 август 2024 година
Почетно ослободување.

и Raspberry Pi
Raspberry Pi е заштитен знак на Raspberry Pi Ltd
Raspberry Pi Ltd

Документи / ресурси

Raspberry Pi SC1631 Raspberry микроконтролер [pdf] Упатство за употреба
SC1631 Raspberry микроконтролер, SC1631, Raspberry микроконтролер, микроконтролер

Референци

Упатство за употреба

Raspberry Pi SC1631 Raspberry микроконтролер

Упатство за употреба на производот