Franbwaz Pi SC1631 Franbwaz Mikwokontwolè Manyèl Enstriksyon

Chapit 1: Entwodiksyon
Seri RP2350 ofri opsyon pake diferan konpare ak seri RP2040. RP2350A ak RP2354A vini nan yon pake QFN-60 san yo pa ak depo flash entèn respektivman, pandan y ap RP2354B ak RP2350B vini nan yon pake QFN-80 ak ak san depo flash.

Chapit 2: Pouvwa
Seri a RP2350 prezante yon nouvo sou-chip chanje voltage regilatè ak senk broch. Regilatè sa a mande pou konpozan ekstèn pou operasyon men li ofri pi gwo efikasite pouvwa nan pi gwo kouran chaj konpare ak regilatè lineyè nan seri RP2040. Peye atansyon sou sansiblite bri nan PIN VREG_AVDD ki founi sikwi analòg la.

Kesyon yo poze souvan (FAQ)

K: Ki diferans prensipal ant RP2350A ak RP2350B?
A: Diferans prensipal la chita nan prezans depo flash entèn yo. RP2350A pa gen depo flash entèn pandan y ap RP2350B.
K: Konbyen broch vol latage regilatè nan seri RP2350 genyen?
A: Voltage regilatè nan seri RP2350 a gen senk broch.

Konsepsyon pyès ki nan konpitè ak RP2350 Sèvi ak mikrokontwolè RP2350 pou konstwi tablo ak pwodwi

Kolofon

Dokiman sa a gen lisans dapre Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-ND). dat konstriksyon: 2024-08-08 vèsyon konstriksyon: c0acc5b-clean
Avi sou non responsabilite legal

RASPBERRY PI LTD ("RPL") "KÒMAN SE" AK NENPÒT GARANTI EXPRESS OSWA ENPLIKITE, KI ENKLI, MEN SE PA LIMITE, DONE TEKNIK AK FIABILITE POU PWODWI RASPBERRY PI (ENKLI FICH DONNÈ) KÒM MODIFIE DE TAN AN TAN ("RESOURS"). POU, YO REJTE GARANTI ENPLIKITE AK APTITE POU YON OBJEKTIF PARTICULIER. NAN OKENN KÒSMAN LWA AK APPLIKASÈ YO OMETRÈ A, RPL PAP RESPONSYON POU NENPÒT DOMASYON DIRÈK, ENDRÈK, AK ENSIDAN, ESPESYAL, EGZANPLÈ, OSWA PWOFÈ (KENKLI, MEN PA LIMIMITE A, ACHTE DE BYEN SUBSTITUTION, PÈD DÒ; , OSWA PWOFI; OSWA ENTÈRIPYON BIZNIS) KELALTAN KOZE AK SOU NENPÒT TEORI RESPONSABILITE, KIT NAN KONTRA, RESPONSABILITE STRIK, OSWA OTÒT (KENKLI NEGLIJANS OSWA OTREMAN) KÒL SOU NENPÒT ITILIZE RESPONSABILITE A, DE DOmaj konsa.
RPL rezève dwa pou fè nenpòt amelyorasyon, amelyorasyon, koreksyon oswa nenpòt lòt modifikasyon nan RESOUS yo oswa nenpòt pwodwi ki dekri nan yo nenpòt ki lè epi san lòt avi.
RESOUS yo fèt pou itilizatè kalifye ki gen nivo apwopriye nan konesans konsepsyon. Itilizatè yo se sèlman responsab pou seleksyon yo ak itilizasyon RESOUS yo ak nenpòt aplikasyon nan pwodwi yo dekri nan yo. Itilizatè a dakò pou dedomaje epi kenbe RPL san danje kont tout responsablite, depans, domaj oswa lòt pèt ki rive nan itilizasyon RESOUS yo.

RPL bay itilizatè yo pèmisyon pou yo itilize RESOUS yo sèlman an konjonksyon avèk pwodwi Franbwaz Pi yo. Tout lòt itilizasyon RESOUS yo entèdi. Yo pa bay okenn lisans lòt RPL oswa lòt dwa pwopriyete entelektyèl twazyèm pati.
AKTIVITE GWO RISK. Raspberry Pi pwodwi yo pa fèt, fabrike oswa gen entansyon pou itilize nan anviwònman danjere ki mande pèfòmans echèk san danje, tankou nan operasyon an nan enstalasyon nikleyè, navigasyon avyon oswa sistèm kominikasyon, kontwòl trafik lè, sistèm zam oswa aplikasyon pou sekirite-kritik (ki gen ladan sipò lavi. sistèm ak lòt aparèy medikal), kote echèk pwodwi yo ka mennen dirèkteman nan lanmò, blesi pèsonèl oswa gwo domaj fizik oswa anviwònman an ("Aktivite ki gen gwo risk"). RPL espesyalman refize nenpòt garanti eksprime oswa implicite nan kondisyon fizik pou Aktivite ki gen gwo risk epi li pa aksepte okenn responsablite pou itilize oswa enklizyon nan pwodwi Franbwaz Pi nan Aktivite ki gen gwo risk.

Pwodwi Franbwaz Pi yo bay sijè a Regleman Creole RPL a. Dispozisyon RPL yo nan RESOUS yo pa elaji oswa otreman modifye Kondisyon Estanda RPL yo ki gen ladan men pa limite a eksklizyon ak garanti yo eksprime nan yo.

Chapit 1. Entwodiksyon

Figi 1. KiCad rann 3D nan konsepsyon Minimal RP2350A example

Lè nou te premye prezante Franbwaz Pi RP2040 a, nou menm tou nou te lage yon ansyen konsepsyon 'Minimal'.ample ak gid ki akonpaye konsepsyon Materyèl ak RP2040 ki èspere ke eksplike kijan RP2040 a ta ka itilize nan yon tablo sikwi senp, ak poukisa chwa yo divès kalite yo te fè. Avèk arive seri RP235x la, li lè pou nou revize konsepsyon orijinal RP2040 Minimal la, epi mete ajou li pou kont pou nouvo karakteristik yo, epi tou pou chak nan varyete pake yo; RP2350A a ak pake QFN-60 li yo, ak RP2350B a ki se yon QFN-80. Ankò, desen sa yo nan fòma Kicad (7.0), epi yo disponib pou telechaje (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

Komisyon Konsèy Minimal la
Tablo Minimal orijinal la se te yon tantativ pou bay yon konsepsyon referans senp, lè l sèvi avèk minimòm konpozan ekstèn ki nesesè pou kouri RP2040 a epi toujou gen tout IO ekspoze ak aksesib. Sa a te esansyèlman konpoze de yon sous pouvwa (yon regilatè lineyè 5V a 3.3V), osilator kristal, memwa flash, ak koneksyon IO (yon priz mikwo USB ak tèt GPIO). Nouvo tablo Minimal seri RP235x yo lajman menm, men ak kèk chanjman ki nesesè akòz nouvo pyès ki nan konpitè. Anplis de sa, e malgre ale yon ti jan kont nati a minim nan konsepsyon an, mwen te ajoute yon koup la bouton pou bootsel ak kouri, ansanm ak yon header SWD separe, ki ta dwe vle di yon eksperyans debug byen mwens fwistre fwa sa a alantou. Desen pa estrikteman bezwen bouton sa yo, siyal yo toujou disponib sou tèt yo, epi yo ka omisyon si ou se patikilyèman pri oswa espas konsyan, oswa gen tandans masochistik.

RP2040 vs RP235x seri
Chanjman ki pi evidan se nan pakè yo. Lè nou konsidere ke RP2040 a se yon 7x7mm QFN-56, seri a RP235x kounye a gen kat manm diferan. Gen de aparèy ki pataje menm pake QFN-60 la; RP2350A a ki pa gen depo entèn flash, ak RP2354A ki fè sa. Menm jan an tou, QFN-80 a tou vini nan de gou; RP2354B a ak flash, ak RP2350B san yo pa. Aparèy QFN-60 yo ak RP2040 orijinal la pataje yon erite komentage.

Yo chak gen 30 GPIO, kat ladan yo tou konekte ak ADC a, epi yo gen 7x7mm nan gwosè. Malgre sa, RP2350A a se pa yon ranplasman drop-in pou RP2040 a, kòm kantite broch sou chak diferan. Kontrèman, chips QFN-80 yo kounye a gen 48 GPIO, ak uit nan sa yo kounye a kapab ADC. Poutèt sa, kounye a nou gen de tablo Minimal; youn pou aparèy 60 PIN, ak youn pou 80. Planch Minimal sa yo fèt sitou pou pati yo san yo pa flash entèn (RP2350), sepandan desen yo ka fasil pou itilize ak aparèy flash entèn yo (RP2354) pa senpleman omisyon flash abò. memwa, oswa menm itilize li kòm yon aparèy flash segondè (plis sou sa pita). Gen ti diferans ant de ankadreman yo, lòt pase lefèt QFN-80 vèsyon an gen ranje pi long nan tèt pou akomode GPIO siplemantè a, ak Se poutèt sa tablo a se pi gwo.

Akote de pake a, pi gwo diferans nan nivo tablo ant seri RP235x ak RP2040 yo se ekipman pou pouvwa yo. Seri RP235x la gen kèk nouvo broch pouvwa, ak yon regilatè entèn diferan. Regilatè lineyè 100mA nan RP2040 la te ranplase ak yon regilatè switching 200mA, e kòm sa, li mande pou kèk sikwi trè espesifik, epi pa gen okenn ti kras swen pran ak layout la. Li trè rekòmande pou ou byen swiv layout nou yo ak seleksyon eleman yo; nou te deja ale nan doulè a nan gen fè plizyè iterasyon nan konsepsyon an, kidonk èspere ke ou pa bezwen.

Figi 2. KiCad rann 3D nan konsepsyon Minimal RP2350B example

Design la
Entansyon an nan konsepsyon Minimal examples se kreye yon pè nan tablo senp lè l sèvi avèk seri a RP235x, ki ta dwe bon mache ak fasil manifakti, san yo pa itilize teknoloji PCB san nesesite ekzotik. Se poutèt sa, tablo Minimal yo se 2 kouch konsepsyon, lè l sèvi avèk eleman ki ta dwe souvan disponib, ak tout monte sou bò anwo nan tablo a. Pandan ke li ta bon yo sèvi ak gwo, fasil-soude konpozan kapab men, anplasman an ti nan chips QFN yo (0.4mm) vle di ke lè l sèvi avèk kèk 0402 (1005 metrik) konpozan pasif se inevitab si tout GPIO yo dwe itilize. Pandan ke konpozan 0402 soude men yo pa twò difisil ak yon fè soude desan, li trè prèske enposib soude QFN yo san ekipman espesyalis.

Nan kèk seksyon kap vini yo, mwen pral eseye eksplike kisa sikwi adisyonèl la ye, epi èspere ke kijan nou te rive fè chwa nou te fè yo. Kòm mwen aktyèlman pral pale sou de desen separe, youn pou chak gwosè pake, mwen te eseye kenbe bagay sa yo osi senp ke mwen kapab. Osi lwen ke posib, tout referans eleman yo pou de tablo yo idantik, kidonk si mwen refere a U1, R1, elatriye, Lè sa a, li egalman enpòtan pou tou de tablo yo. Eksepsyon evidan an se lè eleman an se sèlman sou youn nan tablo yo (nan tout ka yo, sa a pral sou pi gwo 80 pin variant), Lè sa a, eleman nan kesyon an pral sèlman sou konsepsyon QFN-80 la; pou egzanpample, R13 sèlman parèt sou tablo sa a.

Chapit 2. Pouvwa

Pwovizyon pou pouvwa seri RP235x ak RP2040 diferan yon ti jan fwa sa a, menm si nan konfigirasyon ki pi senp li yo, li toujou mande de ekipman, 3.3V ak 1.1V. Seri RP235x yo an menm tan plis pouvwa grangou, kòm li nan pi wo pèfòmans, epi tou li plis frugal (lè nan yon eta pouvwa ki ba) pase predesesè li a, e konsa regilatè a lineyè sou RP2040 a te modènize ak yon regilatè switching. Sa a pèmèt nou pi gwo efikasite pouvwa nan pi wo kouran (jiska 200mA konpare ak 100mA a deja).

Nouvo sou-chip voltage regilatè

Figi 3. Seksyon chematik ki montre sikwi regilatè entèn la

Regilatè lineyè RP2040 a te gen de broch, yon opinyon 3.3V, ak yon pwodiksyon 1.1V pou bay DVDD la sou chip la. Fwa sa a, regilatè a nan seri a RP235x gen senk broch, epi li mande pou kèk eleman ekstèn fè li travay. Pandan ke sa a sanble yon ti jan nan yon etap bak an tèm de itilizasyon, regilatè a chanje gen advan latage pou yo gen plis pouvwa efikas nan pi wo kouran chaj.

Kòm non an sijere, regilatè a rapidman chanje sou yo ak koupe yon tranzistò entèn konekte vol nan opinyon 3.3V.tage (VREG_VIN) nan peny VREG_LX a, ak èd yon induktè (L1) ak yon kondansateur pwodiksyon (C7), li ka pwodwi yon vol pwodiksyon DC.tage ki te demisyone soti nan opinyon an. PIN VREG_FB kontwole pwodiksyon voltage, ak ajiste rapò a sou / koupe nan sik la chanje, asire ke yo mande voltage konsève. Kòm gwo kouran yo chanje soti nan VREG_VIN nan VREG_LX, se yon gwo kondansateur (C6) tou pre opinyon an obligatwa, kidonk nou pa fache rezèv la 3.3V twòp. Pale de gwo kouran switch sa yo, regilatè a tou vini ak pwòp koneksyon tè retounen li yo, VREG_PGND. Menm jan an tou ak VREG_VIN ak VREG_LX, Layout koneksyon sa a se kritik, epi pandan ke VREG_PGND dwe konekte ak GND prensipal la, li dwe fè nan yon fason ke tout kouran yo switch gwo retounen dirèkteman nan PIN PGND la, san yo pa deranje rès la nan. GND a twòp.

Dènye PIN la se VREG_AVDD, ki founi sikwi analòg nan regilatè a, e li trè sansib a bri.

Figi 4. Seksyon Schematic ki montre layout PCB regilatè a

Layout regilatè a sou tablo minimòm yo byen reflete sa ki nan Franbwaz Pi Pico 2. Yon gwo travay te antre nan konsepsyon sikwi sa a, ak anpil iterasyon nan PCB a obligatwa yo nan lòd yo fè li osi bon jan nou posib. kapab. Pandan ke ou ta ka mete eleman sa yo nan yon varyete fason diferan epi toujou fè regilatè a 'travay' (sa vle di, pwodwi yon voltage nan nivo a apeprè dwa, ase bon pou jwenn li kouri kòd), nou te jwenn ke regilatè nou an bezwen trete nan egzakteman fason ki dwat kenbe li kontan, ak pa kontan, mwen vle di pwodwi pwodiksyon kòrèk la vol.tage anba yon ran de chaj aktyèl kondisyon.
Pandan n ap fè eksperyans nou yo sou sa a, nou te yon ti jan wont pou yo te raple ke mond lan enkonvenyan nan fizik pa ka toujou inyore. Nou menm, kòm enjenyè, lajman eseye epi fè egzakteman sa; senplifye eleman, inyore (souvan) pwopriyete fizik ensiyifyan, epi olye konsantre sou pwopriyete a ke nou enterese nan.ample, yon rezistans senp pa jis gen yon rezistans, men tou, enduktans, elatriye. Nan ka nou an, nou (re) dekouvri ke induktè gen yon jaden mayetik ki asosye ak yo, e sa ki enpòtan, gaye nan yon direksyon ki depann sou ki fason bobin la. se blese, ak direksyon an nan koule nan aktyèl la. Nou te tou raple ke yon 'konplètman' kouvwi induktè pa vle di sa ou panse li ta ka. Se jaden mayetik atténué nan yon gwo limit, men kèk toujou chape. Nou te jwenn ke pèfòmans regilatè a ta ka twouve amelyore si inductor a se 'yon fason ki dwat'.
Li sanble ke jaden an mayetik ki emèt soti nan yon 'move fason wonn' induktè entèfere ak kondansateur pwodiksyon regilatè a (C7), ki an vire boulvèse sikwi kontwòl la nan RP2350. Avèk inductor a nan oryantasyon apwopriye a, ak layout egzak ak seleksyon eleman yo itilize isit la, Lè sa a, pwoblèm sa a ale. Pral san dout gen lòt layouts, konpozan, elatriye, ki ta ka travay ak yon induktè nan nenpòt oryantasyon, men yo pral gen plis chans sèvi ak anpil plis espas PCB yo nan lòd yo fè sa. Nou te bay layout rekòmande sa a pou konsève pou moun anpil èdtan jeni nou te pase devlope ak rafine solisyon sa a kontra enfòmèl ant ak byen konpòte yo.
Plis nan pwen an, nou pral byen lwen tèlman kòm di ke si ou chwazi pa sèvi ak ansyen nou anample, Lè sa a, ou fè sa sou pwòp risk ou. Menm jan nou deja fè ak RP2040 ak sikwi kristal la, kote nou ensiste (byen, fòtman sijere) ou itilize yon pati patikilye (nou pral fè sa ankò nan seksyon kristal dokiman sa a).
Direksyon nan ti induktè sa yo se bèl anpil inivèsèl inyore, ak oryantasyon nan likidasyon an bobin enposib dedwi, epi tou li owaza distribye ansanm yon bobin nan eleman. Pi gwo gwosè ka induktè ka souvan jwenn yo gen mak polarite sou yo, sepandan nou pa t 'kapab jwenn okenn moun ki apwopriye nan gwosè ka 0806 (2016 metrik) nou te chwazi. Pou sa ka fèt, nou te travay ak Abracon yo pwodwi yon pati 3.3μH ak yon pwen pou endike polarite, ak enpòtan, vini sou yon bobin ak yo tout aliyen menm fason an. TBD yo (oswa yo pral trè byento) disponib pou piblik la nan distribitè yo. Kòm mansyone pi bonè, rezèv la VREG_AVDD trè sansib a bri, ak Se poutèt sa bezwen yo dwe filtre. Nou te jwenn ke kòm VREG_AVDD a sèlman trase alantou 200μA, yon filtè RC nan 33Ω ak 4.7μF adekwat.
Se konsa, rezime, eleman yo itilize yo pral ...
- C6, C7 & C9 - 4.7μF (0402, 1005 metrik)
- L1 - Abracon TBD (0806, 2016 metrik)
- R3 – 33Ω (0402, 1005 metrik)
Fichye done RP2350 a gen yon diskisyon pi detaye sou rekòmandasyon Layout regilatè yo, tanpri gade Konpozan Ekstèn ak egzijans Layout PCB.

Antre ekipman pou

Koneksyon pouvwa antre pou konsepsyon sa a se atravè PIN VBUS 5V nan yon konektè Micro-USB (ki gen etikèt J1 nan Figi 5). Sa a se yon metòd komen nan alimante aparèy elektwonik, epi li fè sans isit la, kòm RP2350 gen fonctionnalités USB, ke nou pral fil elektrik nan broch done yo nan konektè sa a. Kòm nou bezwen sèlman 3.3V pou konsepsyon sa a (pwovizyon 1.1V soti nan entèn la), nou bezwen bese ekipman pou USB 5V fèk ap rantre, nan ka sa a, lè l sèvi avèk yon lòt, ekstèn voltage regilatè, nan ka sa a yon regilatè lineyè (aka Low Drop Out regilatè, oswa LDO). Èske w gen deja fè lwanj bèl kalite yo nan lè l sèvi avèk yon regilatè switch efikas, li ta ka tou yon chwa ki gen bon konprann yo sèvi ak youn isit la tou, men mwen te chwazi pou senplisite. Premyèman, lè l sèvi avèk yon LDO prèske toujou pi fasil. Pa gen okenn kalkil obligatwa pou konnen ki gwosè induktè ou ta dwe itilize, oswa ki jan gwo kondansateur pwodiksyon yo, ak Layout la anjeneral yon anpil pi senp tou. Dezyèmman, ekonomize chak gout dènye pouvwa se pa objektif la isit la; si li te, mwen ta seryezman konsidere lè l sèvi avèk yon regilatè switching, epi ou ka jwenn yon ansyenampLe nan fè sa sou Franbwaz Pi Pico 2 a. Ak twazyèmman, mwen ka tou senpleman 'prete' kous la mwen te deja itilize sou vèsyon an RP2040 nan tablo a Minimal. NCP1117 (U2) chwazi isit la gen yon pwodiksyon fiks nan 3.3V, se lajman ki disponib, epi li ka bay jiska 1A nan aktyèl, ki pral anpil pou pifò desen. Yon gade nan fichye done pou NCP1117 la di nou ke aparèy sa a mande pou yon kondansateur 10μF sou opinyon an, ak yon lòt sou pwodiksyon an (C1 ak C5).

Dekouplage kondansateur

Figi 6. Schematic seksyon ki montre RP2350 ekipman pou pouvwa entrées, voltage regilatè ak kondansateur dekoupaj

Yon lòt aspè nan konsepsyon ekipman pou pouvwa a se kondansateur dekouplage ki nesesè pou RP2350. Sa yo bay de fonksyon debaz. Premyèman, yo filtre bri ekipman pou pouvwa, epi dezyèmman, bay yon rezèv lokal chaj ke sikui yo andedan RP2350 ka itilize nan yon avi kout. Sa a anpeche voltage nivo nan vwazinaj imedya a soti nan jete twòp lè demann aktyèl la toudenkou ogmante. Poutèt sa, li enpòtan pou mete dekouplage tou pre broch pouvwa yo. Òdinèman, nou rekòmande pou itilize yon kondansateur 100nF pou chak PIN pouvwa, sepandan, nou devye de règ sa a nan yon koup de ka.

Figi 7. Seksyon layout ki montre routage RP2350 ak dekouplage

Premyèman, yo nan lòd yo kapab gen ase espas pou tout broch yo chip yo kapab wout soti, lwen aparèy la, nou dwe konpwomi ak kantite kondansateur dekouplage nou ka itilize. Nan konsepsyon sa a, broch 53 ak 54 nan RP2350A (pin 68 ak 69 nan RP2350B) pataje yon sèl kondansateur (C12 nan Figi 7 ak Figi 6), paske pa gen anpil plas sou bò sa a nan aparèy la, ak eleman yo. ak layout regilatè a pran priyorite.
Mank espas sa a ta ka yon ti jan simonte si nou itilize teknoloji pi konplèks / chè, tankou pi piti konpozan, oswa yon PCB kat kouch ak eleman sou tou de bò anwo ak anba. Sa a se yon echanj konsepsyon; nou te diminye konpleksite a ak pri, nan depans lan nan gen mwens kapasite dekouplage, ak kondansateur ki se yon ti kras pi lwen lwen chip la pase pi bon (sa a ogmante enduktans la). Sa a ta ka gen efè limite vitès maksimòm konsepsyon an ta ka opere nan, kòm vol latagPwovizyon e te kapab vin twò fè bwi ak desann pi ba pase minimòm voltage; men pou pifò aplikasyon yo, echanj sa a ta dwe akseptab.

Lòt devyasyon nan règ 100nF la se pou nou ka amelyore plis voltage pèfòmans regilatè; nou rekòmande pou w sèvi ak yon 4.7μF pou C10, ki se mete sou lòt bò a nan chip la soti nan regilatè a.

Chapit 3. Flash memwa

Flash prensipal

Figi 8. Seksyon chematik ki montre memwa flash prensipal la ak sikwi USB_BOOT

Pou nou kapab sere kòd pwogram ki RP2350 ka demare epi kouri soti, nou bezwen sèvi ak yon memwa flash, espesyalman, yon memwa flash kwadwilatè SPI. Aparèy yo chwazi isit la se yon aparèy W25Q128JVS (U3 nan Figi 8), ki se yon chip 128Mbit (16MB). Sa a se pi gwo gwosè memwa ke RP2350 ka sipòte. Si aplikasyon an patikilye ou a pa bezwen anpil depo, Lè sa a, yon pi piti, pi bon mache memwa ta ka itilize olye.
Kòm databus sa a ka byen wo frekans ak se regilyèman nan itilize, broch yo QSPI nan RP2350 yo ta dwe branche dirèkteman nan flash la, lè l sèvi avèk koneksyon kout yo kenbe entegrite siyal la, epi tou redwi diafonis nan sikui ki antoure. Crosstalk se kote siyal sou yon filè sikwi ka pwovoke sipèfli voltages sou yon sikwi vwazen, ki kapab lakòz erè rive.

Siyal QSPI_SS la se yon ka espesyal. Li konekte ak flash la dirèkteman, men li gen tou de rezistans (byen, kat, men mwen pral vin sou sa pita) ki konekte ak li. Premye a (R1) se yon rale-up nan rezèv la 3.3V. Memwa flash a mande D' chip-sélectionner pou yo nan menm voltage kòm pwòp 3.3V ekipman pou pin kòm aparèy la mache, otreman, li pa fonksyone kòrèkteman. Lè RP2350 la mache, peny QSPI_SS li pral otomatikman default nan yon rale-up, men gen yon peryòd tan kout pandan switch-on kote eta a nan PIN QSPI_SS pa ka garanti. Anplis de sa nan yon rezistans rale-up asire ke kondisyon sa a ap toujou satisfè. R1 make kòm DNF (Pa anfòm) sou chema a, kòm nou te jwenn ke ak aparèy flash patikilye sa a, rale-up ekstèn lan pa nesesè. Sepandan, si yo itilize yon flash diferan, li ka vin enpòtan pou kapab mete yon rezistans 10kΩ isit la, kidonk li te enkli jis nan ka.
Dezyèm rezistans (R6) se yon rezistans 1kΩ, ki konekte ak yon bouton pouse (SW1) ki make 'USB_BOOT'. Sa a se paske PIN QSPI_SS la itilize kòm yon 'sangle bòt'; RP2350 tcheke valè I/O sa a pandan sekans bòt la, epi si yo jwenn li se yon lojik 0, Lè sa a, RP2350 retounen nan mòd BOOTSEL la, kote RP2350 prezante tèt li kòm yon aparèy depo mas USB, epi kòd ka kopye dirèkteman. pou li. Si nou tou senpleman peze bouton an, nou rale PIN QSPI_SS a tè, epi si aparèy la apre sa reset (pa egzanplè pa aktive PIN nan RUN), RP2350 pral rekòmanse nan mòd BOOTSEL olye pou yo eseye kouri sa ki nan flash la. Rezistans sa yo, R2 ak R6 (R9 ak R10 tou), yo ta dwe mete tou pre chip flash la, kidonk nou evite longè adisyonèl nan tren kwiv ki ta ka afekte siyal la.
Tout sa ki anwo yo espesyalman aplike nan RP2350 a, ki pa gen okenn flash entèn. Natirèlman, aparèy RP2354 yo gen memwa flash entèn 2MB, kidonk memwa ekstèn U3 pa obligatwa, kidonk U3 ka san danje yo retire nan chema a, oswa tou senpleman kite san peple. Nan nenpòt nan ka sa yo, nou ta toujou vle kenbe switch la USB_BOOT konekte ak QSPI_SS, pou nou ka toujou antre nan mòd USB bòt.

Segondè flash oswa PSRAM

Seri RP235x la kounye a sipòte yon dezyèm aparèy memwa lè l sèvi avèk menm broch QSPI yo, ak yon GPIO ki bay seleksyon an plis chip. Se konsa, si nou ap itilize yon RP2354 (ki gen flash entèn), Lè sa a, nou ta ka itilize U3 kòm yon flash segondè, oswa menm ranplase li ak yon aparèy PSRAM. Pou fè sa, nou bezwen dekonekte QSPI_SS soti nan U3, epi olye konekte li nan yon GPIO apwopriye pito. GPIO ki pi pre a ki kapab yon seleksyon chip (XIP_CS1n) se GPIO0, kidonk lè nou retire 0Ω a soti nan R10, epi mete li nan R9, nou ka kounye a jwenn aksè nan U3 anplis flash sou-chip la. Yo nan lòd yo konplètman pran advantage nan karakteristik sa a, kote nou gen de aparèy memwa ekstèn pou ke pati yo RP2350 flash-mwens ka benefisye, pi gwo a nan de tablo yo Minimal, pou RP2350B a, gen ladann yon anprint opsyonèl (U4) pou yon chip memwa adisyonèl.

Figi 9. Seksyon chematik ki montre aparèy memwa segondè opsyonèl

Pou kapab sèvi ak aparèy sa a, li pral evidamman gen yo dwe peple, osi byen ke R11 (0Ω), ak R13 (10KΩ). Anplis de sa nan R11 konekte GPIO0 (siyal la XIP_CS1n) nan seleksyon an chip nan dezyèm memwa a. Se definitivman rale-up sou peny chwazi chip la nesesè fwa sa a, kòm eta a default nan GPIO0 yo dwe rale ba nan pouvwa-up, ki ta lakòz aparèy flash nou an echwe. C22 ta bezwen tou pou bay dekoupaj ekipman pou pouvwa lokal pou U4.

Sipòte flash chips
Inisyal flash sonde sekans, te itilize pa bounda bough @ branch pou extraire dezyèm stage soti nan flash, sèvi ak yon 03h seri lòd lekti, ak adrès 24-bit, ak yon revèy seri apeprè 1MHz. Li repete sik atravè kat konbinezon yo nan polarite revèy ak faz revèy, kap chèche yon dezyèm s valab.tage sòm chèk CRC32.
Kòm dezyèm stagLè sa a, se gratis pou konfigirasyon egzekite-an-plas lè l sèvi avèk menm 03h seri lekti kòmandman an, RP2350 ka fè kach flash egzekite-an-plas ak nenpòt chip sipòte 03h seri lekti ak adrès 24-bit, ki gen ladann pifò aparèy flash 25-seri. . SDK a bay yon ansyenample second stage pou CPOL=0 CPHA=0, at https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. Pou sipòte pwogramasyon flash lè l sèvi avèk woutin ki anba yo, aparèy la dwe reponn tou a kòmandman sa yo:

02h pwogram paj 256-byte
05h estati enskri li
06h mete ekri pèmèt latch

20h 4kB sektè efase

RP2350 sipòte tou yon gran varyete mòd aksè doub-SPI ak QSPI. Pou egzanpample, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S konfigirasyon yon Winbond W25Q-seri aparèy pou kwadwilatè-IO kontinyèl lekti mòd, kote RP2350 voye adrès kwadwilatè-IO (san yon prefiks lòd) ak flash la reponn ak done kwadwilatè-IO.

Gen kèk prekosyon ki nesesè ak mòd flash XIP kote aparèy flash la sispann reponn a kòmandman seri estanda, tankou mòd lekti kontinyèl Winbond mansyone pi wo a. Sa ka koze pwoblèm lè RP2350 réinitialiser, men, aparèy flash a pa pouvwa-sikle, paske flash a lè sa a pa reponn a sekans sonde flash bootrom la. Anvan li bay lekti seri 03h, bootrom toujou bay sekans fiks sa a, ki se yon sekans pi bon efò pou sispann XIP sou yon seri aparèy flash:

CSn=1, IO[3:0]=4'b0000 (via pull downs pou evite diskisyon), pwoblèm ×32 revèy
CSn=0, IO[3:0]=4'b1111 (via pull ups pou evite diskisyon), bay ×32 revèy
CSn=1

CSn = 0, MOSI = 1'b1 (kondwi ba-Z, tout lòt I/Os Hi-Z), pwoblèm × 16 revèy

Si aparèy ou chwazi a pa reponn a sekans sa a lè li nan mòd lekti kontinyèl li yo, Lè sa a, li dwe kenbe nan yon eta kote chak transfè gen prefiks pa yon lòd seri, otreman RP2350 pa yo pral kapab refè apre yon reset entèn.
Pou plis detay sou QSPI a, tanpri gade QSPI Memory Interface (QMI) nan fichye done RP2350 la.

Chapit 4. Crystal osilator

Figi 10. Seksyon chematik ki montre osilator kristal la ak kondansateur chaj

Fè egzateman pale, RP2350 pa aktyèlman mande pou yon sous revèy ekstèn, kòm li gen pwòp osilator entèn li yo. Sepandan, kòm frekans nan osilator entèn sa a pa byen defini oswa kontwole, varye de chip nan chip, osi byen ke ak diferan ekipman pou vol.tages ak tanperati, li rekòmande pou itilize yon sous frekans ekstèn ki estab. Aplikasyon ki konte sou frekans egzak yo pa posib san yon sous frekans ekstèn, USB se yon ansyen premyeample.
Bay yon sous frekans ekstèn ka fè nan youn nan de fason: swa pa bay yon sous revèy ak yon pwodiksyon CMOS (onn kare nan IOVDD vol.tage) nan PIN XIN la, oswa lè l sèvi avèk yon kristal 12MHz konekte ant
XIN ak XOUT. Sèvi ak yon kristal se opsyon ki pi pito isit la, paske yo tou de relativman bon mache ak trè egzat.

Kristal la chwazi pou konsepsyon sa a se yon ABM8-272-T3 (Y1 nan Figi 10). Sa a se menm kristal 12MHz yo itilize sou Franbwaz Pi Pico ak Franbwaz Pi Pico 2. Nou rekòmande anpil pou sèvi ak kristal sa a ansanm ak sikwi akonpaye yo pou asire ke revèy la kòmanse byen vit nan tout kondisyon san yo pa domaje kristal la tèt li. Kristal la gen yon tolerans frekans 30ppm, ki ta dwe bon ase pou pifò aplikasyon yo. Ansanm ak yon tolerans frekans nan +/-30ppm, li gen yon ESR maksimòm de 50Ω, ak yon kapasite chaj nan 10pF, tou de nan yo ki te gen yon pote sou chwa pou yo akonpaye konpozan.
Pou yon kristal osile nan frekans vle a, manifakti a presize kapasite chaj li bezwen pou li fè sa, ak nan ka sa a, li se 10pF. Sa a se kapasite chaj reyalize lè w mete de kondansateur ki gen valè egal, youn sou chak bò kristal la nan tè (C3 ak C4). Soti nan pwen kristal la nan view, kondansateur sa yo konekte nan seri ant de tèminal li yo. Teyori sikwi debaz yo di nou ke yo konbine bay yon kapasite nan (C3 * C4) / (C3 + C4), epi kòm C3 = C4, Lè sa a, li se tou senpleman C3/2. Nan ansyen sa aample, nou te itilize kondansateur 15pF, kidonk konbinezon seri a se 7.5pF. Anplis kapasite chaj entansyonèl sa a, nou dwe ajoute tou yon valè pou kapasite siplemantè envolontè, oswa kapasite parazit, ke nou jwenn nan tren PCB yo ak broch XIN ak XOUT nan RP2350. Nou pral sipoze yon valè de 3pF pou sa a, epi kòm kapasite sa a se nan paralèl ak C3 ak C4, nou tou senpleman ajoute sa a ba nou yon kapasite chaj total de 10.5pF, ki se ase pre sib la nan 10pF. Kòm ou ka wè, kapasite parazit nan tras PCB yo se yon faktè, epi nou Se poutèt sa bezwen kenbe yo piti pou nou pa fache kristal la epi sispann li osile jan yo gen entansyon. Eseye epi kenbe layout a kout ke posib.
Dezyèm konsiderasyon an se maksimòm ESR (rezistans seri ekivalan) kristal la. Nou te chwazi pou yon aparèy ki gen yon maksimòm de 50Ω, kòm nou te jwenn ke sa a, ansanm ak yon rezistans seri 1kΩ (R2), se yon bon valè pou anpeche kristal la twò kondwi ak domaje lè w ap itilize yon IOVDD. nivo 3.3V. Sepandan, si IOVDD se mwens pase 3.3V, Lè sa a, kondwi aktyèl la nan broch yo XIN / XOUT redwi, epi w ap jwenn ke la amplititid nan kristal la pi ba, oswa ka pa menm osile nan tout. Nan ka sa a, yo pral bezwen itilize yon valè ki pi piti nan rezistans seri a. Nenpòt devyasyon soti nan sikwi kristal yo montre isit la, oswa ak yon nivo IOVDD ki pa 3.3V, yo pral mande pou tès vaste asire ke kristal la osil nan tout kondisyon, ak kòmanse-up ase vit kòm pa lakòz pwoblèm ak aplikasyon w lan.

Rekòmande kristal

Pou desen orijinal yo lè l sèvi avèk RP2350 nou rekòmande pou itilize Abracon ABM8-272-T3. Pou egzanpample, anplis konsepsyon minim ex laample, gade chema tablo Pico 2 a nan Apendis B Fichye done Raspberry Pi Pico 2 a ak konsepsyon Pico 2 a. files.
Pou pi bon pèfòmans ak estabilite nan seri tanperati operasyon nòmal, sèvi ak Abracon ABM8-272-T3. Ou ka jwenn ABM8-272-T3 dirèkteman nan Abracon oswa nan yon revandè otorize. Pico 2 te ajiste espesyalman pou ABM8-272-T3, ki gen espesifikasyon sa yo:

Menm si ou itilize yon kristal ki gen espesifikasyon menm jan an, w ap bezwen teste kous la sou yon seri tanperati pou asire estabilite.
Osilator kristal la mache ak IOVDD voltage. Kòm yon rezilta, kristal Abracon ak sa an patikilye damping rezistans yo branche pou operasyon 3.3V. Si w itilize yon lòt IO voltage, w ap bezwen re-melodi.
Nenpòt chanjman nan paramèt kristal yo riske enstabilite atravè nenpòt eleman ki konekte ak sikwi kristal la.

Si ou pa ka jwenn kristal rekòmande a dirèkteman nan Abracon oswa yon revandè, kontakte applications@raspberrypi.com.

Chapit 5. IOs

USB
Figi 11. Seksyon chematik ki montre broch USB nan RP2350 ak revokasyon seri

RP2350 a bay de broch yo dwe itilize pou USB vitès plen (FS) oswa vitès ba (LS), swa kòm yon lame oswa aparèy, tou depann de lojisyèl yo itilize a. Kòm nou te deja diskite, RP2350 ka bòt tou kòm yon aparèy depo mas USB, kidonk fil elektrik moute broch sa yo nan konektè USB a (J1 nan Figi 5) fè sans. Broch USB_DP ak USB_DM sou RP2350 yo pa mande pou okenn pull-ups oswa pull-downs adisyonèl (obligatwa pou endike vitès, FS oswa LS, oswa si li se yon lame oswa aparèy), paske sa yo bati nan I/O yo. Sepandan, I/O sa yo mande pou 27Ω seri rezistans revokasyon (R7 ak R8 nan Figi 11), mete tou pre chip la, yo nan lòd yo satisfè spesifikasyon enpedans USB a.
Menm si RP2350 limite a vitès done vitès konplè (12Mbps), nou ta dwe eseye ak asire w ke enpedans karakteristik liy transmisyon yo (pren kwiv yo konekte chip la ak konektè a) yo toupre.
Spesifikasyon USB nan 90Ω (mezire diferans). Sou yon tablo 1mm epè tankou sa a, si nou itilize tren 0.8mm lajè sou USB_DP ak USB_DM, ak yon espas 0.15mm ant yo, nou ta dwe jwenn yon enpedans karakteristik diferans nan alantou 90Ω. Sa a se asire ke siyal yo ka vwayaje sou liy transmisyon sa yo kòm pwòp ke posib, minimize voltage refleksyon ki ka diminye entegrite siyal la. Nan lòd pou liy transmisyon sa yo travay byen, nou bezwen asire w ke dirèkteman anba liy sa yo se yon tè. Yon zòn solid, san enteripsyon nan kòb kwiv mete tè, etann tout longè tras la. Sou konsepsyon sa a, prèske tout kouch kòb kwiv mete anba a se konsakre nan tè, epi yo te pran swen patikilye pou asire ke tren yo USB pase sou pa gen anyen men tè. Si yo chwazi yon PCB ki pi epè pase 1mm pou bati ou, Lè sa a, nou gen de opsyon. Nou ta ka re-enjenyè liy transmisyon USB yo pou konpanse pou pi gwo distans ant tras la ak tè anba (ki ta ka yon enposib fizik), oswa nou ta ka inyore li, ak espere pou pi bon an. USB FS ka byen padonnen, men kantite mil ou ka varye. Li gen anpil chans pou travay nan anpil aplikasyon, men li pwobableman pa pral konfòme ak estanda USB a.

I/O headers

Figi 12. Seksyon chematik ki montre headers I/O 2.54mm vèsyon QFN60 la

Anplis de konektè USB a deja mansyone, gen yon pè tèt doub ranje 2.54mm (J2 ak J3 nan Figi 12), youn sou chak bò nan tablo a, ak ki rès la nan I / O yo te konekte. Gen 30 GPIO sou RP2350A a, tandiske gen 48 GPIO sou RP2350B a, kidonk tèt yo sou vèsyon sa a nan tablo Minimal yo pi gwo pou pèmèt pou broch siplemantè yo (gade Figi 13).
Kòm sa a se yon konsepsyon objektif jeneral, ki pa gen okenn aplikasyon an patikilye nan tèt ou, I / O yo te disponib yo dwe konekte jan itilizatè a vle. Ranje anndan broch yo sou chak header yo se I/O yo, ak ranje ekstèn yo tout konekte ak tè. Li se bon pratik pou enkli anpil rezon sou konektè I/O. Sa a ede kenbe yon tè ki ba enpedans, epi tou li bay anpil chemen retounen potansyèl pou kouran k ap vwayaje ale ak soti nan.
I/O koneksyon. Sa a enpòtan pou misyon pou minimize entèferans elektwo-mayetik ki ka koze pa kouran yo retounen nan siyal chanje byen vit pran chemen long, bouk pou konplete kous la.

Tou de headers yo sou menm kadriyaj 2.54mm, ki fè konekte tablo sa a ak lòt bagay, tankou breadboards, pi fasil. Ou ta ka vle konsidere se sèlman yon sèl header ranje olye pou yo header a doub ranje, dispanse ak ranje deyò a nan koneksyon tè, fè li pi pratik anfòm nan yon breadboard.

Figi 13. Seksyon chematik ki montre headers I/O 2.54mm vèsyon QFN80 la

Debug connecteur

Figi 14. Seksyon chematik ki montre konektè JST si ou vle pou debogaj SWD

Pou debogaj sou chip, ou ka vle konekte ak koòdone SWD nan RP2350 la. De broch yo, SWD ak SWCLK, yo disponib sou header 2.54mm, J3, pou pèmèt pwofonde debug chwa ou a fasil konekte. Anplis de sa, mwen te enkli yon header JST si ou vle, ki pèmèt yon koneksyon fasil ak Franbwaz Pi Debug Probe. Ou pa bezwen sèvi ak sa a, tèt 2.54mm yo ap sifi si ou gen entansyon debug lojisyèl, men mwen jwenn li pi pratik fè sa. Mwen te chwazi yon konektè orizontal, sitou paske mwen renmen gade nan li, menm si li pa sou kwen nan tablo a, men vètikal yo disponib, byenke ak yon anprint yon ti kras diferan.

Bouton
Konsepsyon Minimal la kounye a gen pa youn, men de bouton, kote vèsyon an RP240 pa te gen okenn. Youn nan se pou seleksyon USB bòt jan nou te deja diskite, men dezyèm lan se yon bouton 'reset', branche jiska PIN RUN la. Okenn nan sa yo se entèdi nesesè (menm si bouton BOOTSEL la ta dwe ranplase ak yon header oswa menm jan an si mòd USB bòt yo te obligatwa), epi yo ka retire si espas oswa pri se yon enkyetid, men yo sètènman fè lè l sèvi avèk RP2350 a byen lwen. eksperyans pi bèl.