Buah prambus Pi SC1631 Buah prambus Microcontroller Manual Instruksi

Bab 1: Pendahuluan
Seri RP2350 nawiskeun pilihan pakét anu béda dibandingkeun sareng séri RP2040. RP2350A na RP2354A datangna dina pakét QFN-60 tanpa jeung jeung panyimpenan flash internal masing-masing, sedengkeun RP2354B na RP2350B datangna dina pakét QFN-80 kalawan jeung tanpa gudang flash.

Bab 2: Kakuatan
Runtuyan RP2350 nampilkeun vol switching on-chip anyartage regulator kalawan lima pin. Regulator ieu ngabutuhkeun komponén éksternal pikeun operasi tapi nawiskeun efisiensi kakuatan anu langkung luhur dina arus beban anu langkung luhur dibandingkeun sareng régulator linier dina séri RP2040. Nengetan sensitipitas noise dina pin VREG_AVDD nu nyadiakeun circuitry analog.

Patarosan anu Sering Ditaroskeun (FAQ)

Q: Naon beda utama antara RP2350A na RP2350B?
A: Beda utama perenahna dina ayana panyimpenan flash internal. RP2350A teu boga panyimpenan flash internal bari RP2350B boga.
Q: Sabaraha pin teu voltage regulator dina runtuyan RP2350 gaduh?
A: voltage regulator dina séri RP2350 boga lima pin.

Desain hardware kalawan RP2350 Ngagunakeun RP2350 microcontrollers ngawangun dewan jeung produk

Kolofon

Dokuméntasi ieu dilisensikeun ku Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-ND). titimangsa ngawangun: 2024-08-08 ngawangun-versi: c0acc5b-bersih
Bewara Bantahan hukum

DATA Téknis jeung reliabilitas pikeun produk raspberry pi (kaasup lembar data) sakumaha dirobah ti jaman ka jaman ("SUMBER") disayogikeun ku Raspberry Pi LTD ("RPL") "SA ADANYA" JEUNG HARANSI EXPRESS ATAU TERSIRAT, teu kaasup, TO, HARANSI TERSIRAT OF MERCHANTABILITY jeung kabugaran pikeun tujuan husus anu DISCLAIMED. Nepi ka maksimum nu diijinkeun ku hukum lumaku dina euweuh kajadian RPL WAJIB nanggungjawaban kana sadaya langsung, teu langsung, insidental, husus, EXEMPLARY, atawa ruksakna consequential (kaasup, tapi teu diwatesan ku, pengadaan barang panggantian barang, D. , ATAWA Kauntungannana; ATAWA GANGGUAN BISNIS) SARENG NYAMBUNGKEUN JEUNG téori TANGGUNGJAWAB, MAH dina KONTRAK, TANGGUNG JAWAB Strict, ATAWA TORT (kaasup ngalalaworakeun atawa nu séjénna) timbul dina sagala cara kaluar tina pamakéan sumber daya, sanajan diwajibkeun. KARUSAKAN.
RPL ngagaduhan hak pikeun ngadamel perbaikan, perbaikan, koréksi atanapi modifikasi sanésna kana SUMBER DAYA atanapi produk naon waé anu dijelaskeun dina éta iraha waé sareng tanpa aya bewara salajengna.
SUMBER DAYA dimaksudkeun pikeun pangguna terampil sareng tingkat pangaweruh desain anu cocog. Pamaké ngan ukur tanggung jawab pikeun milih sareng ngagunakeun SUMBER DAYA sareng aplikasi naon waé produk anu dijelaskeun dina éta. Pamaké satuju pikeun indemnify sareng nahan RPL henteu bahaya tina sagala kawajiban, biaya, karusakan atanapi karugian sanés anu timbul tina panggunaan SUMBER.

RPL mere idin pamaké pikeun ngagunakeun SUMBERSUMBER solely ditéang jeung produk Raspberry Pi. Sadaya pamakéan séjén tina SUMBER DAYA dilarang. Henteu aya lisénsi anu dipasihkeun ka RPL sanés atanapi hak cipta intelektual pihak katilu anu sanés.
KAGIATAN RISIKO TINGGI. Produk buah prambus Pi teu dirancang, dijieun atawa dimaksudkeun pikeun pamakéan di lingkungan picilakaeun merlukeun kinerja aman gagal, kayaning dina operasi fasilitas nuklir, navigasi pesawat atawa sistem komunikasi, kontrol lalulintas hawa, sistem pakarang atawa aplikasi kritis kaamanan (kaasup rojongan hirup). sistem jeung alat médis séjén), nu gagalna produk bisa ngakibatkeun langsung maot, tatu pribadi atawa karuksakan fisik atawa lingkungan parna ("Kagiatan Résiko Tinggi"). RPL husus disclaims sagala jaminan express atanapi tersirat kabugaran pikeun Kagiatan Risk Luhur sarta narima euweuh liability pikeun pamakéan atawa inclusions produk buah prambus Pi dina Kagiatan Risk Luhur.

Produk buah prambus Pi disayogikeun tunduk kana Sarat Standar RPL. Penyediaan RPL ngeunaan SUMBER DAYA henteu ngalegaan atanapi upami henteu ngarobih Sarat Standar RPL kalebet tapi henteu dugi ka bantahan sareng jaminan anu dinyatakeun dina éta.

Bab 1. Bubuka

Gambar 1. Rendering KiCad 3D tina RP2350A Minimal design example

Nalika kami mimiti ngenalkeun Raspberry Pi RP2040, kami ogé ngaluarkeun desain 'Minimal'.ample sareng ngiringan desain Hardware sareng RP2040 anu mudah-mudahan ngajelaskeun kumaha RP2040 tiasa dianggo dina papan sirkuit anu sederhana, sareng naha rupa-rupa pilihan komponén dilakukeun. Kalawan datangna runtuyan RP235x, éta waktu revisit aslina RP2040 desain Minimal, sarta ngamutahirkeun eta pikeun akun fitur anyar, sarta ogé pikeun tiap varian pakét; RP2350A sareng pakét QFN-60 na, sareng RP2350B anu mangrupikeun QFN-80. Sakali deui, desain ieu dina format Kicad (7.0), sareng sayogi pikeun diunduh (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

The Minimal Board
dewan Minimal aslina éta usaha nyadiakeun desain rujukan basajan, ngagunakeun minimum bulistir komponén éksternal diperlukeun pikeun ngajalankeun RP2040 sarta masih mibanda sagala IO kakeunaan sarta diaksés. Ieu dasarna diwangun ku sumber kakuatan (regulator linier 5V ka 3.3V), osilator kristal, mémori flash, sareng sambungan IO (stop kontak mikro USB sareng header GPIO). The anyar RP235x runtuyan Minimal dewan anu sakitu legana sami, tapi kalawan sababaraha parobahan diperlukeun alatan hardware anyar. Salian ieu, sareng sanaos rada ngalawan sifat desain anu minimal, kuring parantos nambihan sababaraha tombol pikeun bootsel sareng ngajalankeun, sareng header SWD anu misah, anu hartosna pangalaman debug anu kirang frustasi waktos ayeuna. Desain henteu leres-leres nyarios peryogi tombol-tombol ieu, sinyalna masih aya dina header, sareng aranjeunna tiasa dileungitkeun upami anjeun sadar kana biaya atanapi ruang, atanapi gaduh kacenderungan masochistic.

RP2040 vs runtuyan RP235x
Parobihan anu paling jelas aya dina bungkusan. Padahal RP2040 mangrupikeun 7x7mm QFN-56, séri RP235x ayeuna gaduh opat anggota anu béda. Aya dua alat anu ngabagi pakét QFN-60 anu sami; RP2350A nu teu ngandung panyimpenan flash internal, sarta RP2354A nu teu. Nya kitu, QFN-80 ogé asalna dina dua rasa; nu RP2354B kalawan flash, sarta RP2350B tanpa. Alat QFN-60 sareng RP2040 asli ngabagi hiji heri umumtage.

Éta masing-masing gaduh 30 GPIO, opat di antarana ogé nyambung ka ADC, sareng ukuranana 7x7mm. Sanaos ieu, RP2350A sanés penggantian serelek pikeun RP2040, sabab jumlah pin dina masing-masing béda. Sabalikna, chip QFN-80 ayeuna gaduh 48 GPIO, sareng dalapan di antarana ayeuna tiasa ADC. Kusabab ieu, urang ayeuna boga dua papan Minimal; hiji keur 60 alat pin, sarta hiji keur 80. Ieu papan Minimal utamana dirancang pikeun bagian tanpa flash internal (RP2350), kumaha oge, desain bisa gampang dipaké kalawan alat flash internal (RP2354) ku saukur omitting onboard lampu kilat. memori, atawa malah make eta salaku alat flash sekundér (nu langkung lengkep ihwal ieu engké). Aya saeutik bédana antara dua dewan, lian ti kanyataan yén versi QFN-80 ngabogaan baris leuwih panjang headers pikeun nampung GPIO tambahan, sarta dewan ku kituna leuwih badag.

Salian ti pakét, bédana tingkat dewan pangbadagna antara séri RP235x sareng RP2040 nyaéta catu daya. Runtuyan RP235x boga sababaraha pin kakuatan anyar, sarta regulator internal béda. Regulator linier 100mA RP2040 parantos digentos ku régulator switching 200mA, sareng sapertos kitu, peryogi sababaraha sirkuit anu khusus pisan, sareng teu aya perawatan sakedik kalayan perenah. Disarankeun pisan anjeun nuturkeun tata perenah sareng pilihan komponén kami; Kami parantos ngaraos nyeri kedah ngadamel sababaraha iterasi desain, janten mugia anjeun henteu kedah.

Gambar 2. Rendering KiCad 3D tina RP2350B Minimal design example

The Desain
Maksud tina desain Minimal examples nyaéta nyieun sapasang papan basajan ngagunakeun runtuyan RP235x, nu kudu murah jeung gampang manufacturable, tanpa ngagunakeun téknologi PCB unnecessarily aheng. Ku alatan éta, papan Minimal nyaéta 2 desain lapisan, ngagunakeun komponén anu umumna sayogi, sareng sadayana dipasang di sisi luhur papan. Bari eta bakal nice ngagunakeun badag, gampang leungeun-solder komponén sanggup, pitch leutik tina chip QFN (0.4mm) hartina ngagunakeun sababaraha 0402 (1005 métrik) komponén pasip teu bisa dihindari lamun sakabeh GPIOs bakal dipaké. Bari leungeun-soldering 0402 komponén teu teuing nangtang jeung beusi soldering santun, éta pisan ampir teu mungkin mun solder QFNs tanpa parabot spesialis.

Ngaliwatan sababaraha bagian salajengna, abdi bade nyobian ngajelaskeun naon circuitry tambahan pikeun, sarta mudahan kumaha urang datang ka nyieun pilihan urang ngalakukeun. Salaku Kuring sabenerna bade ngobrol ngeunaan dua desain misah, hiji keur unggal ukuran pakét, Kuring geus diusahakeun tetep hal sakumaha basajan sakumaha Abdi tiasa. Sajauh mungkin, sakabéh rujukan komponén pikeun dua dewan idéntik, jadi lamun kuring ngarujuk kana U1, R1, jsb, éta sarua relevan pikeun duanana dewan. Pangecualian anu jelas nyaéta nalika komponénna ngan ukur aya dina salah sahiji papan (dina sadaya kasus, ieu bakal aya dina varian 80 pin anu langkung ageung), teras komponén anu dimaksud ngan ukur aya dina desain QFN-80; pikeun example, R13 ngan nembongan dina dewan ieu.

Bab 2. Kakuasaan

Catu daya séri RP235x sareng RP2040 rada béda dina waktos ayeuna, sanaos dina konfigurasi pangbasajanna, éta masih peryogi dua suplai, 3.3V sareng 1.1V. Runtuyan RP235x sakaligus beuki lapar kakuatan, sabab éta kinerja luhur, sarta ogé leuwih frugal (lamun dina kaayaan kakuatan low) ti eta miheulaan, sarta ku kituna regulator linier on RP2040 geus ditingkatkeun ku regulator switching. Hal ieu ngamungkinkeun urang efisiensi kakuatan leuwih gede dina arus luhur (nepi ka 200mA dibandingkeun jeung 100mA saméméhna).

Anyar on-chip voltage régulator

angka 3. bagian Schematic némbongkeun sirkuit regulator internal

Regulator linier RP2040 ngagaduhan dua pin, input 3.3V, sareng kaluaran 1.1V pikeun nyayogikeun DVDD dina chip. Waktos ieu, régulator séri RP235x ngagaduhan lima pin, sareng peryogi sababaraha komponén éksternal pikeun ngajantenkeunana. Sanaos ieu sigana rada mundur tina segi usability, regulator switching gaduh advantage keur kakuatan leuwih efisien dina arus beban luhur.

Sakumaha ngaranna nunjukkeun, régulator gancang mareuman sareng mareuman transistor internal anu nyambungkeun vol input 3.3V.tage (VREG_VIN) kana pin VREG_LX, sarta kalayan bantuan induktor (L1) jeung kapasitor kaluaran (C7), éta bisa ngahasilkeun vol kaluaran DC.tage nu geus stepped-handap ti input. Pin VREG_FB ngawas kaluaran voltage, tur ngaluyukeun on / off ratio siklus switching, pikeun mastikeun yén vol diperlukeuntage dijaga. Salaku arus badag anu switched ti VREG_VIN mun VREG_LX, diperlukeun hiji kapasitor badag (C6) deukeut input, sangkan ulah ngaganggu suplai 3.3V teuing. Diomongkeun ngeunaan arus switching badag ieu, regulator ogé hadir kalawan sambungan balik taneuh sorangan, VREG_PGND. Nya kitu jeung VREG_VIN na VREG_LX, perenah sambungan ieu kritis, sarta bari VREG_PGND kudu nyambung ka GND utama, eta kudu dilakukeun dina cara sapertos nu sagala arus switching badag balik langsung ka pin PGND, tanpa disturbing sesa. nu GND teuing.

Pin anu terakhir nyaéta VREG_AVDD, anu nyayogikeun sirkuit analog dina régulator, sareng ieu sénsitip pisan kana bising.

angka 4. bagian Schematic némbongkeun perenah PCB of regulator nu

Tata perenah regulator dina papan minimal raket kaca spion tina buah prambus Pi Pico 2. A deal gede gawé geus Isro kana desain sirkuit ieu, kalawan loba iterasi tina PCB diperlukeun dina urutan sangkan eta sakumaha alus sakumaha urang kamungkinan. tiasa. Sanaos anjeun tiasa nempatkeun komponén-komponén ieu dina sababaraha cara anu béda-béda sareng tetep kéngingkeun régulator pikeun 'garap' (nyaéta, ngahasilkeun volume kaluaran.tage dina kasarna tingkat katuhu, cukup alus pikeun meunangkeun eta ngajalankeun kode), kami geus kapanggih yén régulator urang perlu dirawat di persis cara katuhu pikeun tetep senang, sarta ku senang, maksudna mah ngahasilkeun vol kaluaran bener.tage dina sauntuyan kaayaan beban ayeuna.
Nalika ngalakukeun percobaan kami ngeunaan ieu, kami rada kuciwa pikeun ngingetkeun yén dunya fisika anu teu merenah teu tiasa salawasna dipaliré. Kami, salaku insinyur, seueur nyobian sareng ngalakukeun persis ieu; nyederhanakeun komponén, teu malire (sering) sipat fisik anu teu pati penting, sareng fokus kana harta anu urang pikaresep.ample, a résistor basajan teu ngan boga lalawanan a, tapi ogé induktansi, jsb Dina hal urang, urang (deui) kapanggih yén induktor boga médan magnét pakait sareng aranjeunna, sarta importantly, radiates arah gumantung kana cara coil nu. nyaéta tatu, sarta arah aliran arus. Kami ogé ngingetkeun yén induktor anu dilindungi 'pinuh' henteu hartosna naon anu anjeun pikirkeun. Médan magnét ieu attenuated ka extent badag, tapi sababaraha masih kabur. Kami mendakan yén kinerja régulator tiasa ningkat sacara ageung upami induktorna 'jalan anu leres'.
Tétéla yén médan magnét anu dipancarkeun tina induktor 'jalan anu salah' ngaganggu kapasitor kaluaran régulator (C7), anu matak ngaganggu sirkuit kontrol dina RP2350. Kalayan induktor dina orientasi anu leres, sareng perenah anu tepat sareng pilihan komponén anu dianggo di dieu, masalah ieu dileungitkeun. Pasti bakal aya tata letak, komponén, jsb, anu tiasa dianggo sareng induktor dina orientasi naon waé, tapi aranjeunna paling dipikaresep bakal ngagunakeun langkung seueur rohangan PCB pikeun ngalakukeunana. Kami parantos nyayogikeun perenah anu disarankeun ieu pikeun nyalametkeun jalma-jalma dina seueur jam rékayasa anu kami parantos nyéépkeun sareng nyaring solusi anu kompak sareng kalakuanana.
Langkung ka titik, urang nuju dugi ka nyarios yén upami anjeun milih henteu nganggo mantan urangample, lajeng Anjeun ngalakukeunana dina resiko sorangan. Loba keneh urang geus ngalakukeun kalawan RP2040 jeung sirkuit kristal, dimana urang keukeuh (ogé, niatna nyarankeun) Anjeun nganggo bagian nu tangtu (urang ngalakukeun deui dina bagian kristal tina dokumen ieu).
The directionality of induktor leutik ieu lumayan loba universal dipaliré, kalawan orientasi coil pungkal teu mungkin mun deduce, sarta ogé disebarkeun acak sapanjang hiji reel komponén. Ukuran kasus induktor anu langkung ageung sering tiasa dipendakan gaduh tanda polaritasna, tapi urang henteu mendakan anu cocog dina ukuran kasus 0806 (2016 métrik) anu kami pilih. Pikeun tujuan ieu, kami geus digarap kalawan Abracon pikeun ngahasilkeun bagian 3.3μH kalawan titik pikeun nunjukkeun polaritasna, sarta importantly, datangna dina reel kalayan aranjeunna sadayana Blok cara sarua. TBD téh (atanapi bakal sakedap deui) disayogikeun ka masarakat umum tina panyalur. Salaku disebutkeun tadi, suplai VREG_AVDD pisan sénsitip kana noise, sarta ku kituna perlu disaring. Kami mendakan yén VREG_AVDD ngan ukur ngagambar sakitar 200μA, saringan RC 33Ω sareng 4.7μF cekap.
Janten, pikeun ngémutan, komponén anu dianggo bakal…
- C6, C7 & C9 - 4.7μF (0402, 1005 métrik)
- L1 - Abracon TBD (0806, 2016 métrik)
- R3 – 33Ω (0402, 1005 métrik)
Lembar data RP2350 gaduh diskusi anu langkung rinci ngeunaan rekomendasi perenah regulator, mangga tingali komponén éksternal sareng syarat perenah PCB.

Pasokan input

Sambungan kakuatan input pikeun desain ieu via pin 5V VBUS tina konektor Micro-USB (dilabélan J1 dina Gambar 5). Ieu mangrupikeun metodeu anu umum pikeun ngawasaan alat éléktronik, sareng éta masuk akal, sabab RP2350 ngagaduhan fungsionalitas USB, anu bakal kami kabel kana pin data konektor ieu. Kusabab urang ngan ukur peryogi 3.3V pikeun desain ieu (suplai 1.1V asalna tina internal), urang kedah nurunkeun suplai USB 5V anu asup, dina hal ieu, nganggo vol luar anu sanés.tage regulator, dina hal ieu régulator linier (alias Low Drop Out regulator, atawa LDO). Saacanna extolled nu virtues tina ngagunakeun hiji régulator switching efisien, eta oge bisa jadi pilihan wijaksana pamakéan hiji dieu ogé, tapi kuring geus opted pikeun kesederhanaan. Firstly, ngagunakeun hiji LDO ampir sok gampang. Henteu aya itungan anu diperyogikeun pikeun terang naon ukuran induktor anu anjeun kedah dianggo, atanapi sabaraha ageung kapasitor kaluaran, sareng perenahna biasana langkung lugas. Bréh, nyimpen unggal tetes kakuatan panungtungan teu Tujuan di dieu; lamun éta, Abdi serius mertimbangkeun maké regulator switching, tur anjeun tiasa manggihan hiji example tina ngalakukeunana dina buah prambus Pi Pico 2. Sarta katilu, abdi tiasa saukur 'nginjeum' sirkuit I saméméhna dipaké dina versi RP2040 dewan Minimal. NCP1117 (U2) anu dipilih di dieu gaduh kaluaran tetep 3.3V, sayogi lega, sareng tiasa nyayogikeun arus dugi ka 1A, anu bakal seueur pikeun kalolobaan desain. A katingal dina datasheet pikeun NCP1117 ngabejaan urang yen alat ieu merlukeun kapasitor 10μF on input, sarta séjén dina kaluaran (C1 jeung C5).

Kapasitor decoupling

angka 6. bagian Schematic némbongkeun inputs catu daya RP2350, voltage regulator sarta decoupling kapasitor

Aspék séjén tina desain catu daya nyaéta kapasitor decoupling anu diperyogikeun pikeun RP2350. Ieu nyadiakeun dua fungsi dasar. Firstly, aranjeunna nyaring kaluar noise catu daya, jeung Bréh, nyadiakeun suplai lokal muatan nu sirkuit di jero RP2350 bisa dipaké dina bewara pondok. Ieu nyegah voltage tingkat di sakuriling saharita ti muterna teuing lamun paménta ayeuna dumadakan naek. Kusabab ieu, hal anu penting pikeun nempatkeun decoupling deukeut pin kakuatan. Biasana, kami nyarankeun ngagunakeun kapasitor 100nF per pin kakuatan, kumaha oge, urang nyimpang tina aturan ieu dina sababaraha instansi.

angka 7. Bagian tina perenah némbongkeun RP2350 routing na decoupling

Anu mimiti, supados tiasa gaduh ruang anu cekap pikeun sadaya pin chip tiasa dialihkeun, jauh tina alat, urang kedah kompromi sareng jumlah kapasitor decoupling anu tiasa dianggo. Dina desain ieu, pin 53 sareng 54 tina RP2350A (pin 68 sareng 69 tina RP2350B) ngabagi kapasitor tunggal (C12 dina Gambar 7 sareng Gambar 6), kusabab teu aya seueur rohangan di sisi éta alat, sareng komponénna. sareng perenah régulator diutamakeun.
Kurangna rohangan ieu tiasa rada diatasi upami urang ngagunakeun téknologi anu langkung rumit/mahal, sapertos komponén anu langkung alit, atanapi PCB opat lapisan sareng komponén dina dua sisi luhur sareng handap. Ieu mangrupakeun trade-off desain; kami geus turun pajeulitna jeung ongkos, di expense ngabogaan kirang decoupling capacitance, sarta kapasitor nu rada leuwih jauh ti chip ti optimal (ieu ngaronjatkeun induktansi). Ieu bisa boga pangaruh ngawatesan laju maksimum desain bisa beroperasi dina, sakumaha voltage suplai bisa meunang teuing ribut tur teundeun handap minimum diwenangkeun voltage; tapi pikeun sabagéan ageung aplikasi, trade-off ieu kedah ditarima.

The simpangan séjén tina aturan 100nF nyaeta sangkan bisa salajengna ningkatkeun voltagkinerja régulator; kami nyarankeun make a 4.7μF pikeun C10, nu disimpen dina sisi séjén chip ti regulator nu.

Bab 3. Flash Mémori

Flash primér

angka 8. bagian Schematic némbongkeun memori flash primér sarta USB_BOOT circuitry

Dina raraga bisa nyimpen kode program nu RP2350 bisa boot tur ngajalankeun ti, urang kudu ngagunakeun memori flash, husus, a quad SPI flash memori. Alat anu dipilih di dieu nyaéta alat W25Q128JVS (U3 dina Gambar 8), nyaéta chip 128Mbit (16MB). Ieu mangrupikeun ukuran mémori panggedéna anu tiasa dirojong ku RP2350. Upami aplikasi khusus anjeun henteu peryogi seueur panyimpenan, maka mémori anu langkung alit sareng langkung mirah tiasa dianggo.
Kusabab databus ieu tiasa janten frekuensi anu cukup luhur sareng sering dianggo, pin QSPI RP2350 kedah kabel langsung ka lampu kilat, nganggo sambungan pondok pikeun ngajaga integritas sinyal, sareng ogé ngirangan crosstalk dina sirkuit sakurilingna. Crosstalk nyaéta dimana sinyal-sinyal dina hiji jaringan sirkuit tiasa nyababkeun vol anu teu dihoyongkeuntages dina sirkuit tatangga, berpotensi ngabalukarkeun kasalahan.

Sinyal QSPI_SS mangrupikeun kasus khusus. Ieu disambungkeun ka flash langsung, tapi boga ogé dua resistors (sumur, opat, tapi kuring bakal datang ka nu engké) disambungkeun kana. Kahiji (R1) mangrupakeun pull-up ka suplai 3.3V. Mémori flash merlukeun input chip-pilih dina vol saruatage salaku pin suplai 3.3V sorangan salaku alat nu Powered up, disebutkeun, teu fungsi leres. Nalika RP2350 ieu Powered up, bakal QSPI_SS pin na otomatis dituna mun pull-up, tapi aya hiji periode pondok waktu salila switch-on dimana kaayaan QSPI_SS pin teu bisa dijamin. Ditambah hiji résistor pull-up ensures yén sarat ieu bakal salawasna jadi wareg. R1 ditandaan salaku DNF (Ulah Nyocogkeun) on schematic nu, sakumaha urang geus kapanggih yén kalawan alat flash husus ieu, pull-up éksternal teu perlu. Sanajan kitu, lamun lampu kilat béda dipaké, éta bisa jadi penting pikeun bisa nyelapkeun résistor 10kΩ dieu, jadi eta geus kaasup ngan bisi.
Résistor kadua (R6) nyaéta résistor 1kΩ, disambungkeun ka tombol push (SW1) dilabélan 'USB_BOOT'. Ieu kusabab pin QSPI_SS dipaké salaku 'tali boot'; RP2350 mariksa nilai I / O ieu salila urutan boot, sarta lamun kapanggih logika 0, lajeng RP2350 reverts ka modeu BOOTSEL, dimana RP2350 nampilkeun dirina salaku alat panyimpenan massal USB, sarta kode bisa disalin langsung. ka dinya. Lamun urang saukur mencet tombol, urang narik QSPI_SS pin ka taneuh, sarta lamun alat nu lajeng ngareset (contona ku toggling RUN pin), RP2350 bakal balikan deui dina modeu BOOTSEL tinimbang nyobian ngajalankeun eusi flash. resistors ieu, R2 na R6 (R9 na R10 oge), kudu ditempatkeun deukeut chip flash, sangkan ulah panjang tambahan tina lagu tambaga nu bisa mangaruhan sinyal.
Sadaya di luhur husus manglaku ka RP2350, nu teu boga flash internal. Tangtosna, alat RP2354 gaduh memori flash internal 2MB, janten mémori U3 éksternal henteu diperyogikeun, janten U3 tiasa aman dipiceun tina skématik, atanapi ngan saukur ditinggalkeun tanpa penduduk. Dina salah sahiji kasus ieu, urang masih hoyong tetep USB_BOOT switch disambungkeun ka QSPI_SS, ku kituna urang masih bisa asup kana mode boot USB.

Flash sekundér atawa PSRAM

Séri RP235x ayeuna ngadukung alat mémori kadua nganggo pin QSPI anu sami, kalayan GPIO nyayogikeun pilihan chip tambahan. Janten, upami urang nganggo RP2354 (anu gaduh lampu kilat internal), maka urang tiasa nganggo U3 salaku lampu kilat sekundér, atanapi bahkan ngagentos ku alat PSRAM. Jang ngalampahkeun ieu, urang kudu megatkeun QSPI_SS ti U3, jeung gantina sambungkeun ka GPIO cocog gantina. GPIO anu pangcaketna tiasa janten chip pilih (XIP_CS1n) nyaéta GPIO0, janten ku ngaleungitkeun 0Ω tina R10, sareng pas kana R9, urang ayeuna tiasa ngaksés U3 salian ti lampu kilat on-chip. Dina raraga pinuh nyandak advantage fitur ieu, dimana urang boga dua alat memori éksternal supados flash-kirang RP2350 bagian bisa nguntungkeun, nu leuwih gede dua dewan Minimal, pikeun RP2350B, ngawengku hiji tapak suku pilihan (U4) pikeun chip memori tambahan.

angka 9. bagian Schematic némbongkeun alat memori sekundér pilihan

Pikeun tiasa nganggo alat ieu, éta écés kedah dieusi, ogé R11 (0Ω), sareng R13 (10KΩ). Ditambah R11 nyambungkeun GPIO0 (sinyal XIP_CS1n) kana chip pilih memori kadua. Pull-up dina chip pilih pin pasti diperlukeun waktu ieu, sakumaha kaayaan standar GPIO0 bakal ditarik low dina kakuatan-up, nu bakal ngakibatkeun alat flash urang gagal. C22 ogé bakal diperlukeun pikeun nyadiakeun decoupling catu daya lokal pikeun U4.

Dirojong chip flash
Runtuyan flash usik awal, dipaké ku handap pikeun nimba s kaduatage ti flash, ngagunakeun paréntah 03h serial baca, kalawan alamat 24-bit, sarta jam serial ngeunaan 1MHz. Ieu sababaraha kali siklus ngaliwatan opat kombinasi polaritasna jam jeung fase jam, néangan hiji detik valid.tage CRC32 checksum.
Salaku s kaduatage lajeng bébas ngonpigurasikeun execute-in-place ngagunakeun paréntah 03h serial read sarua, RP2350 tiasa ngalakukeun cache flash execute-in-place kalayan sagala chip ngarojong 03h serial read kalawan alamat 24-bit, nu ngawengku paling 25-seri alat flash. . SDK nyadiakeun example kadua stage pikeun CPOL = 0 CPHA = 0, di https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. Pikeun ngadukung program flash nganggo rutinitas di handap, alat ogé kedah ngabales paréntah di handap ieu:

02h program kaca 256-bait
05h status ngadaptar dibaca
06h set nulis ngaktipkeun kancing

20h 4kB sector mupus

RP2350 ogé ngadukung rupa-rupa modeu aksés dual-SPI sareng QSPI. Pikeun example, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S ngonpigurasikeun alat Winbond W25Q-seri pikeun quad-IO mode baca kontinyu, dimana RP2350 ngirimkeun alamat quad-IO (tanpa prefix paréntah) jeung lampu kilat responds kalawan data quad-IO.

Sababaraha caution diperlukeun ku modeu flash XIP dimana alat flash eureun ngarespon kana paréntah serial baku, kawas Winbond mode baca kontinyu disebutkeun di luhur. Ieu bisa ngabalukarkeun masalah nalika RP2350 reset, tapi alat flash teu daya-cycled, sabab lampu kilat lajeng moal ngabales runtuyan usik flash bootrom urang. Sateuacan ngaluarkeun serial 03h maca, bootrom salawasna ngaluarkeun runtuyan tetep handap, nu mangrupakeun urutan pangalusna-usaha pikeun discontinuing XIP dina rentang alat flash:

CSn=1, IO[3:0]=4'b0000 (ngaliwatan tarik ka handap pikeun ngahindarkeun pertengkaran), ngaluarkeun ×32 jam
CSn=0, IO[3:0]=4'b1111 (ngaliwatan pull up pikeun ngahindarkeun pertengkaran), ngaluarkeun ×32 jam
CSn=1

CSn=0, MOSI=1'b1 (didorong low-Z, sadaya I/Os Hi-Z sejenna), ngaluarkeun ×16 jam

Upami alat anu anjeun pilih henteu ngaréspon kana sekuen ieu nalika dina modeu maca kontinyu, éta kedah disimpen dina kaayaan dimana unggal transfer diapit ku paréntah séri, upami henteu RP2350 moal tiasa pulih saatos reset internal.
Pikeun langkung rinci ngeunaan QSPI, mangga tingali QSPI Memory Interface (QMI) dina lembar data RP2350.

Bab 4. Kristal osilator

angka 10. bagian Schematic némbongkeun osilator kristal sarta kapasitor beban

Tegesna, RP2350 teu sabenerna merlukeun sumber jam éksternal, sabab boga osilator internal sorangan. Sanajan kitu, sakumaha frékuénsi osilator internal ieu teu diartikeun ogé atawa dikawasa, rupa-rupa ti chip ka chip, kitu ogé kalawan vol suplai béda.tages jeung hawa, eta disarankeun pikeun ngagunakeun sumber frékuénsi éksternal stabil. Aplikasi nu ngandelkeun frékuénsi pasti teu mungkin tanpa sumber frékuénsi éksternal, USB jadi ex perdanaample.
Nyadiakeun sumber frékuénsi éksternal tiasa dilakukeun ku salah sahiji tina dua cara: boh ku nyayogikeun sumber jam sareng kaluaran CMOS (gelombang kuadrat IOVDD voltage) kana pin XIN, atawa ku ngagunakeun kristal 12MHz disambungkeun antara
XIN sareng XOUT. Ngagunakeun kristal mangrupa pilihan pikaresep di dieu, sabab duanana relatif mirah tur akurat pisan.

Kristal dipilih pikeun desain ieu mangrupa ABM8-272-T3 (Y1 dina Gambar 10). Ieu kristal 12MHz sarua dipaké dina buah prambus Pi Pico jeung buah prambus Pi Pico 2. Kami kacida nyarankeun make kristal ieu babarengan jeung circuitry nu dibéré bareng pikeun mastikeun yén jam dimimitian gancang dina sagala kaayaan tanpa ngaruksakkeun kristal sorangan. Kristal ngabogaan kasabaran frékuénsi 30ppm, nu kudu cukup alus pikeun kalolobaan aplikasi. Marengan kasabaran frékuénsi +/- 30ppm, éta gaduh ESR maksimum 50Ω, sareng kapasitansi beban 10pF, duanana gaduh pangaruh kana pilihan komponén anu disarengan.
Pikeun kristal osilasi dina frékuénsi anu dipikahoyong, produsén nangtukeun kapasitansi beban anu diperyogikeun pikeun ngalakukeunana, sareng dina hal ieu, éta 10pF. Kapasitas beban ieu dihontal ku cara nempatkeun dua kapasitor anu nilaina sami, hiji dina unggal sisi kristal ka taneuh (C3 sareng C4). Ti titik kristal tina view, kapasitor ieu disambungkeun runtuyan antara dua terminal na. Téori circuit dasar Kami ngabejaan yen aranjeunna ngagabungkeun pikeun masihan hiji kapasitansi (C3 * C4) / (C3 + C4), sarta salaku C3 = C4, mangka ngan saukur C3 / 2. Dina ex ieuample, kami geus dipaké 15pF kapasitor, jadi kombinasi runtuyan 7.5pF. Salian kapasitansi beban ngahaja ieu, urang ogé kedah nambihan nilai pikeun kapasitansi tambahan anu teu dihaja, atanapi kapasitansi parasit, anu urang kéngingkeun tina lagu PCB sareng pin XIN sareng XOUT RP2350. Kami bakal nganggap nilai 3pF pikeun ieu, sareng kusabab kapasitansi ieu paralel sareng C3 sareng C4, kami ngan ukur nambihan ieu pikeun masihan kami kapasitansi beban total 10.5pF, anu cukup caket kana target 10pF. Sakumaha anjeun tiasa tingali, kapasitansi parasit tina ngambah PCB mangrupikeun faktor, sareng ku kituna urang kedah tetep alit supados urang henteu ngaganggu kristal sareng ngeureunkeunana osilasi sapertos anu dimaksud. Coba jeung tetep perenah sakumaha pondok-gancang.
Pertimbangan kadua nyaéta ESR maksimum (résistansi séri sarimbag) tina kristal. Kami parantos milih alat anu maksimal 50Ω, sabab kami mendakan yén ieu, sareng résistor séri 1kΩ (R2), mangrupikeun nilai anu saé pikeun nyegah kristal didorong sareng ruksak nalika nganggo IOVDD. tingkat 3.3V. Nanging, upami IOVDD kirang ti 3.3V, maka arus drive tina pin XIN / XOUT dikirangan, sareng anjeun bakal mendakan yén amplitude tina kristal leuwih handap, atawa malah teu bisa oscillate pisan. Dina hal ieu, nilai leutik tina résistor séri bakal perlu dipaké. Sagala simpangan tina sirkuit kristal ditémbongkeun di dieu, atawa kalawan tingkat IOVDD lian ti 3.3V, bakal merlukeun nguji éksténsif pikeun mastikeun yén kristal oscillates dina sagala kaayaan, tur mimitian-up cukup gancang teu ngabalukarkeun masalah sareng aplikasi Anjeun.

Disarankeun kristal

Pikeun desain aslina nganggo RP2350 kami nyarankeun ngagunakeun Abracon ABM8-272-T3. Pikeun example, sajaba ex design minimalampLe, tingali skématik papan Pico 2 dina Appendix B tina Raspberry Pi Pico 2 Datasheet sareng desain Pico 2 files.
Pikeun kinerja pangalusna sarta stabilitas sakuliah rentang hawa operasi has, make Abracon ABM8-272-T3. Anjeun tiasa sumber ABM8-272-T3 langsung ti Abracon atanapi ti reseller otorisasi. Pico 2 parantos disaluyukeun khusus pikeun ABM8-272-T3, anu ngagaduhan spésifikasi ieu:

Sanaos anjeun nganggo kristal kalayan spésifikasi anu sami, anjeun kedah nguji sirkuit dina sauntuyan suhu pikeun mastikeun stabilitas.
The osilator kristal ieu Powered ti IOVDD voltage. Hasilna, kristal Abracon jeung nu tangtu damprésistor disetel pikeun operasi 3.3V. Lamun make IO vol bédatage, anjeun bakal kedah ngepaskeun deui.
Sagala parobahan parameter kristal résiko instability sakuliah sagala komponén disambungkeun ka sirkuit kristal.

Lamun teu bisa sumber kristal dianjurkeun langsung ti Abracon atanapi reseller a, kontak applications@raspberrypi.com.

Bab 5. IOs

USB
Gambar 11. Bagian skéma nunjukkeun pin USB RP2350 sareng séri terminasi

RP2350 nyadiakeun dua pin pikeun dipaké pikeun speed pinuh (FS) atawa speed low (LS) USB, boh salaku host atawa alat, gumantung kana software dipaké. Sakumaha anu parantos urang bahas, RP2350 ogé tiasa boot salaku alat panyimpen masal USB, janten nyambungkeun pin ieu kana konektor USB (J1 dina Gambar 5) asup akal. USB_DP na USB_DM pin on RP2350 teu merlukeun sagala pull-up tambahan atawa pull-downs (diperlukeun pikeun nunjukkeun speed, FS atanapi LS, atawa naha éta téh mangrupa host atawa alat), sakumaha ieu diwangun dina I / OS. Nanging, I/Os ieu ngabutuhkeun résistor terminasi séri 27Ω (R7 sareng R8 dina Gambar 11), disimpen caket kana chip, supados nyumponan spésifikasi impedansi USB.
Sanaos RP2350 dugi ka laju data laju pinuh (12Mbps), urang kedah nyobian sareng mastikeun yén impedansi karakteristik jalur transmisi (lagu tambaga anu nyambungkeun chip kana konektor) caket kana
Spésifikasi USB 90Ω (diukur sacara béda). Dina papan kandel 1mm sapertos kieu, upami urang nganggo lagu lega 0.8mm dina USB_DP sareng USB_DM, kalayan jarak 0.15mm antara aranjeunna, urang kedah nampi impedansi karakteristik diferensial sakitar 90Ω. Ieu pikeun mastikeun yén sinyal bisa ngarambat sapanjang jalur transmisi ieu salaku bersih sabisa, ngaminimalkeun voltage reflections nu bisa ngurangan integritas sinyal. Supados jalur transmisi ieu tiasa dianggo leres, urang kedah mastikeun yén langsung di handapeun jalur ieu mangrupikeun taneuh. A padet, wewengkon uninterrupted tina tambaga taneuh, manjang sakabéh panjang lagu. Dina desain ieu, ampir sakabéhna tina lapisan tambaga handap devoted kana taneuh, sarta perawatan husus dicokot pikeun mastikeun yén lagu USB ngaliwatan nanaon tapi taneuh. Upami PCB langkung kandel tibatan 1mm dipilih pikeun ngawangun anjeun, maka kami gaduh dua pilihan. Urang bisa ulang insinyur jalur transmisi USB pikeun ngimbangan jarak nu leuwih gede antara lagu jeung taneuh underneath (anu bisa jadi impossibility fisik), atawa urang bisa malire eta, jeung miharep pikeun pangalusna. USB FS tiasa rada ngahampura, tapi jarak tempuh anjeun tiasa rupa-rupa. Éta sigana tiasa dianggo dina seueur aplikasi, tapi sigana moal patuh kana standar USB.

I/O lulugu

Gambar 12. Bagéan skématik nunjukkeun header I/O 2.54mm tina versi QFN60

Salian konektor USB geus disebutkeun, aya sapasang dual baris 2.54mm headers (J2 na J3 dina Gambar 12), hiji dina saban gigir dewan, nu sesa I / O geus disambungkeun. Aya 30 GPIO dina RP2350A, sedengkeun aya 48 GPIO dina RP2350B, janten header dina versi dewan Minimal ieu langkung ageung pikeun masihan pin tambahan (tingali Gambar 13).
Kusabab ieu mangrupikeun desain tujuan umum, sareng henteu aya aplikasi khusus dina pikiran, I/O parantos disayogikeun pikeun nyambungkeun sakumaha anu dipikahoyong ku pangguna. Baris jero tina pin on unggal header nu I / Os, sarta baris luar sadayana disambungkeun ka taneuh. Éta prakték alus ngawengku loba grounds on I / O konektor. Ieu ngabantuan pikeun ngajaga taneuh impedansi anu handap, sareng ogé nyayogikeun seueur jalur mulang pikeun arus anu angkat ka sareng ti
sambungan I/O. Ieu penting pikeun ngaleutikan gangguan éléktromagnétik nu bisa disababkeun ku arus balik sinyal gancang ngaganti nyokot lila, looping jalur pikeun ngalengkepan sirkuit.

Kadua header aya dina grid 2.54mm anu sami, anu ngajantenkeun ngahubungkeun papan ieu ka hal-hal sanés, sapertos papan roti, langkung gampang. Anjeun meureun hoyong mertimbangkeun ngan pas hiji lulugu baris tinimbang lulugu baris ganda, dispensing jeung baris luar sambungan taneuh, sangkan eta leuwih merenah pikeun nyocogkeun ka breadboard a.

Gambar 13. Bagéan skématik nunjukkeun header I/O 2.54mm tina versi QFN80

Konektor debug

angka 14. bagian Schematic némbongkeun konektor JST pilihan pikeun SWD debug

Pikeun debugging on-chip, Anjeun meureun hoyong nyambung ka panganteur SWD tina RP2350. Dua pin, SWD na SWCLK, sadia dina lulugu 2.54mm, J3, pikeun ngidinan usik debug pilihan Anjeun bisa gampang disambungkeun. Sajaba ti ieu, Kuring geus kaasup hiji lulugu JST pilihan, anu ngamungkinkeun hiji sambungan gampang pikeun buah prambus Pi Debug Probe. Anjeun teu kedah nganggo ieu, header 2.54mm bakal cekap upami anjeun badé nga-debug parangkat lunak, tapi kuring langkung gampang pikeun ngalakukeunana. Kuring geus milih konektor horizontal, lolobana alatan kuring resep katingal tina eta, sanajan teu di tepi dewan, tapi vertikal sadia, sanajan kalawan tapak suku rada béda.

Kancing
Desain Minimal ayeuna henteu ngandung hiji, tapi dua tombol, dimana versi RP240 teu aya. Salah sahijina nyaéta pikeun pilihan boot USB sapertos anu urang bahas sateuacana, tapi anu kadua nyaéta tombol 'reset', dihubungkeun sareng pin RUN. Sanes tina ieu leres-leres diperyogikeun (sanaos tombol BOOTSEL kedah diganti ku header atanapi anu sami upami modeu boot USB diperyogikeun), sareng tiasa dihapus upami rohangan atanapi biaya janten perhatian, tapi aranjeunna pasti ngagunakeun RP2350 jauh. pangalaman leuwih pikaresepeun.

Appendix A: Vérsi Schematic -RP2350A lengkep

angka 15. pinuh skéma Desain Minimal pikeun RP2350A

Appendix B: Vérsi Schematic -RP2350B lengkep

angka 16. pinuh skéma Desain Minimal pikeun RP2350B

Lampiran H: Riwayat Release Dokuméntasi

8 Agustus 2024
Pelepasan awal.

abdi buah prambus Pi
Raspberry Pi mangrupakeun mérek dagang tina Raspberry Pi Ltd
Buah prambus Pi Ltd

Dokumén / Sumberdaya

Buah prambus Pi SC1631 Buah prambus Mikrokontroler [pdf] Instruksi Manual
SC1631 buah prambus mikrokontroler, SC1631, buah prambus mikrokontroler, mikrokontroler

Rujukan

Manual pamaké

Buah prambus Pi SC1631 Buah prambus Mikrokontroler

Parentah Pamakéan Produk