Распберри Пи СЦ1631 Распберри микроконтролер Упутство за употребу

Поглавље 1: Увод
Серија РП2350 нуди различите опције паковања у поређењу са серијом РП2040. РП2350А и РП2354А долазе у КФН-60 пакету без и са интерном флеш меморијом, респективно, док РП2354Б и РП2350Б долазе у КФН-80 пакету са и без флеш меморије.

Поглавље 2: Моћ
Серија РП2350 има нову он-цхип свитцхинг волtagе регулатор са пет пинова. Овај регулатор захтева екстерне компоненте за рад, али нуди већу енергетску ефикасност при већим струјама оптерећења у поређењу са линеарним регулатором у серији РП2040. Обратите пажњу на осетљивост на шум у пину ВРЕГ_АВДД који напаја аналогно коло.

Често постављана питања (ФАК)

П: Која је главна разлика између РП2350А и РП2350Б?
О: Главна разлика лежи у присуству интерне флеш меморије. РП2350А нема интерну флеш меморију док РП2350Б има.
П: Колико пинова има волtagе регулатор у серији РП2350 имају?
О: ВолtagРегулатор у серији РП2350 има пет пинова.

Дизајн хардвера са РП2350 Коришћењем РП2350 микроконтролера за прављење плоча и производа

Колофон

Ова документација је лиценцирана под Цреативе Цоммонс Аттрибутион-НоДеривативес 4.0 Интернатионал (ЦЦ БИ-НД). буилд-дате: 2024-08-08 буилд-версион: ц0ацц5б-цлеан
Правно обавештење о одрицању одговорности

ТЕХНИЧКЕ ПОДАТКЕ И ПОУЗДАНОСТ ЗА ПРОИЗВОДЕ РАСПБЕРРИ ПИ (УКЉУЧУЈУЋИ ЛИСТЕ ПОДАТАКА) КАКО СЕ ПОВРЕМЕНО МОДИФИКУЈУ („РЕСУРСИ“) ОБЕЗБЕЂУЈЕ РАСПБЕРРИ ПИ ЛТД („РПЛ“) „КАКО ЈЕСУ“ И БИЛО КОЈИ ИЗРИЧИТО, Њ. ДА СЕ ПОДРАЗУМЕВАНЕ ГАРАНЦИЈЕ О ПРОДАЈНОСТИ И ПРИКЛАДНОСТИ ЗА ОДРЕЂЕНУ НАМЕНУ ОДРИЧЕ. У МАКСИМАЛНОЈ МЕРИ КОЈИ ЈЕ ДОЗВОЉЕНО ВАЖЕЋИМ ЗАКОНОМ НИ У КОЈЕМ СЛУЧАЈУ НЕЋЕ БИТИ ОДГОВОРАН ЗА БИЛО КАКВЕ ДИРЕКТНЕ, ИНДИРЕКТНЕ, СЛУЧАЈНЕ, ПОСЕБНЕ, ПРИМЕРНЕ ИЛИ ПОСЛЕДИЧНЕ ШТЕТЕ (УКЉУЧУЈУЋИ, АЛИ КОЈИ СЕ НАНОСИ, АЛИ КОЈИ СЕ НАНОСИ ОД СЛУЧАЈА С; ГУБИТАК КОРИШЋЕЊА, ПОДАТАКА ИЛИ ДОБИТАК ИЛИ ПРЕКИДА ПОСЛОВАЊА) КОЈИ БИ БИЛО УЗРОКОВАНИ И О БИЛО КОЈОЈ ТЕОРИЈИ ОДГОВОРНОСТИ, БИЛО У УГОВОРУ, СТРОГО ОДГОВОРНОШЋУ ИЛИ ДЕЛАТНОМ ПРАВОМ (УКЉУЧУЈУЋИ НЕМАР ИЛИ НА ДРУГИ НАЧИН) КОЈИ НАСТАЈЕ НА БИЛО КОЈИ НАЧИН; БИЛИТИ ТАКВЕ ШТЕТЕ.
РПЛ задржава право да изврши било каква побољшања, побољшања, исправке или било које друге модификације РЕСУРСА или било којих производа описаних у њима у било које време и без даљег обавештења.
РЕСУРСИ су намењени квалификованим корисницима са одговарајућим нивоима знања о дизајну. Корисници су искључиво одговорни за свој избор и коришћење РЕСУРСА и сваку примену производа описаних у њима. Корисник је сагласан да ће обештетити и држати РПЛ безопасним за све обавезе, трошкове, штете или друге губитке који проистичу из њиховог коришћења РЕСУРСА.

РПЛ даје корисницима дозволу да користе РЕСУРСЕ искључиво у комбинацији са Распберри Пи производима. Свако друго коришћење РЕСУРСА је забрањено. Никаква лиценца се не додељује било ком другом РПЛ или другом праву интелектуалне својине треће стране.
АКТИВНОСТИ ВИСОКОГ РИЗИКА. Распберри Пи производи нису дизајнирани, произведени или намењени за употребу у опасним окружењима која захтевају безбедне перформансе, као што су рад нуклеарних објеката, навигациони или комуникациони системи авиона, контрола ваздушног саобраћаја, системи наоружања или безбедносно критичне апликације (укључујући одржавање живота системи и други медицински уређаји), код којих квар производа може директно довести до смрти, личних повреда или тешке физичке или еколошке штете („Активности високог ризика“). РПЛ се изричито одриче сваке експлицитне или имплициране гаранције о подобности за активности високог ризика и не прихвата никакву одговорност за употребу или укључивање Распберри Пи производа у активности високог ризика.

Распберри Пи производи се пружају подложни стандардним условима РПЛ-а. РПЛ-ова одредба РЕСУРСА не проширује нити на други начин мења РПЛ-ове Стандардне услове укључујући, али не ограничавајући се на одрицања одговорности и гаранције изражене у њима.

Поглавље 1. Увод

Слика 1. КиЦад 3Д приказ РП2350А Минимални дизајн прample

Када смо први пут представили Распберри Пи РП2040, такође смо објавили „минимални“ дизајн екampле и пратећи водич Дизајн хардвера са РП2040 који, надамо се, објашњава како се РП2040 може користити у једноставној плочи и зашто су направљени различити избори компоненти. Са доласком серије РП235к, време је да се поново погледа оригинални РП2040 Минимал дизајн и ажурира како би се урачунале нове карактеристике, као и свака од варијанти пакета; РП2350А са својим КФН-60 пакетом и РП2350Б који је КФН-80. Опет, ови дизајни су у Кицад (7.0) формату и доступни су за преузимање (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

Минимални одбор
Оригинална Минимал плоча је била покушај да се обезбеди једноставан референтни дизајн, користећи минималан минимум спољних компоненти потребних за покретање РП2040 и да има све ИО изложене и доступне. Ово се у суштини састојало од извора напајања (линеарни регулатор од 5В до 3.3В), кристалног осцилатора, флеш меморије и ИО конекција (микро УСБ утичница и ГПИО заглавља). Нове плоче серије РП235к Минимал су углавном исте, али са неким променама које су неопходне због новог хардвера. Поред овога, и упркос томе што се помало противи минималној природи дизајна, додао сам неколико дугмади за покретање и покретање, заједно са засебним СВД заглављем, што би овог пута требало да значи потпуно мање фрустрирајуће искуство отклањања грешака. Дизајнима стриктно нису потребна ова дугмад, сигнали су и даље доступни на заглављима и могу се изоставити ако сте посебно свесни трошкова или простора, или имате мазохистичке тенденције.

РП2040 против серије РП235к
Најочигледнија промена је у пакетима. Док је РП2040 КФН-7 7к56мм, серија РП235к тренутно има четири различита члана. Постоје два уређаја који деле исти КФН-60 пакет; РП2350А који не садржи интерну флеш меморију и РП2354А који има. Слично томе, КФН-80 такође долази у две врсте; РП2354Б са блицем и РП2350Б без. КФН-60 уређаји и оригинални РП2040 деле заједничко наследствоtage.

Сваки од њих има по 30 ГПИО-а, од којих су четири такође повезана са АДЦ-ом и величине су 7к7 мм. Упркос томе, РП2350А није замена за РП2040, јер је број пинова на сваком различит. Насупрот томе, КФН-80 чипови сада имају 48 ГПИО-а, а осам од њих је сада способно за АДЦ. Због овога, сада имамо две минималне табле; једна за уређаје са 60 пинова, а једна за 80. Ове минималне плоче су првенствено дизајниране за делове без унутрашњег блица (РП2350), међутим дизајн се може лако користити са интерним флеш уређајима (РП2354) једноставним изостављањем уграђеног блица меморију, или чак да је користите као секундарни флеш уређај (више о томе касније). Постоји мала разлика између ове две плоче, осим чињенице да верзија КФН-80 има дуже редове заглавља за смештај додатног ГПИО-а, па је стога плоча већа.

Осим пакета, највећа разлика на нивоу плоче између РП235к серије и РП2040 су извори напајања. Серија РП235к има неке нове игле за напајање и другачији унутрашњи регулатор. Линеарни регулатор од 100 мА РП2040 је замењен прекидачким регулатором од 200 мА, и као такав, захтева нека врло специфична кола, и нема мало пажње на распоред. Веома је препоручљиво да пажљиво пратите наш распоред и избор компоненти; већ смо прошли кроз бол да морамо да направимо неколико итерација дизајна, па се надамо да нећете морати.

Слика 2. КиЦад 3Д приказ РП2350Б Минимални дизајн прample

Тхе Десигн
Намера Минимал десигн екampлес је креирање пар једноставних плоча користећи серију РП235к, које би требало да буду јефтине и једноставне за производњу, без употребе непотребно егзотичних ПЦБ технологија. Минималне плоче су стога двослојне конструкције, користећи компоненте које би требало да буду опште доступне, а све монтиране на горњу страну плоче. Иако би било лепо користити велике компоненте које се лако лемљују руком, мали корак КФН чипова (2 мм) значи да је коришћење неких 0.4 (0402 метричких) пасивних компоненти неизбежно ако се користе сви ГПИО. Иако ручно лемљење 1005 компоненти није превише изазовно са пристојним лемилом, скоро је немогуће лемити КФН-ове без специјалистичке опреме.

У наредних неколико одељака, покушаћу да објасним чему служе додатна кола, и надамо се како смо дошли до избора које смо урадили. Пошто ћу заправо говорити о два одвојена дизајна, по једном за сваку величину паковања, покушао сам да ствари буду што једноставније. Колико је то могуће, све референце компоненти за две плоче су идентичне, тако да ако говорим о У1, Р1, итд, онда је то подједнако релевантно за обе плоче. Очигледан изузетак је када је компонента само на једној од плоча (у свим случајевима, ово ће бити на већој варијанти са 80 пинова), тада ће компонента у питању бити само на КФН-80 дизајну; за прampле, Р13 се појављује само на овој плочи.

Поглавље 2. Моћ

Напајања серије РП235к и РП2040 се овог пута донекле разликују, иако у својој најједноставнијој конфигурацији и даље захтевају два напајања, 3.3 В и 1.1 В. Серија РП235к је истовремено више гладна енергије, јер има веће перформансе, а такође и штедљивија (када је у стању ниске потрошње) од свог претходника, тако да је линеарни регулатор на РП2040 надограђен прекидачем регулатора. Ово нам омогућава већу енергетску ефикасност при већим струјама (до 200мА у поређењу са 100мА раније).

Нови он-цхип волtagе регулатор

Слика 3. Шематски део који приказује унутрашње коло регулатора

Линеарни регулатор РП2040 имао је два пина, улаз од 3.3 В и излаз од 1.1 В за напајање ДВДД-а на чипу. Овог пута, регулатор серије РП235к има пет пинова и захтева неке спољне компоненте да би функционисао. Иако ово изгледа као корак уназад у смислу употребљивости, прекидачки регулатор има предностtagе да је енергетски ефикаснији при већим струјама оптерећења.

Као што име сугерише, регулатор брзо укључује и искључује унутрашњи транзистор који повезује улаз од 3.3 Вtagе (ВРЕГ_ВИН) на пин ВРЕГ_ЛКС, и уз помоћ индуктора (Л1) и излазног кондензатора (Ц7), може произвести излазну снагу једносмерне струјеtagе који је смањен са улаза. ВРЕГ_ФБ пин прати излазну волtagе, и подешава однос укључивања/искључивања циклуса укључивања, како би се осигурало да потребна волtagе се одржава. Како се велике струје пребацују са ВРЕГ_ВИН на ВРЕГ_ЛКС, потребан је велики кондензатор (Ц6) близу улаза, тако да не ометамо превише напајање од 3.3 В. Говорећи о овим великим струјама пребацивања, регулатор такође долази са сопственом повратном везом за уземљење, ВРЕГ_ПГНД. Слично са ВРЕГ_ВИН и ВРЕГ_ЛКС, распоред ове везе је критичан, и док ВРЕГ_ПГНД мора да се повеже на главни ГНД, то мора да се уради на такав начин да се све велике струје пребацивања врате директно на ПГНД пин, без ометања остатка ГНД превише.

Последњи пин је ВРЕГ_АВДД, који напаја аналогно коло унутар регулатора, а ово је веома осетљиво на шум.

Слика 4. Шематски део који приказује ПЦБ распоред регулатора

Распоред регулатора на минималним плочама блиско одражава онај на Распберри Пи Пицо 2. Доста посла је уложено у дизајн овог кола, са много итерација ПЦБ-а потребних да би био што бољи може. Иако можете да поставите ове компоненте на различите начине и да и даље натерате регулатор да „ради“ (тј. произведе излазну запреминуtagе на отприлике правом нивоу, довољно добар да покрене код), открили смо да наш регулатор треба да се третира на тачно прави начин да би био срећан, а под срећним мислим на производњу исправног излазног волуменаtagе под различитим условима струје оптерећења.
Док смо изводили наше експерименте на овоме, били смо донекле разочарани када смо се подсетили да се незгодан свет физике не може увек занемарити. Ми, као инжењери, углавном покушавамо да урадимо управо то; поједностављујући компоненте, игноришући (често) безначајна физичка својства и уместо тога фокусирајући се на својства која нас занимају. На пр.ampда, једноставан отпорник нема само отпор, већ и индуктивност, итд. У нашем случају смо (по)открили да индуктори имају магнетно поље повезано са њима, и што је важно, зраче у правцу у зависности од тога на који начин је калем је намотана, и смер тока струје. Такође смо подсетили да 'потпуно' заштићени индуктор не значи оно што мислите да би могао. Магнетно поље је у великој мери ослабљено, али нека ипак побегну. Открили смо да би се перформансе регулатора могле знатно побољшати ако је индуктор „на прави начин“.
Испоставило се да магнетно поље које емитује из 'погрешног' индуктора омета излазни кондензатор регулатора (Ц7), што заузврат ремети контролно коло унутар РП2350. Са индуктором у правилној оријентацији и прецизним распоредом и одабиром компоненти који се овде користе, онда овај проблем нестаје. Несумњиво ће постојати и други распореди, компоненте итд., који би могли да раде са индуктором у било којој оријентацији, али ће највероватније користити много више ПЦБ простора да би то учинили. Обезбедили смо овај препоручени изглед како бисмо људима уштедели многе инжењерске сате које смо провели развијајући и усавршавајући ово компактно решење са добрим понашањем.
Штавише, идемо толико далеко да кажемо да ако одлучите да не користите нашег бившегampле, онда то чините на сопствену одговорност. Слично као што већ радимо са РП2040 и кристалним колом, где инсистирамо (па, снажно предлажемо) да користите одређени део (то ћемо поново учинити у одељку о кристалима овог документа).
Усмереност ових малих индуктора је углавном универзално занемарена, са оријентацијом намотаја завојнице немогуће закључити, а такође је насумично распоређена дуж колута компоненти. Често се може наћи да веће величине кућишта индуктора имају ознаке поларитета, али нисмо могли да нађемо одговарајуће у величини кућишта 0806 (2016) коју смо изабрали. У ту сврху, радили смо са Абрацон-ом да произведемо део од 3.3 μХ са тачком која означава поларитет, и што је још важније, дођите на колут са свим њима поравнатим на исти начин. ТБД су (или ће ускоро) бити доступни широј јавности од дистрибутера. Као што је раније поменуто, напајање ВРЕГ_АВДД је веома осетљиво на шум и стога га треба филтрирати. Открили смо да како ВРЕГ_АВДД црпи само око 200μА, РЦ филтер од 33Ω и 4.7μФ је адекватан.
Дакле, да резимирамо, коришћене компоненте ће бити…
- Ц6, Ц7 и Ц9 – 4.7 μФ (0402, 1005 метрика)
- Л1 – Абрацон ТБД (0806, метрика 2016)
- Р3 – 33Ω (0402, 1005 метрички)
Таблица са подацима РП2350 садржи детаљнију дискусију о препорукама за распоред регулатора, погледајте захтеве за спољне компоненте и ПЦБ распоред.

Улазно напајање

Улазно напајање за овај дизајн је преко 5В ВБУС пина микро-УСБ конектора (означеног са Ј1 на слици 5). Ово је уобичајен начин напајања електронских уређаја, и овде има смисла, пошто РП2350 има УСБ функционалност, коју ћемо повезати на пинове података овог конектора. Пошто нам је потребно само 3.3 В за овај дизајн (напајање од 1.1 В долази из унутрашњег), морамо да смањимо долазно УСБ напајање од 5 В, у овом случају, користећи други, екстерни волtagРегулатор, у овом случају линеарни регулатор (познат и као Лов Дроп Оут регулатор, или ЛДО). Пошто смо претходно узвеличали врлине коришћења ефикасног прекидача регулатора, такође би могао бити мудар избор да га употребите и овде, али сам се одлучио за једноставност. Прво, коришћење ЛДО-а је скоро увек лакше. Нису потребне калкулације да бисте утврдили коју величину индуктора треба да користите или колико су велики излазни кондензатори, а распоред је такође много једноставнији. Друго, уштеда и последње капи снаге овде није циљ; да јесте, озбиљно бих размислио о коришћењу прекидача регулатора, а можете наћи бившегampда то урадим на Распберри Пи Пицо 2. И треће, могу једноставно да 'позајмим' коло које сам претходно користио на РП2040 верзији Минимал плоче. НЦП1117 (У2) изабран овде има фиксни излаз од 3.3В, широко је доступан и може да обезбеди до 1А струје, што ће бити довољно за већину дизајна. Поглед на таблицу података за НЦП1117 нам говори да овај уређај захтева кондензатор од 10 μФ на улазу, а други на излазу (Ц1 и Ц5).

Раздвојни кондензатори

Слика 6. Шематски део који приказује улазе за напајање РП2350, волtagе регулатор и раздвојни кондензатори

Други аспект дизајна напајања су кондензатори за раздвајање потребни за РП2350. Они пружају две основне функције. Прво, они филтрирају шум извора напајања, и друго, обезбеђују локално напајање које кола унутар РП2350 могу да користе у кратком року. Ово спречава да волtagНиво у непосредној близини од превеликог пада када се тренутна потражња нагло повећа. Због тога је важно да се раздвајање постави близу иглица за напајање. Обично препоручујемо употребу кондензатора од 100нФ по пину напајања, међутим, у неколико случајева одступамо од овог правила.

Слика 7. Део распореда који приказује РП2350 рутирање и раздвајање

Прво, да бисмо могли да имамо довољно простора за све пинове чипа да би могли да буду извучени, даље од уређаја, морамо да направимо компромис са количином кондензатора за раздвајање које можемо да користимо. У овом дизајну, пинови 53 и 54 на РП2350А (пинови 68 и 69 на РП2350Б) деле један кондензатор (Ц12 на слици 7 и слици 6), пошто на тој страни уређаја нема пуно простора, а компоненте и распоред регулатора имају предност.
Овај недостатак простора би се донекле могао превазићи ако бисмо користили сложенију/скупљу технологију, као што су мање компоненте, или четворослојни ПЦБ са компонентама на горњој и доњој страни. Ово је компромис дизајна; смањили смо сложеност и цену, на рачун мањег капацитета за раздвајање и кондензатора који су мало даље од чипа него што је оптимално (ово повећава индуктивност). Ово би могло да утиче на ограничавање максималне брзине којом би дизајн могао да ради, јер је волtagСнабдевање би могло постати превише бучно и пасти испод минимално дозвољене запреминеtagе; али за већину апликација овај компромис би требало да буде прихватљив.

Друго одступање од правила 100нФ је да можемо додатно побољшати волtagе перформансе регулатора; препоручујемо коришћење 4.7μФ за Ц10, који се налази на другој страни чипа од регулатора.

Поглавље 3. Фласх меморија

Примарни блиц

Слика 8. Шематски део који приказује примарну флеш меморију и УСБ_БООТ коло

Да бисмо могли да ускладиштимо програмски код са којег РП2350 може да се покрене и покрене, потребно је да користимо флеш меморију, тачније, четвороструку СПИ флеш меморију. Овде изабрани уређај је В25К128ЈВС уређај (У3 на слици 8), који је 128Мбит чип (16МБ). Ово је највећа величина меморије коју РП2350 може да подржи. Ако вашој апликацији није потребно толико простора за складиштење, онда би се уместо тога могла користити мања, јефтинија меморија.
Пошто ова сабирница података може бити прилично високе фреквенције и редовно се користи, КСПИ пинови РП2350 треба да буду повезани директно на блиц, користећи кратке везе за одржавање интегритета сигнала, као и за смањење преслушавања у околним колима. Преслушавање је место где сигнали на мрежи једног кола могу да изазову нежељену волtagес на суседном колу, што потенцијално узрокује грешке.

КСПИ_СС сигнал је посебан случај. Он је директно повезан са блицем, али има и два отпорника (добро, четири, али о томе ћу касније) спојена на њега. Први (Р1) је повлачење за напајање од 3.3 В. Флеш меморија захтева да улаз за бирање чипа буде на истој јачиниtagе као сопствени пин за напајање од 3.3 В док је уређај укључен, у супротном не функционише исправно. Када се РП2350 укључи, његов КСПИ_СС пин ће аутоматски по дефаулту бити повучен, али постоји кратак временски период током укључивања када се стање КСПИ_СС пина не може гарантовати. Додавање отпорника за повлачење осигурава да ће овај захтев увек бити задовољен. Р1 је означен као ДНФ (До Нот Фит) на шеми, јер смо открили да са овим посебним флеш уређајем екстерно повлачење није потребно. Међутим, ако се користи другачији блиц, може постати важно да се овде може уметнути отпорник од 10 кΩ, тако да је укључен за сваки случај.
Други отпорник (Р6) је отпорник од 1кΩ, повезан са дугметом (СВ1) означеним 'УСБ_БООТ'. То је зато што се КСПИ_СС пин користи као 'ремен за покретање'; РП2350 проверава вредност овог И/О-а током секвенце покретања, и ако се утврди да је логичка 0, онда се РП2350 враћа у БООТСЕЛ режим, где се РП2350 представља као УСБ уређај за масовно складиштење, а код се може директно копирати на то. Ако једноставно притиснемо дугме, повлачимо КСПИ_СС пин на масу, а ако се уређај накнадно ресетује (нпр. преклапањем РУН пина), РП2350 ће се поново покренути у БООТСЕЛ режиму уместо да покуша да покрене садржај блица. Ове отпорнике, Р2 и Р6 (Р9 и Р10 такође), треба поставити близу флеш чипа, тако да избегавамо додатне дужине бакарних стаза које би могле утицати на сигнал.
Све наведено се посебно односи на РП2350, који нема интерни блиц. Наравно, РП2354 уређаји имају интерну флеш меморију од 2МБ, тако да екстерна У3 меморија није потребна, тако да се У3 може безбедно уклонити са шеме или једноставно оставити непопуњеним. У било ком од ових случајева, и даље бисмо желели да УСБ_БООТ прекидач остане повезан са КСПИ_СС, тако да и даље можемо да уђемо у режим УСБ покретања.

Секундарни блиц или ПСРАМ

Серија РП235к сада подржава други меморијски уређај који користи исте КСПИ пинове, са ГПИО који обезбеђује додатни избор чипа. Дакле, ако користимо РП2354 (који има интерни блиц), онда бисмо могли да користимо У3 као секундарни блиц, или чак да га заменимо ПСРАМ уређајем. Да бисмо то урадили, морамо да искључимо КСПИ_СС са У3, и уместо тога да га повежемо на одговарајући ГПИО. Најближи ГПИО који може да буде избор чипа (КСИП_ЦС1н) је ГПИО0, тако да уклањањем 0Ω са Р10 и постављањем на Р9, сада можемо приступити У3 поред блица на чипу. Да би у потпуности узели адванtagЕ од ове функције, где имамо два спољна меморијска уређаја тако да делови РП2350 без блица могу имати користи, већа од две Минимал плоче, за РП2350Б, укључује опциони отисак (У4) за додатни меморијски чип.

Слика 9. Шематски део који приказује опциони секундарни меморијски уређај

Да бисте могли да користите овај уређај, очигледно ће морати да буде попуњен, као и Р11 (0Ω), и Р13 (10КΩ). Додавање Р11 повезује ГПИО0 (КСИП_ЦС1н сигнал) са бирањем чипа друге меморије. Повлачење на пину за одабир чипа је дефинитивно потребно овог пута, пошто подразумевано стање ГПИО0 треба да се повуче ниско при укључивању, што би довело до квара нашег флеш уређаја. Ц22 би такође био потребан да би се обезбедило раздвајање локалног напајања за У4.

Подржани флеш чипови
Иницијална секвенца флеш сонде, коју користи дно за издвајање другог сtagе из фласх-а, користи команду серијског читања 03х, са 24-битним адресирањем и серијским тактом од приближно 1МХз. Више пута прелази кроз четири комбинације поларитета сата и фазе сата, тражећи исправан секунд сtagе ЦРЦ32 контролни збир.
Како је други сtagе је тада слободан да конфигурише извршавање на месту користећи исту команду серијског читања 03х, РП2350 може да изврши кеширано флеш извршење на месту са било којим чипом који подржава 03х серијско читање са 24-битним адресирањем, што укључује већину флеш уређаја серије 25 . СДК пружа екampле сецонд сtagе за ЦПОЛ=0 ЦПХА=0, ат https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. Да би подржао флеш програмирање помоћу рутина на дну, уређај такође мора да одговори на следеће команде:

02х 256-бајтни програм странице
05х читање статусног регистра
06х постави резу за омогућавање писања

20х 4кБ брисање сектора

РП2350 такође подржава широк избор дуал-СПИ и КСПИ режима приступа. Фор екampле, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S конфигурише Винбонд В25К-серије уређај за куад-ИО континуирани режим читања, где РП2350 шаље куад-ИО адресе (без командног префикса) и блиц одговара са куад-ИО подацима.

Потребан је известан опрез са флеш КСИП режимима где флеш уређај престаје да реагује на стандардне серијске команде, као што је горе поменути Винбонд режим непрекидног читања. Ово може да изазове проблеме када се РП2350 ресетује, али флеш уређај се не укључује, јер блиц тада неће реаговати на секвенцу флеш сонде покретача. Пре издавања серијског читања 03х, боотром увек издаје следећу фиксну секвенцу, што је најбоља секвенца за укидање КСИП-а на низу флеш уређаја:

ЦСн=1, ИО[3:0]=4'б0000 (преко падајућег менија да би се избегла свађа), издавање ×32 такта
ЦСн=0, ИО[3:0]=4'б1111 (преко повлачења да би се избегла свађа), издавање ×32 такта
ЦСн=1

ЦСн=0, МОСИ=1'б1 (управљани лов-З, сви остали И/Ос Хи-З), емисија ×16 тактова

Ако ваш изабрани уређај не реагује на ову секвенцу када је у свом непрекидном режиму читања, онда се мора држати у стању у коме сваки пренос има префикс серијском командом, иначе РП2350 неће моћи да се опорави након интерног ресетовања.
За више детаља о КСПИ, погледајте КСПИ меморијски интерфејс (КМИ) у таблици са подацима РП2350.

Поглавље 4. Кристални осцилатор

Слика 10. Шематски део који приказује кристални осцилатор и кондензаторе оптерећења

Строго говорећи, РП2350 заправо не захтева екстерни извор такта, јер има сопствени интерни осцилатор. Међутим, како фреквенција овог интерног осцилатора није добро дефинисана или контролисана, варира од чипа до чипа, као и са различитим обима напајањаtagес и температуре, препоручује се коришћење стабилног екстерног извора фреквенције. Апликације које се ослањају на тачне фреквенције нису могуће без екстерног извора фреквенције, при чему је УСБ главни примерampле.
Обезбеђивање екстерног извора фреквенције може да се уради на један од два начина: или обезбеђивањем извора такта са ЦМОС излазом (квадратни талас ИОВДД вол.tagе) у КСИН пин, или коришћењем кристала од 12МХз повезаног између
КСИН и КСОУТ. Коришћење кристала је пожељна опција овде, јер су оба релативно јефтина и веома тачна.

Изабрани кристал за овај дизајн је АБМ8-272-Т3 (И1 на слици 10). Ово је исти кристал од 12МХз који се користи на Распберри Пи Пицо и Распберри Пи Пицо 2. Топло препоручујемо коришћење овог кристала заједно са пратећим колом како би се осигурало да сат почиње брзо у свим условима без оштећења самог кристала. Кристал има толеранцију фреквенције од 30ппм, што би требало бити довољно добро за већину апликација. Заједно са толеранцијом фреквенције од +/-30ппм, има максимални ЕСР од 50Ω и капацитет оптерећења од 10пФ, што је имало утицаја на избор пратећих компоненти.
Да би кристал осциловао на жељеној фреквенцији, произвођач наводи капацитет оптерећења који му је потребан за то, а у овом случају је 10пФ. Овај капацитет оптерећења се постиже постављањем два кондензатора једнаке вредности, по један са сваке стране кристала на уземљење (Ц3 и Ц4). Са тачке кристала view, ови кондензатори су повезани серијски између његова два терминала. Основна теорија кола нам говори да се комбинују да би дали капацитет од (Ц3*Ц4)/(Ц3+Ц4), а како је Ц3=Ц4, онда је то једноставно Ц3/2. У овом екampЛе, користили смо кондензаторе од 15пФ, тако да је серија комбинација 7.5пФ. Поред овог намерног капацитета оптерећења, морамо додати и вредност за ненамерни додатни капацитет, или паразитски капацитет, који добијамо од ПЦБ стаза и КСИН и КСОУТ пинова РП2350. За ово ћемо претпоставити вредност од 3пФ, а пошто је ова капацитивност паралелна са Ц3 и Ц4, једноставно додамо ово да бисмо добили укупну капацитивност оптерећења од 10.5пФ, што је довољно близу циља од 10пФ. Као што видите, паразитски капацитет трагова ПЦБ-а је фактор, и зато их морамо држати малим како не бисмо узнемирили кристал и зауставили га да осцилује како је предвиђено. Покушајте да распоред буде што краћи.
Друго разматрање је максимални ЕСР (еквивалентни серијски отпор) кристала. Одлучили смо се за уређај са максимално 50Ω, јер смо открили да је ово, заједно са серијским отпорником од 1кΩ (Р2), добра вредност за спречавање преоптерећења кристала и оштећења када се користи ИОВДД ниво од 3.3В. Међутим, ако је ИОВДД мањи од 3.3 В, тада је струја погона КСИН/КСОУТ пинова смањена и видећете да ampлитуда кристала је нижа, или можда уопште не осцилује. У овом случају ће се морати користити мања вредност серијског отпорника. Свако одступање од кристалног кола приказаног овде, или са ИОВДД нивоом другачијим од 3.3В, захтеваће опсежно тестирање како би се осигурало да кристал осцилује у свим условима и да се покреће довољно брзо да не изазове проблеме са вашом апликацијом.

Препоручени кристал

За оригиналне дизајне који користе РП2350 препоручујемо коришћење Абрацон АБМ8-272-Т3. Фор екampле, поред минималног дизајна прampпогледајте шему Пицо 2 плоче у Додатку Б Распберри Пи Пицо 2 листа података и Пицо 2 дизајна files.
За најбоље перформансе и стабилност у типичним распонима радних температура, користите Абрацон АБМ8-272-Т3. Можете набавити АБМ8-272-Т3 директно од Абрацон-а или од овлашћеног продавца. Пицо 2 је посебно подешен за АБМ8-272-Т3, који има следеће спецификације:

Чак и ако користите кристал са сличним спецификацијама, мораћете да тестирате коло на различитим температурама да бисте осигурали стабилност.
Кристални осцилатор се напаја из ИОВДД волtagе. Као резултат тога, кристал Абрацон и тај одређени дampОтпорници су подешени за рад од 3.3 В. Ако користите други ИО волtagе, мораћете поново да подесите.
Свака промена параметара кристала ризикује нестабилност било које компоненте повезане на кристално коло.

Ако не можете да набавите препоручени кристал директно од Абрацон-а или препродавца, контактирајте апплицатионс@распберрипи.цом.

Поглавље 5. ИО

УСБ
Слика 11. Шематски део који приказује УСБ пинове РП2350 и серијски завршетак

РП2350 обезбеђује два пина која се користе за пуну брзину (ФС) или малу брзину (ЛС) УСБ, било као домаћин или уређај, у зависности од софтвера који се користи. Као што смо већ разговарали, РП2350 се такође може покренути као УСБ уређај за масовно складиштење података, тако да повезивање ових пинова са УСБ конектором (Ј1 на слици 5) има смисла. Пинови УСБ_ДП и УСБ_ДМ на РП2350 не захтевају никаква додатна повлачења или падања (потребна да се укаже на брзину, ФС или ЛС, или да ли се ради о хосту или уређају), пошто су они уграђени у И/О. Међутим, ови И/О-ови захтевају серијски завршни отпорници од 27Ω (Р7 и Р8 на слици 11), постављени близу чипа, како би се испунила спецификација УСБ импедансе.
Иако је РП2350 ограничен на брзину преноса података пуне брзине (12Мбпс), требало би да покушамо да се уверимо да је карактеристична импеданса преносних водова (бакарне стазе које повезују чип са конектором) близу
УСБ спецификација од 90Ω (мерено диференцијално). На плочи дебљине 1 мм као што је ова, ако користимо траке ширине 0.8 мм на УСБ_ДП и УСБ_ДМ, са размаком од 0.15 мм између њих, требало би да добијемо диференцијалну карактеристичну импедансу од око 90Ω. Ово је да се осигура да сигнали могу да путују дуж ових далековода што је могуће чистије, минимизирајући волtagе рефлексије које могу смањити интегритет сигнала. Да би ови далеководи исправно радили, морамо се побринути да директно испод ових водова буде уземљење. Чврста, непрекидна површина од млевеног бакра, која се протеже целом дужином стазе. На овом дизајну, скоро цео доњи слој бакра је посвећен земљи, а посебна пажња је стављена на то да УСБ стазе пролазе преко земље. Ако је штампана плоча дебља од 1 мм изабрана за вашу конструкцију, онда имамо две опције. Могли бисмо да реконструишемо УСБ далеководе како бисмо компензовали већу удаљеност између стазе и земље испод (што би могло бити физичка немогућност), или бисмо то могли игнорисати и надати се најбољем. УСБ ФС може бити прилично праштајући, али ваша километража може варирати. Вероватно ће радити у многим апликацијама, али вероватно неће бити у складу са УСБ стандардом.

И/О заглавља

Слика 12. Шематски одељак који приказује 2.54 мм И/О заглавља верзије КФН60

Поред УСБ конектора који је већ поменут, постоји пар дворедних заглавља од 2.54 мм (Ј2 и Ј3 на слици 12), по једно са сваке стране плоче, на које је прикључен остатак И/О. На РП30А постоји 2350 ГПИО, док на РП48Б има 2350 ГПИО, тако да су заглавља на овој верзији Минимал плоче већа да би омогућила додатне пинове (погледајте слику 13).
Пошто је ово дизајн опште намене, без посебне примене на уму, И/О су стављени на располагање за повезивање по жељи корисника. Унутрашњи ред пинова на сваком заглављу су И/О, а спољни ред су сви повезани са уземљењем. Добра је пракса укључити много уземљења на И/О конекторе. Ово помаже да се одржи уземљење ниске импедансе, као и да се обезбеди много потенцијалних повратних путева за струје које путују до и од
И/О везе. Ово је важно да би се минимизирале електромагнетне сметње које могу бити узроковане повратним струјама сигнала који се брзо преклапају и који имају дуге, петље путање да заврше коло.

Оба заглавља су на истој мрежи од 2.54 мм, што олакшава повезивање ове плоче са другим стварима, као што су матичне плоче. Можда бисте желели да размислите о уградњи само једног реда заглавља уместо дворедног заглавља, изостављајући спољни ред прикључака за уземљење, како бисте га учинили практичнијим за постављање на матичну плочу.

Слика 13. Шематски одељак који приказује 2.54 мм И/О заглавља верзије КФН80

Конектор за отклањање грешака

Слика 14. Шематски одељак који приказује опциони ЈСТ конектор за СВД отклањање грешака

За отклањање грешака на чипу, можда ћете желети да се повежете на СВД интерфејс РП2350. Два пина, СВД и СВЦЛК, доступни су на заглављу од 2.54 мм, Ј3, како би се омогућило лако повезивање сонде за отклањање грешака по вашем избору. Поред овога, укључио сам опционо ЈСТ заглавље, које омогућава једноставну везу са Распберри Пи дебуг пробом. Не морате да користите ово, заглавља од 2.54 мм ће бити довољна ако намеравате да отклањате грешке у софтверу, али сматрам да је згодније да то урадите. Одабрао сам хоризонтални конектор, углавном зато што ми се допада његов изглед, чак и ако није на ивици плоче, али постоје вертикални, али са мало другачијим отиском.

Дугмад
Минимал дизајн сада садржи не једно, већ два дугмета, док верзија РП240 није имала ниједан. Један је за избор покретања са УСБ-а, као што смо раније разговарали, али други је дугме за „ресетовање“, спојено на РУН пин. Ниједно од ових није стриктно неопходно (иако би дугме БООТСЕЛ морало бити замењено заглављем или сличним ако је био потребан УСБ режим покретања), и може се уклонити ако је простор или цена проблем, али свакако чине коришћење РП2350 далеко пријатније искуство.

Додатак А: Комплетна верзија шеме -РП2350А

Слика 15. Потпуна шема минималног дизајна за РП2350А

Додатак Б: Комплетна верзија шеме -РП2350Б

Слика 16. Потпуна шема минималног дизајна за РП2350Б

Додатак Х: Историја издања документације

8. август 2024
Првобитно издање.

и Распберри Пи
Распберри Пи је заштитни знак компаније Распберри Пи Лтд
Распберри Пи Лтд

Документи / Ресурси

Распберри Пи СЦ1631 Распберри микроконтролер [пдф] Упутство за употребу
СЦ1631 Распберри микроконтролер, СЦ1631, малина микроконтролер, микроконтролер

Референце

Упутство за употребу

Распберри Пи СЦ1631 Распберри микроконтролер

Упутства за употребу производа