Płytka mikrokontrolera Raspberry Pi Pico 2 W

Dane techniczne:

• Nazwa produktu: Raspberry Pi Pico 2 W
• Zasilanie: 5V DC
• Minimalny prąd znamionowy: 1A

Instrukcje użytkowania produktu

Informacje dotyczące bezpieczeństwa:
Raspberry Pi Pico 2 W powinien być zgodny z odpowiednimi przepisami i normami obowiązującymi w kraju przeznaczenia. Dostarczony zasilacz powinien mieć napięcie 5 V DC i minimalny prąd znamionowy 1 A.

Certyfikaty zgodności:
Aby uzyskać wszystkie certyfikaty zgodności i numery, odwiedź stronę  www.raspberrypi.com/compliance.

Informacje dotyczące integracji dla producentów OEM:
Producent produktu OEM/Host powinien zapewnić ciągłą zgodność z wymogami certyfikacji FCC i ISED Canada po zintegrowaniu modułu z produktem Host. Dodatkowe informacje można znaleźć w dokumencie FCC KDB 996369 D04.

Zgodność z przepisami:
W przypadku produktów dostępnych na rynku USA/Kanady dostępne są tylko kanały od 1 do 11 dla sieci WLAN 2.4 GHz. Urządzenie i jego anteny nie mogą być umieszczane ani używane w połączeniu z żadną inną anteną lub nadajnikiem, chyba że jest to zgodne z procedurami FCC dotyczącymi wielu nadajników.

Części przepisów FCC:
Moduł podlega następującym częściom przepisów FCC: 15.207, 15.209, 15.247, 15.401 i 15.407.

Karta katalogowa Raspberry Pi Pico 2 W
Płytka mikrokontrolera oparta na układzie RP2350 z łącznością bezprzewodową.

Kolofon

• © 2024 Raspberry Pi Sp. z o.o.
• Niniejsza dokumentacja jest licencjonowana na zasadach Creative Commons Uznanie autorstwa-Bez utworów zależnych 4.0 Międzynarodowe (CC BY-ND).
• data kompilacji: 2024-11-26
• wersja kompilacji: d912d5f-clean

Informacja o wyłączeniu odpowiedzialności prawnej

• DANE TECHNICZNE I NIEZAWODNOŚĆ PRODUKTÓW RASPBERRY PI (W TYM KARTY KATALOGOWE) MODYFIKOWANE OD CZASU DO CZASU („ZASOBY”) SĄ DOSTARCZANE PRZEZ RASPBERRY PI LTD („RPL”) „TAK JAK JEST” ORAZ WSZELKIE WYRAŹNE LUB DOROZUMIANE GWARANCJE, W TYM MIĘDZY INNYMI DOROZUMIANE GWARANCJE PRZYDATNOŚCI HANDLOWEJ I PRZYDATNOŚCI DO OKREŚLONEGO CELU SĄ WYŁĄCZONE. W MAKSYMALNYM ZAKRESIE DOZWOLONYM PRZEZ OBOWIĄZUJĄCE PRAWO W ŻADNYM WYPADKU RPL NIE BĘDZIE ODPOWIEDZIALNY ZA JAKIEKOLWIEK BEZPOŚREDNIE, POŚREDNIE, PRZYPADKOWE, SZCZEGÓLNE, PRZYKŁADOWE LUB WTÓRNE SZKODY (W TYM MIĘDZY INNYMI ZA NABYCIE ZAMIENNYCH TOWARÓW LUB USŁUG; UTRATĘ MOŻLIWOŚCI UŻYTKOWANIA, DANYCH , ZYSKÓW LUB PRZERWY W DZIAŁALNOŚCI) JAKIEJKOLWIEK PRZYCZYNY ORAZ JAKIEJKOLWIEK TEORII ODPOWIEDZIALNOŚCI KONTRAKTOWEJ, ODPOWIEDZIALNOŚCI BEZWZGLĘDNEJ LUB DELIKTU (W TYM ZANIEDBANIA LUB W INNY SPOSÓB) WYNIKAJĄCEJ W JAKIKOLWIEK SPOSÓB Z WYKORZYSTANIA ZASOBÓW, NAWET JEŚLI ZOSTAŁO POWIADOMIONE O MOŻLIWOŚCI TAKICH USZKODZEŃ.
• RPL zastrzega sobie prawo do wprowadzania wszelkich udoskonaleń, poprawek, korekt lub innych modyfikacji ZASOBÓW lub opisanych w nich produktów w dowolnym momencie i bez wcześniejszego powiadomienia.
• ZASOBY są przeznaczone dla doświadczonych użytkowników z odpowiednim poziomem wiedzy projektowej. Użytkownicy ponoszą wyłączną odpowiedzialność za swój wybór i użytkowanie ZASOBÓW oraz wszelkie zastosowanie opisanych w nich produktów. Użytkownik zgadza się zabezpieczyć i zwolnić RPL z odpowiedzialności za wszelkie zobowiązania, koszty, szkody lub inne straty wynikające z korzystania z ZASOBÓW.
• RPL udziela użytkownikom pozwolenia na korzystanie z ZASOBÓW wyłącznie w połączeniu z produktami Raspberry Pi. Wszelkie inne wykorzystanie ZASOBÓW jest zabronione. Nie udziela się licencji na żadne inne prawa własności intelektualnej RPL ani innych osób trzecich.
• DZIAŁANIA WYSOKIEGO RYZYKA. Produkty Raspberry Pi nie są projektowane, produkowane ani przeznaczone do użytku w środowiskach niebezpiecznych wymagających niezawodnego działania, takich jak eksploatacja obiektów jądrowych, systemów nawigacji i komunikacji lotniczej, kontroli ruchu lotniczego, systemów uzbrojenia lub zastosowań krytycznych dla bezpieczeństwa (w tym systemów podtrzymywania życia i innych urządzeń medycznych), w których awaria produktów mogłaby bezpośrednio prowadzić do śmierci, obrażeń ciała lub poważnych szkód fizycznych lub środowiskowych („Działania Wysokiego Ryzyka”). RPL wyraźnie zrzeka się wszelkich wyraźnych lub dorozumianych gwarancji przydatności do Działań Wysokiego Ryzyka i nie ponosi odpowiedzialności za użytkowanie lub włączenie produktów Raspberry Pi do Działań Wysokiego Ryzyka.
• Produkty Raspberry Pi są dostarczane zgodnie ze Standardowymi Warunkami RPL. Dostarczanie ZASOBÓW przez RPL nie rozszerza ani w żaden inny sposób nie modyfikuje Standardowych Warunków RPL, w tym, ale nie wyłącznie, zrzeczeń się odpowiedzialności i gwarancji wyrażonych w nich.

Rozdział 1. O Pico 2 W
Raspberry Pi Pico 2 W to płytka mikrokontrolera oparta na układzie mikrokontrolera Raspberry Pi RP2350.

Raspberry Pi Pico 2 W został zaprojektowany jako niedroga, a jednocześnie elastyczna platforma rozwojowa dla układu RP2350, wyposażona w interfejs bezprzewodowy 2.4 GHz i następujące kluczowe funkcje:

• Mikrokontroler RP2350 z 4 MB pamięci flash
• Wbudowane jednopasmowe interfejsy bezprzewodowe 2.4 GHz (802.11n, Bluetooth 5.2)
  • Obsługa ról Bluetooth LE Central i Peripheral
  • Obsługa Bluetooth Classic
• Port Micro USB B do zasilania i przesyłania danych (oraz do programowania pamięci flash)
• Płytka drukowana typu „DIP” o wymiarach 21 mm x 51 mm i grubości 1 mm, z 40 pinami i otworami przelotowymi 0.1 cala, również z nacięciami krawędziowymi
  • Udostępnia 26 wielofunkcyjnych, uniwersalnych wejść/wyjść (GPIO) 3.3 V
  • 23 GPIO są wyłącznie cyfrowe, a trzy z nich mogą również obsługiwać przetwornik ADC
  • Możliwość montażu natynkowego jako moduł
• 3-pinowy port debugowania (SWD) przewodu szeregowego ARM
• Prosta, a jednocześnie niezwykle elastyczna architektura zasilania
  • Różne opcje łatwego zasilania urządzenia z portu micro USB, zewnętrznych zasilaczy lub baterii
• Wysoka jakość, niskie koszty, duża dostępność
• Kompleksowy zestaw SDK, oprogramowanie np.amppliki i dokumentacja

Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat mikrokontrolera RP2350, zapoznaj się z kartą katalogową RP2350. Najważniejsze cechy:

• Podwójne rdzenie Cortex-M33 lub RISC-V Hazard3 taktowane z częstotliwością do 150 MHz
  • Dwa układy PLL na chipie umożliwiają zmianę częstotliwości rdzenia i obwodów
• 520 kB wielobankowej pamięci SRAM o wysokiej wydajności
• Zewnętrzna pamięć flash Quad-SPI z funkcją eXecute In Place (XIP) i 16 kB pamięci podręcznej na chipie
• Wysokowydajna tkanina autobusowa z pełnym poprzecznym pasem
• Wbudowany port USB 1.1 (urządzenie lub host)
• 30 wielofunkcyjnych, uniwersalnych wejść/wyjść (cztery z nich można wykorzystać do przetwornika ADC)
  • 1.8-3.3VI/O obj.tage
• 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) 500 kB/s
• Różne urządzenia peryferyjne cyfrowe
  • 2 × UART, 2 × I2C, 2 × SPI, 24 × kanały PWM, 1 × urządzenie peryferyjne HSTX
  • 1 × timer z 4 alarmami, 1 × timer AON
• 3 bloki programowalnego wejścia/wyjścia (PIO), łącznie 12 maszyn stanowych
  • Elastyczne, programowalne przez użytkownika szybkie wejście/wyjście
  • Może emulować interfejsy takie jak karta SD i VGA

NOTATKA

• Raspberry Pi Pico 2 WI/O voltage jest ustalone na 3.3 V
• Raspberry Pi Pico 2 W oferuje minimalistyczny, a zarazem elastyczny układ zewnętrzny do obsługi układu RP2350: pamięć flash (Winbond W25Q16JV), kwarc (Abracon ABM8-272-T3), zasilacze i ich odsprzęganie oraz złącze USB. Większość pinów mikrokontrolera RP2350 jest doprowadzona do pinów wejścia/wyjścia użytkownika na lewej i prawej krawędzi płytki. Cztery wejścia/wyjścia RP2350 służą do realizacji funkcji wewnętrznych: sterowania diodą LED, sterowania zasilaniem wbudowanego zasilacza impulsowego (SMPS) oraz pomiaru napięcia systemu.tagt.j.
• Pico 2 W posiada wbudowany interfejs bezprzewodowy 2.4 GHz oparty na układzie Infineon CYW43439. Antena jest anteną wbudowaną licencjonowaną przez firmę Abracon (dawniej ProAnt). Interfejs bezprzewodowy jest połączony przez SPI z układem RP2350.
• Obudowa Pico 2 W została zaprojektowana tak, aby można było używać lutowanych złączy kołkowych o rozstawie 0.1 cala (rozstaw jest o 0.1 cala szerszy niż w standardowej obudowie DIP z 40 pinami) lub aby można ją było umieścić jako „moduł” do montażu powierzchniowego, ponieważ piny wejścia/wyjścia użytkownika również mają ząbki.
• Pod złączem USB i przyciskiem BOOTSEL znajdują się pady SMT, które umożliwiają dostęp do tych sygnałów, jeśli moduł SMT jest stosowany w lutowaniu rozpływowym.

• Raspberry Pi Pico 2 W wykorzystuje wbudowany zasilacz impulsowy buck-boost, który jest w stanie wygenerować wymagane napięcie 3.3 V (do zasilania układu RP2350 i obwodów zewnętrznych) z szerokiego zakresu napięcia wejściowegotages (~1.8 do 5.5 V). Zapewnia to znaczną elastyczność w zasilaniu urządzenia z różnych źródeł, takich jak pojedyncze ogniwo litowo-jonowe lub trzy ogniwa AA połączone szeregowo. Ładowarki akumulatorów można również bardzo łatwo zintegrować z łańcuchem zasilania Pico 2 W.
• Przeprogramowanie lampy błyskowej Pico 2 W można wykonać za pomocą USB (wystarczy przeciągnąć i upuścić file Do Pico 2 W, który działa jako urządzenie pamięci masowej, lub do standardowego portu debugowania szeregowego (SWD) można zresetować system oraz załadować i uruchomić kod bez naciskania przycisków. Port SWD można również wykorzystać do interaktywnego debugowania kodu uruchomionego na RP2350.

Rozpoczęcie pracy z Pico 2 W

• Książka z serii Wprowadzenie do Raspberry Pi Pico omawia ładowanie programów na płytkę i pokazuje, jak zainstalować zestaw SDK C/C++ i zbudować ją.ampProgramy w języku C. Zapoznaj się z książką Raspberry Pi Pico-series Python SDK, aby rozpocząć przygodę z MicroPythonem, który jest najszybszym sposobem uruchomienia kodu na Pico 2 W.

Projekt Raspberry Pi Pico 2 W files
Projekt źródłowy files, w tym schemat i układ PCB, są udostępniane publicznie, z wyjątkiem anteny. Antena Niche™ to opatentowana technologia antenowa Abracon/Proant. Aby uzyskać informacje na temat licencji, prosimy o kontakt pod adresem niche@abracon.com.

• Układ CAD filePliki s, w tym układ PCB, można znaleźć tutaj. Należy pamiętać, że Pico 2 W został zaprojektowany w edytorze PCB Cadence Allegro, a otwieranie w innych pakietach PCB CAD będzie wymagało skryptu importującego lub wtyczki.
• KROK 3D Model 3D Raspberry Pi Pico 2 W w formacie STEP, umożliwiający wizualizację 3D i kontrolę dopasowania projektów obejmujących Pico 2 W jako moduł, można znaleźć tutaj.
• Frytowanie Część Fritzinga do wykorzystania np. w układach płytek stykowych można znaleźć tutaj.
• Niniejszym udziela się zgody na używanie, kopiowanie, modyfikowanie i/lub dystrybucję tego projektu w dowolnym celu, za opłatą lub bezpłatnie.
• PROJEKT JEST DOSTARCZANY „TAK JAK JEST”, A AUTOR ZRZEKA SIĘ WSZELKICH GWARANCJI DOTYCZĄCYCH TEGO PROJEKTU, W TYM WSZELKICH DOROZUMIANYCH GWARANCJI PRZYDATNOŚCI HANDLOWEJ I PRZYDATNOŚCI DO UŻYTKU. W ŻADNYM WYPADKU AUTOR NIE PONOSI ODPOWIEDZIALNOŚCI ZA ŻADNE SZKODY SZCZEGÓLNE, BEZPOŚREDNIE, POŚREDNIE LUB WTÓRNE ANI ZA ŻADNE SZKODY WYNIKAJĄCE Z UTRATY MOŻLIWOŚCI UŻYTKOWANIA, DANYCH LUB ZYSKÓW, CZY TO Z TYTUŁU UMOWY, ZANIEDBANIA, CZY INNEGO CZYNU NIEDOZWOLONEGO, WYNIKAJĄCEGO Z LUB ZWIĄZANEGO Z UŻYTKOWANIEM LUB WYKONYWANIEM TEGO PROJEKTU.

Rozdział 2. Specyfikacja mechaniczna
Pico 2 W to jednostronna płytka PCB o wymiarach 51 mm × 21 mm × 1 mm z portem micro USB wystającym nad górną krawędzią i podwójnymi pinami z ząbkami/otworami przelotowymi wzdłuż dwóch dłuższych krawędzi. Wbudowana antena bezprzewodowa znajduje się na dolnej krawędzi. Aby uniknąć rozstrojenia anteny, żaden materiał nie powinien wnikać w tę przestrzeń. Pico 2 W został zaprojektowany do montażu powierzchniowego, a także w obudowie dwurzędowej (DIP), z 40 głównymi pinami użytkownika na siatce o rastrze 2.54 mm (0.1 cala) z otworami 1 mm, co zapewnia kompatybilność z płytką Veroboard i płytką stykową. Pico 2 W posiada również cztery wywiercone otwory montażowe o średnicy 2.1 mm (± 0.05 mm), umożliwiające montaż mechaniczny (patrz rysunek 3).

Wyprowadzenia Pico 2 W
Układ pinów Pico 2 W został zaprojektowany tak, aby jak najlepiej wykorzystać funkcje GPIO i obwodów wewnętrznych układu RP2350, a jednocześnie zapewnić odpowiednią liczbę pinów uziemienia w celu redukcji zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) i przesłuchów sygnału. Układ RP2350 został zbudowany w nowoczesnym procesie technologicznym 40 nm, dzięki czemu jego cyfrowe prędkości wejścia/wyjścia są bardzo wysokie.

NOTATKA

• Numerację pinów fizycznych pokazano na rysunku 4. Przydział pinów pokazano na rysunku 2.

Kilka pinów GPIO układu RP2350 jest wykorzystywanych do realizacji wewnętrznych funkcji płyty:

• GPIO29 Tryb bezprzewodowego SPI CLK/ADC OP/IP (ADC3) do pomiaru VSYS/3
• GPIO25 OP bezprzewodowy SPI CS – gdy stan wysoki, umożliwia również odczyt VSYS przez pin GPIO29 ADC
• GPIO24 Dane/IRQ bezprzewodowego SPI OP/IP
• GPIO23 Sygnał włączania bezprzewodowego OP
• WL_GPIO2 Wykrywanie IP VBUS – stan wysoki, jeśli VBUS jest obecny, w przeciwnym razie niski
• WL_GPIO1 OP steruje wbudowanym pinem oszczędzania energii SMPS (sekcja 3.4)
• WL_GPIO0 OP podłączony do diody LED użytkownika

Oprócz pinów GPIO i masy, na głównym 40-pinowym interfejsie znajduje się siedem innych pinów:

• Kod PIN40 VBUS
• Kod PIN39 Systemy operacyjne
• Kod PIN37 3V3_PL
• Kod PIN36 3V3
• Kod PIN35 ADC_VREF
• Kod PIN33 AGND
• Kod PIN30 URUCHOMIĆ

VBUS to wejście micro-USBtage, podłączony do pinu 1 portu micro-USB. Nominalne napięcie wynosi 5 V (lub 0 V, jeśli port USB nie jest podłączony lub nie jest zasilany).

• VSYS to główny wolumen wejściowy systemutage, które może się zmieniać w dopuszczalnym zakresie od 1.8 V do 5.5 V i jest wykorzystywane przez wbudowany moduł SMPS do generowania napięcia 3.3 V dla układu RP2350 i jego GPIO.
• 3V3_EN łączy się z wbudowanym pinem włączającym SMPS i jest podciągany do stanu wysokiego (do VSYS) poprzez rezystor 100 kΩ. Aby wyłączyć napięcie 3.3 V (które również wyłącza zasilanie układu RP2350), należy zewrzeć ten pin do stanu niskiego.
• 3V3 to główne napięcie zasilania 3.3 V dla układu RP2350 i jego wejść/wyjść, generowane przez wbudowany zasilacz impulsowy (SMPS). Ten pin może służyć do zasilania obwodów zewnętrznych (maksymalny prąd wyjściowy zależy od obciążenia układu RP2350 i napięcia VSYS).tage; zaleca się, aby obciążenie tego pinu nie przekraczało 300 mA).
• ADC_VREF to pojemność zasilania (i odniesienia) ADCtage, i jest generowany na Pico 2 W poprzez filtrowanie zasilania 3.3 V. Pin ten można wykorzystać z zewnętrznym odniesieniem, jeśli wymagana jest lepsza wydajność przetwornika ADC.
• AGND to masa odniesienia dla GPIO26-29. Pod tymi sygnałami znajduje się osobna analogowa płaszczyzna masy, kończąca się na tym pinie. Jeśli przetwornik ADC nie jest używany lub wydajność przetwornika ADC nie jest krytyczna, pin ten można podłączyć do masy cyfrowej.
• RUN to pin włączający układ RP2350, który posiada wewnętrzny (wbudowany w układ) rezystor podciągający do napięcia 3.3 V, około ~50 kΩ. Aby zresetować układ RP2350, należy zewrzeć ten pin do poziomu niskiego.
• Na koniec mamy także sześć punktów testowych (TP1-TP6), do których można uzyskać dostęp w razie potrzeby, np.ample, jeśli używasz go jako modułu do montażu powierzchniowego. Są to:
  • TP1 Uziemienie (masa sprzężona bezpośrednio dla sygnałów różnicowych USB)
  • TP2 USB DM
  • TP3 USB DP
  • TP4 WL_GPIO1/SMPS pin PS (nie używać)
  • TP5 WL_GPIO0/LED (niezalecane do stosowania)
  • BUTY TP6
• Zaciski TP1, TP2 i TP3 mogą służyć do dostępu do sygnałów USB zamiast portu micro-USB. Zacisk TP6 może być użyty do wprowadzenia systemu w tryb programowania pamięci masowej USB (poprzez zwarcie go do stanu niskiego podczas włączania zasilania). Należy pamiętać, że zacisk TP4 nie jest przeznaczony do użytku zewnętrznego, a zacisk TP5 nie jest zalecany, ponieważ będzie on przełączał się jedynie od 0 V do napięcia przewodzenia diody LED.tage (i dlatego można go używać jako wyniku jedynie przy zachowaniu szczególnej ostrożności).

Montaż powierzchniowy
Poniższy schemat (rysunek 5) jest zalecany dla systemów, w których jednostki Pico 2 W będą lutowane rozpływowo jako moduły.

• Na podstawie modułu SMT zaznaczono położenie punktów testowych i rozmiary padów, a także 4 pady uziemiające obudowy złącza USB (A, B, C, D). Złącze USB w Pico 2 W jest elementem przewlekanym, co zapewnia mu wytrzymałość mechaniczną. Piny gniazda USB nie wystają całkowicie przez płytkę, jednak podczas produkcji lut gromadzi się na tych padach, co może uniemożliwić całkowite ułożenie modułu na płasko. Dlatego na podstawie modułu SMT umieszczamy pady, aby umożliwić kontrolowane lutowanie podczas ponownego lutowania Pico 2 W.
• W przypadku punktów testowych, które nie są używane, dopuszczalne jest pozostawienie pod nimi wolnej przestrzeni (zachowując odpowiedni odstęp) na płycie nośnej.
• W wyniku testów z klientami ustaliliśmy, że szablon pasty lutowniczej musi być większy niż powierzchnia styku. Nałożenie pasty na pady lutownicze zapewnia najlepsze możliwe rezultaty podczas lutowania. Poniższy szablon pasty (rysunek 6) przedstawia wymiary stref pasty lutowniczej w urządzeniu Pico 2 W. Zalecamy strefy pasty o 163% większe niż powierzchnia styku.

Strefa zamknięta
Antena posiada wycięcie (14 mm × 9 mm). Umieszczenie czegokolwiek blisko anteny (w dowolnym wymiarze) zmniejsza jej skuteczność. Raspberry Pi Pico W należy umieścić na krawędzi płytki, a nie w obudowie metalowej, aby uniknąć powstania klatki Faradaya. Dodanie uziemienia po bokach anteny nieznacznie poprawia wydajność.

Zalecane warunki pracy
Warunki pracy urządzenia Pico 2 W w dużej mierze zależą od warunków pracy określonych przez jego komponenty.

• Temperatura pracy maks. 70°C (wliczając samonagrzewanie)
• Temperatura pracy min. -20°C
• Napięcie zasilania 5V ± 10%.
• VSYS Min. 1.8 V
• VSYS Max 5.5 V
• Należy pamiętać, że prąd VBUS i VSYS będzie zależał od przypadku użycia, np.amples podano w następnej sekcji.
• Zalecana maksymalna temperatura otoczenia podczas pracy wynosi 70°C.

Rozdział 3. Informacje o aplikacjach

Programowanie pamięci flash

• Wbudowaną pamięć flash QSPI o pojemności 2 MB można programować ponownie za pomocą portu debugowania szeregowego lub specjalnego trybu urządzenia pamięci masowej USB.
• Najprostszym sposobem przeprogramowania pamięci flash Pico 2 W jest użycie trybu USB. Aby to zrobić, należy wyłączyć płytkę, a następnie przytrzymać przycisk BOOTSEL podczas włączania zasilania (np. przytrzymać przycisk BOOTSEL podczas podłączania USB).
• Pico 2 W pojawi się wtedy jako urządzenie pamięci masowej USB. Przeciągnij specjalny plik „.uf2” file na dysku zapisze to file do lampy błyskowej i ponownie uruchom Pico 2 W.
• Kod rozruchowy USB jest zapisany w pamięci ROM urządzenia RP2350, więc nie można go przypadkowo nadpisać.
• Aby rozpocząć korzystanie z portu SWD, zapoznaj się z sekcją Debugowanie za pomocą SWD w książce z serii Wprowadzenie do Raspberry Pi Pico.

We/wy ogólnego przeznaczenia

• GPIO komputera Pico 2 W jest zasilane z pokładowej szyny 3.3 V i jest ustawione na stałe na 3.3 V.
• Pico 2 W udostępnia 26 z 30 możliwych pinów GPIO układu RP2350, kierując je bezpośrednio do pinów złącza Pico 2 W. Złącza GPIO0 do GPIO22 są wyłącznie cyfrowe, a GPIO 26-28 mogą być używane jako cyfrowe wejścia GPIO lub jako wejścia ADC (wybierane programowo).

NOTATKA

• GPIO 26-29 są przystosowane do przetworników ADC i mają wewnętrzną diodę odwrotną do szyny VDDIO (3.3 V), dzięki czemu napięcie wejściowetagNie może przekraczać napięcia VDDIO plus około 300 mV. Jeśli RP2350 nie jest zasilany, należy zastosować napięcietagPrąd do tych pinów GPIO będzie „przeciekał” przez diodę do szyny VDDIO. Piny GPIO 0-25 (oraz piny debugowania) nie mają tego ograniczenia, dlatego teżtagMożna go bezpiecznie przyłożyć do tych pinów, gdy RP2350 jest odłączony od zasilania do 3.3 V.

Korzystanie z przetwornika ADC
Przetwornik ADC RP2350 nie posiada wbudowanego źródła odniesienia; wykorzystuje własne zasilanie jako źródło odniesienia. W Pico 2W pin ADC_AVDD (zasilanie przetwornika ADC) jest generowany z napięcia SMPS 3.3 V za pomocą filtru RC (201 Ω przy 2.2 μF).

1. To rozwiązanie opiera się na dokładności wyjścia SMPS 3.3 V
2. Niektóre szumy zasilacza nie będą filtrowane
3. Przetwornik ADC pobiera prąd (około 150 μA, jeśli dioda czujnika temperatury jest wyłączona, co może się różnić w zależności od układu); występuje naturalne przesunięcie około 150 μA*200 = ~30 mV. Występuje niewielka różnica w poborze prądu, gdy przetwornik ADC jest wyłączony.ampling (około +20μA), więc to przesunięcie będzie się również zmieniać w zależności od samporaz temperatura pracy.

Zmiana rezystancji między pinem ADC_VREF a pinem 3.3 V może zmniejszyć przesunięcie kosztem większego szumu, co jest pomocne, jeśli przypadek użycia obsługuje uśrednianie w wielu samples.

• Stan wysoki pinu trybu SMPS (WL_GPIO1) wymusza przejście zasilacza w tryb PWM. Może to znacznie zmniejszyć tętnienia charakterystyczne dla SMPS przy małym obciążeniu, a tym samym zmniejszyć tętnienia w zasilaniu przetwornika ADC. Zmniejsza to jednak sprawność energetyczną urządzenia Pico 2 W przy małym obciążeniu, dlatego po zakończeniu konwersji ADC tryb PFM można ponownie włączyć, ponownie wprowadzając WL_GPIO1 w stan niski. Patrz rozdział 3.4.
• Przesunięcie przetwornika ADC można zmniejszyć, podłączając drugi kanał przetwornika ADC do masy i wykorzystując ten pomiar zerowy jako przybliżenie przesunięcia.
• Aby znacznie poprawić wydajność przetwornika ADC, można podłączyć zewnętrzny bocznik referencyjny 3.0 V, taki jak LM4040, do pinu ADC_VREF i masy. Należy pamiętać, że w takim przypadku zakres ADC jest ograniczony do sygnałów 0 V – 3.0 V (zamiast 0 V – 3.3 V), a bocznik referencyjny będzie pobierał ciągły prąd przez rezystor filtrujący 200 Ω (3.3 V – 3.0 V)/200 = ~1.5 mA.
• Należy pamiętać, że rezystor 1Ω w Pico 2 W (R9) został zaprojektowany, aby pomóc w przypadku źródeł bocznikowych, które w przeciwnym razie stałyby się niestabilne po bezpośrednim podłączeniu do 2.2 μF. Zapewnia on również filtrowanie nawet w przypadku zwarcia 3.3 V i ADC_VREF (co może być przydatne dla użytkowników tolerancyjnych na szumy i chcących zmniejszyć nieodłączne przesunięcie).
• R7 to duży rezystor w obudowie metrycznej 1608 (0603), który można łatwo usunąć, jeśli użytkownik chce odizolować ADC_VREF i wprowadzić własne zmiany w objętości ADCtage, na przykładampzasilany z całkowicie oddzielnego tomutage (np. 2.5 V). Należy pamiętać, że przetwornik ADC w układzie RP2350 został sprawdzony tylko dla napięcia 3.0/3.3 V, ale powinien działać przy napięciu około 2 V.

Łańcuch mocy
Pico 2 W został zaprojektowany z prostą, ale elastyczną architekturą zasilania i może być łatwo zasilany z innych źródeł, takich jak baterie lub zasilacze zewnętrzne. Integracja Pico 2 W z zewnętrznymi układami ładowania jest również prosta. Rysunek 8 przedstawia schemat układu zasilania.

• VBUS to wejście 5 V z portu micro-USB, które jest zasilane przez diodę Schottky'ego w celu generowania VSYS. Połączenie VBUS z diodą VSYS (D1) zwiększa elastyczność, umożliwiając ORing zasilania różnych zasilaczy do VSYS.
• VSYS to główny system 'wolumen wejściowy'tage' i zasila zasilacz impulsowy RT6154 buck-boost SMPS, który generuje stałe napięcie wyjściowe 3.3 V dla układu RP2350 i jego wejść/wyjść (i może być używany do zasilania obwodów zewnętrznych). VSYS podzielony przez 3 (przez R5, R6 na schemacie Pico 2W) może być monitorowany na kanale ADC 3, gdy transmisja bezprzewodowa nie jest w toku. Można to wykorzystać np.ample jako surowa bateria voltagmonitorować.
• Jak sama nazwa wskazuje, zasilacz impulsowy buck-boost może płynnie przełączać się z trybu buck na tryb boost, dzięki czemu może utrzymywać objętość wyjściowątage 3.3 V z szerokiego zakresu objętości wejściowejtages, ~1.8V do 5.5V, co zapewnia dużą elastyczność w wyborze źródła zasilania.
• WL_GPIO2 monitoruje obecność VBUS, podczas gdy R10 i R1 obniżają napięcie VBUS, aby upewnić się, że wynosi 0 V, jeśli VBUS nie jest obecny.
• WL_GPIO1 steruje pinem PS (oszczędzanie energii) układu RT6154. Gdy PS jest w stanie niskim (domyślnie w Pico 2 W), regulator pracuje w trybie modulacji częstotliwości impulsów (PFM), który przy małych obciążeniach pozwala na znaczną oszczędność energii poprzez sporadyczne załączanie tranzystorów MOSFET, aby utrzymać kondensator wyjściowy na stałym poziomie. Ustawienie PS na poziomie wysokim wymusza przejście regulatora w tryb modulacji szerokości impulsu (PWM). Tryb PWM wymusza ciągłe przełączanie zasilacza SMPS, co znacznie zmniejsza tętnienia wyjściowe przy małych obciążeniach (co może być korzystne w niektórych zastosowaniach), ale kosztem znacznie niższej sprawności. Należy pamiętać, że przy dużym obciążeniu zasilacz SMPS będzie pracował w trybie PWM niezależnie od stanu pinu PS.
• Pin SMPS EN jest podciągnięty do VSYS za pomocą rezystora 100 kΩ i udostępniony na pinie 37 układu Pico 2 W. Zwarcie tego pinu do masy wyłączy SMPS i przełączy go w stan niskiego poboru mocy.

NOTATKA 
Układ RP2350 ma wbudowany liniowy regulator napięcia (LDO), który zasila rdzeń cyfrowy napięciem 1.1 V (nominalnym) z zasilacza 3.3 V. Nie pokazano tego na rysunku 8.

Zasilanie Raspberry Pi Pico 2 W

• Najprostszym sposobem zasilania Pico 2 W jest podłączenie micro-USB, które będzie zasilać VSYS (a zatem i system) z 5V USB VBUStagnp. poprzez D1 (tak więc VSYS staje się VBUS pomniejszonym o spadek napięcia na diodzie Schottky'ego).
• Jeśli port USB stanowi jedyne źródło zasilania, VSYS i VBUS można bezpiecznie zewrzeć, aby wyeliminować spadek napięcia na diodzie Schottky'ego (co poprawia wydajność i zmniejsza tętnienia na VSYS).
• Jeśli port USB nie będzie używany, można bezpiecznie zasilać Pico 2 W, podłączając VSYS do preferowanego źródła zasilania (w zakresie od ~1.8 V do 5.5 V).

WAŻNY
Jeżeli używasz Pico 2 W w trybie hosta USB (np. używając jednego z hostów TinyUSB, np.amples) należy zasilić Pico 2 W dostarczając napięcie 5 V do pinu VBUS.

Najprostszym sposobem na bezpieczne dodanie drugiego źródła zasilania do Pico 2 W jest podłączenie go do VSYS za pomocą innej diody Schottky'ego (patrz rysunek 9). Spowoduje to połączenie dwóch źródeł zasilania metodą „OR”.tages, umożliwiając wyższą z wartości zewnętrznej objętościtage lub VBUS do zasilania VSYS, przy czym diody zapobiegają temu, aby którykolwiek z zasilaczy zasilał drugi. Na przykładamppojedyncza ogniwo litowo-jonowe* (objętość ogniwatag(np. ~3.0 V do 4.2 V) będzie działać dobrze, podobnie jak trzy baterie AA (~3.0 V do ~4.8 V) i dowolne inne stałe źródło zasilania w zakresie ~2.3 V do 5.5 V. Wadą tego podejścia jest to, że drugi zasilacz będzie miał spadek napięcia na diodzie w taki sam sposób jak VBUS, co może być niepożądane z punktu widzenia wydajności lub jeśli źródło jest już blisko dolnego zakresu napięcia wejściowego.tage dozwolone dla RT6154.

Lepszym sposobem zasilania z drugiego źródła jest zastosowanie tranzystora MOSFET z kanałem P (P-FET) zamiast diody Schottky'ego, jak pokazano na rysunku 10. W tym przypadku bramka tranzystora FET jest sterowana przez magistralę VBUS i odłącza źródło wtórne, gdy jest ona obecna. Tranzystor P-FET powinien mieć niską rezystancję włączenia, co pozwoli na przezwyciężenie ograniczeń sprawności i napięcia.tagProblemy z e-dropem w przypadku rozwiązania wykorzystującego wyłącznie diodę.

• Należy pamiętać, że Vt (objętość progowa)tage) wartość napięcia wejściowego tranzystora P-FET musi być dobierana znacznie poniżej minimalnej wartości napięcia wejściowego zewnętrznegotage, aby upewnić się, że tranzystor P-FET włącza się szybko i z niską rezystancją. Po odłączeniu wejściowego napięcia VBUS, tranzystor P-FET nie zacznie się włączać, dopóki napięcie VBUS nie spadnie poniżej napięcia Vt tranzystora P-FET, podczas gdy dioda w obudowie tranzystora P-FET może zacząć przewodzić (w zależności od tego, czy napięcie Vt jest mniejsze od spadku napięcia na diodzie). W przypadku wejść o niskim minimalnym napięciu wejściowymtage, lub jeśli oczekuje się powolnej zmiany napięcia bramki tranzystora P-FET (np. jeśli do VBUS zostanie dodana pojemność), zaleca się zastosowanie wtórnej diody Schottky'ego na tranzystorze P-FET (w tym samym kierunku co dioda bazowa). Zmniejszy totagSpadek napięcia na diodzie wewnętrznej tranzystora P-FET.
• ByłyampNajlepszym tranzystorem P-MOSFET w większości sytuacji jest dioda DMG2305UX o maksymalnym napięciu Vt wynoszącym 0.9 V i rezystancji Ron wynoszącej 100 mΩ (przy napięciu Vgs wynoszącym 2.5 V).

OSTROŻNOŚĆ
W przypadku stosowania ogniw litowo-jonowych muszą one posiadać lub być wyposażone w odpowiednie zabezpieczenia przed nadmiernym rozładowaniem, przeładowaniem, ładowaniem poza dopuszczalnym zakresem temperatur oraz nadmiernym prądem. Nieosłonięte, niezabezpieczone ogniwa są niebezpieczne i mogą się zapalić lub wybuchnąć w przypadku nadmiernego rozładowania, przeładowania lub ładowania/rozładowania poza dopuszczalnym zakresem temperatury i/lub prądu.

Korzystanie z ładowarki akumulatora
Pico 2 W można również używać z ładowarką akumulatorów. Chociaż jest to nieco bardziej złożony przypadek użycia, nadal jest prosty. Rysunek 11 przedstawia przykładampmożliwość korzystania z ładowarki typu „ścieżka zasilania” (gdzie ładowarka płynnie przełącza się między zasilaniem z akumulatora lub zasilaniem ze źródła wejściowego i ładowaniem akumulatora, zależnie od potrzeb).

W byłymampW tym przypadku podajemy VBUS na wejście ładowarki, a VSYS na wyjście poprzez wspomniany wcześniej układ P-FET. W zależności od zastosowania, można również dodać diodę Schottky'ego do P-FET, jak opisano w poprzedniej sekcji.

USB

• RP2350 posiada zintegrowany interfejs PHY USB 1.1 i kontroler, który może być używany zarówno w trybie urządzenia, jak i hosta. Pico 2 W dodaje dwa wymagane zewnętrzne rezystory 27 Ω i łączy ten interfejs ze standardowym portem micro-USB.
• Port USB umożliwia dostęp do bootloadera USB (tryb BOOTSEL) zapisanego w pamięci ROM RP2350. Można go również użyć, używając kodu użytkownika, do uzyskania dostępu do zewnętrznego urządzenia USB lub hosta.

Interfejs bezprzewodowy
Pico 2 W zawiera wbudowany interfejs bezprzewodowy 2.4 GHz oparty na układzie Infineon CYW43439, który charakteryzuje się następującymi cechami:

• WiFi 4 (802.11n), jednopasmowe (2.4 GHz)
• WPA3
• SoftAP (do 4 klientów)
• Bluetooth 5.2
  • Obsługa ról Bluetooth LE Central i Peripheral
  • Obsługa Bluetooth Classic

Antena to antena pokładowa licencjonowana przez firmę ABRACON (dawniej ProAnt). Interfejs bezprzewodowy jest połączony z RP2350 przez SPI.

• Ze względu na ograniczenia pinów, niektóre piny interfejsu bezprzewodowego są współdzielone. Sygnał CLK jest współdzielony z monitorem VSYS, więc VSYS można odczytać przez przetwornik ADC tylko wtedy, gdy nie ma w toku transakcji SPI. Wyjście DIN/DOUT i przerwanie IRQ układu Infineon CYW43439 współdzielą jeden pin w układzie RP2350. Tylko wtedy, gdy transakcja SPI nie jest w toku, sprawdzanie przerwań IRQ jest uzasadnione. Interfejs zazwyczaj pracuje z częstotliwością 33 MHz.
• Aby uzyskać najlepszą wydajność bezprzewodową, antena powinna znajdować się w wolnej przestrzeni. Na przykład, umieszczenie metalowych elementów pod anteną lub w jej pobliżu może obniżyć jej wydajność, zarówno pod względem wzmocnienia, jak i szerokości pasma. Dodanie uziemionego metalu po bokach anteny może poprawić szerokość pasma anteny.
• Trzy piny GPIO z układu CYW43439 służą do obsługi innych funkcji płytki i można do nich łatwo uzyskać dostęp za pomocą zestawu SDK:
  • WL_GPIO2
  • Wykrywanie IP VBUS – stan wysoki, jeśli VBUS jest obecny, w przeciwnym razie niski
  • WL_GPIO1
  • OP steruje wbudowanym pinem oszczędzania energii SMPS (sekcja 3.4)
  • WL_GPIO0
• OP podłączony do diody LED użytkownika

NOTATKA 
Pełne informacje na temat Infineon CYW43439 można znaleźć na stronie Infineon webstrona.

Debugowanie
Pico 2 W przenosi interfejs debugowania szeregowego (SWD) RP2350 do trzypinowego złącza debugowania. Aby rozpocząć korzystanie z portu debugowania, zapoznaj się z sekcją Debugowanie za pomocą SWD w książce „Pierwsze kroki z Raspberry Pi Pico”.

NOTATKA 
Układ RP2350 ma wewnętrzne rezystory podciągające na pinach SWDIO i SWCLK, oba o nominalnej rezystancji 60 kΩ.

Załącznik A: Dostępność
Raspberry Pi gwarantuje dostępność produktu Raspberry Pi Pico 2 W co najmniej do stycznia 2028 r.

Wsparcie
Aby uzyskać pomoc, zobacz sekcję Pico na Raspberry Pi webwitrynę i zadawaj pytania na forum Raspberry Pi.

Załącznik B: Lokalizacje komponentów Pico 2 W

Załącznik C: Średni czas między awariami (MTBF)

Tabela 1. Średni czas między awariami Raspberry Pi Pico 2 W

Model	Średni czas między awariami uziemienia łagodnego (Godziny)	Średni czas między awariami naziemnego urządzenia mobilnego (Godziny)
Pico 2 W	182 000	11 000

Ziemia, łagodna 
Dotyczy środowisk stacjonarnych, o kontrolowanej temperaturze i wilgotności, łatwo dostępnych do konserwacji; obejmuje instrumenty laboratoryjne i sprzęt testowy, elektroniczny sprzęt medyczny, kompleksy komputerowe dla biznesu i nauki.

Naziemny, mobilny 
Zakłada poziom obciążeń eksploatacyjnych znacznie przekraczający normalne warunki domowe lub przemysłowe, bez kontroli temperatury, wilgotności i wibracji; dotyczy sprzętu zamontowanego na pojazdach kołowych lub gąsienicowych oraz sprzętu transportowanego ręcznie; obejmuje mobilny i ręczny sprzęt komunikacyjny.

Historia wydań dokumentacji

• 25 listopada 2024
• Pierwsze wydanie.

Często zadawane pytania

P: Jaki powinien być zasilacz dla Raspberry Pi Pico 2W?
A: Zasilacz powinien dostarczać napięcie stałe 5 V i minimalny prąd znamionowy 1 A.

P: Gdzie mogę znaleźć certyfikaty i numery zgodności?
A: Aby uzyskać wszystkie certyfikaty zgodności i numery, odwiedź stronę www.raspberrypi.com/compliance.

Dokumenty / Zasoby

Płytka mikrokontrolera Raspberry Pi Pico 2 W [plik PDF] Instrukcja użytkownika PICO2W, 2ABCB-PICO2W, 2ABCBPICO2W, Płytka mikrokontrolera Pico 2 W, Płytka mikrokontrolera, Płytka

Odniesienia

• Instrukcja obsługi