Manuale di istruzioni del microcontrollore Raspberry Pi SC1631

Capitulu 1: Introduzione
A serie RP2350 offre diverse opzioni di pacchettu cumparatu cù a serie RP2040. L'RP2350A è RP2354A venenu in un pacchettu QFN-60 senza è cù almacenamiento flash internu rispettivamente, mentre chì l'RP2354B è RP2350B venenu in un pacchettu QFN-80 cù è senza almacenamiento flash.

Capitulu 2: Power
A serie RP2350 presenta un novu volu di commutazione in chiptage regulatore cù cinque pin. Stu regulatore necessita di cumpunenti esterni per u funziunamentu, ma offre una efficienza energetica più alta à correnti di carica più elevate cumparatu cù u regulatore lineare in a serie RP2040. Prestate attenzione à a sensibilità di u rumore in u pin VREG_AVDD chì furnisce u circuitu analogicu.

Domande Frequenti (FAQ)

Q: Chì ghjè a principal diferenza trà RP2350A è RP2350B?
A: A principal diferenza si trova in a prisenza di l'almacenamiento flash internu. RP2350A ùn hà micca almacenamentu flash internu mentre RP2350B hà.
Q: Quantu pins faci u voltage regulatore in a serie RP2350 anu?
A: U voltagU regulatore in a serie RP2350 hà cinque pin.

Disegnu di hardware cù RP2350 Utilizendu microcontrollers RP2350 per custruisce schede è prudutti

Colofone

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Capitulu 1. Introduzione

Figura 1. KiCad 3D rendering of the RP2350A Minimal design example

Quandu avemu introduttu prima u Raspberry Pi RP2040, avemu ancu liberatu un disignu "minimu" ex.ample è guida accumpagnata Disegnu Hardware cù RP2040 chì spiegà spiegà cumu u RP2040 puderia esse usatu in un circuitu simplice, è perchè e diverse scelte di cumpunenti sò state fatte. Cù l'arrivu di a serie RP235x, hè ora di rivisite u disignu uriginale RP2040 Minimal, è aghjurnà per cuntà e funzioni novi, è ancu per ogni variante di pacchettu; u RP2350A cù u so pacchettu QFN-60, è u RP2350B chì hè un QFN-80. In novu, sti disinni sò in furmatu Kicad (7.0), è sò dispunibuli per scaricà (https://datasheets.raspberrypi.com/rp2350/Minimal-KiCAD.zip).

U Cunsigliu Minimu
A tavola Minimal originale era un tentativu di furnisce un disignu di riferimentu simplice, utilizendu u minimu minimu di cumpunenti esterni necessarii per eseguisce u RP2040 è avè sempre tutte l'IO esposti è accessibili. Questu era essenzialmente cumpostu da una fonte d'energia (un regulatore lineare da 5V à 3.3V), un oscillatore di cristallo, memoria flash è cunnessione IO (una presa micro USB è intestazioni GPIO). A nova serie RP235x Minimal boards sò largamente listessi, ma cù qualchi cambiamenti necessarii per via di u novu hardware. In più di questu, è malgradu un pocu contru à a natura minima di u disignu, aghju aghjustatu un paru di buttoni per bootsel è run, inseme cù un header SWD separatu, chì duverebbe significà una sperienza di debug assai menu frustrante sta volta. I disinni ùn anu micca bisognu di sti buttoni, i signali sò sempre dispunibuli nantu à l'intestazione, è ponu esse omessi s'è vo site particularmente cuscenti di u costu o di u spaziu, o avè tendenzi masochisti.

Serie RP2040 vs RP235x
U cambiamentu più evidenti hè in i pacchetti. Mentre chì l'RP2040 hè un QFN-7 7x56mm, a serie RP235x hà attualmente quattru membri differenti. Ci sò dui dispusitivi chì sparte u listessu pacchettu QFN-60; l'RP2350A chì ùn cuntene micca u almacenamentu flash internu, è l'RP2354A chì face. In listessu modu, u QFN-80 vene ancu in dui sapori; u RP2354B cù flash, è RP2350B senza. I dispusitivi QFN-60 è l'uriginale RP2040 sparte una eredità cumunatage.

Ognunu hà 30 GPIO, quattru di quali sò ancu cunnessi à l'ADC, è sò 7x7mm in size. Malgradu questu, u RP2350A ùn hè micca un sustitutu drop-in per l'RP2040, postu chì u numeru di pins nantu à ognunu hè diversu. Per cuntrastu, i chip QFN-80 anu avà 48 GPIO, è ottu di questi sò avà capaci di ADC. Per via di questu, avemu avà dui pannelli Minimal; unu per i dispusitivi 60 pin, è unu per u 80. Queste schede Minimal sò principarmenti cuncepiti per e parti senza flash internu (RP2350), ma i disinni ponu esse facilmente utilizati cù i dispositi flash internu (RP2354) solu omettendu u flash à bordu. memoria, o ancu aduprà cum'è un dispositivu flash secundariu (più nantu à questu dopu). Ci hè poca differenza trà e duie schede, fora di u fattu chì a versione QFN-80 hà più fila di intestazioni per allughjà u GPIO extra, è a tavola hè dunque più grande.

A parti di u pacchettu, a più grande differenza di livellu di u pianu trà a serie RP235x è RP2040 sò l'alimentazione. A serie RP235x hà alcuni novi pin di putenza, è un regulatore internu sfarente. U regulatore lineare 100mA di u RP2040 hè statu rimpiazzatu cù un regulatore di commutazione 200mA, è per quessa, esige un circuitu assai specificu, è micca pocu cura cù u layout. Hè assai ricumandemu chì seguite attentamente a nostra scelta di layout è di cumpunenti; avemu digià passatu u dulore di avè da fà parechje iterazioni di u disignu, cusì spergu chì ùn avete micca bisognu.

Figura 2. KiCad 3D rendering of the RP2350B Minimal design example

U Design
L'intenzione di u Minimal design examples hè di creà un paru di schede sèmplice usendu a serie RP235x, chì deve esse lowly è facirmenti manufacturable, senza aduprà tecnulugii PCB inutilmente esotiche. I pannelli Minimal sò dunque disinni di 2 strati, utilizendu cumpunenti chì devenu esse cumunimenti dispunibili, è tutti muntati nantu à a parte superiore di u bordu. Mentre chì saria piacevule à utilizà cumpunenti grandi, facilmente saldabili a manu, u picculu pitch di i chip QFN (0.4mm) significa chì l'usu di alcuni cumpunenti passivi 0402 (1005 metrica) hè inevitabbile se tutti i GPIO sò da esse utilizati. Mentre a saldatura manuale di cumpunenti 0402 ùn hè micca troppu sfida cù un saldatore decentu, hè quasi impussibile di saldare i QFN senza equipaggiu specializatu.

Nantu à e prossime sezioni, pruvaraghju di spiegà ciò chì serve i circuiti supplementari, è sperendu cumu avemu ghjuntu à fà e scelte chì avemu fattu. Siccomu parleraghju di dui disinni separati, unu per ogni dimensione di pacchettu, aghju pruvatu à mantene e cose simplici quant'è possu. In quantu hè pussibule, tutte e referenze di cumpunenti per e duie schede sò identiche, per quessa, se mi riferite à U1, R1, etc., allora hè ugualmente pertinenti per i dui schede. L'eccezzioni evidenti hè quandu u cumpunente hè solu nantu à unu di i tavulini (in tutti i casi, questu serà nantu à a variante più grande di 80 pin), allura u cumpunente in quistione serà solu nantu à u disignu QFN-80; per example, R13 apparisce solu nantu à sta scheda.

Capitulu 2. Putere

L'alimentazione di a serie RP235x è l'RP2040 differenu un pocu sta volta, ancu s'ellu in a so cunfigurazione più simplice, hè sempre bisognu di dui suministri, 3.3V è 1.1V. A serie RP235x hè simultaneamente più affamata di putenza, postu chì hè un rendimentu più altu, è ancu più frugale (quandu in un statu di bassa putenza) cà u so predecessore, è cusì u regulatore lineare di u RP2040 hè statu aghjurnatu cù un regulatore di commutazione. Questu ci permette una più grande efficienza energetica à currenti più alti (finu à 200mA cumparatu cù 100mA prima).

New on-chip voltage regulatore

Figura 3. Sezione schematica chì mostra u circuitu di regulatore internu

U regulatore lineale di u RP2040 avia dui pin, un input 3.3V, è un output 1.1V per furnisce u DVDD nantu à u chip. Questa volta, u regulatore di a serie RP235x hà cinque pin, è esige un pocu di cumpunenti esterni per fà u travagliu. Mentre chì questu pare un pocu di retrocede in quantu à l'usabilità, u regulatore di cambiamentu hà l'avanzatutage di esse più efficiente di putenza à currenti di carica più altu.

Cum'è u nome suggerisce, u regulatore accende è spegne rapidamente un transistor internu chì cunnetta l'entrata di 3.3V vol.tage (VREG_VIN) à u pin VREG_LX, è cù l'aiutu di un induttore (L1) è un condensatore di output (C7), pò pruduce un vol di output DC.tage chì hè statu ridutta da l'input. U pin VREG_FB monitorizza u voltage, è aghjusta u rapportu on/off di u ciclu di commutazione, per assicurà chì u voltage hè mantinutu. Siccomu i grandi currenti sò cambiati da VREG_VIN à VREG_LX, un grande condensatore (C6) vicinu à l'input hè necessariu, perchè ùn avemu micca disturbatu u supply 3.3V troppu. Parlendu di sti grandi currenti di commutazione, u regulatore vene ancu cù a so propria cunnessione di ritornu in terra, VREG_PGND. In listessu modu cù VREG_VIN è VREG_LX, u layout di sta cunnessione hè criticu, è mentre VREG_PGND deve cunnette à u GND principale, deve esse fattu in tale manera chì tutti i grandi currenti di commutazione tornanu direttamente à u pin PGND, senza disturbà u restu di u GND troppu.

L'ultimu pin hè VREG_AVDD, chì furnisce u circuitu analogicu in u regulatore, è questu hè assai sensibile à u rumore.

Figura 4. Sezione schematica chì mostra u layout PCB di u regulatore

U layout di u regulatore nantu à i tavulini minimi rispecchia vicinu à quellu di u Raspberry Pi Pico 2. Un gran travagliu di travagliu hè andatu in u disignu di stu circuitu, cù parechje iterazioni di u PCB necessariu per fà u megliu cum'è noi possibbilmente. pò. Mentre pudete mette questi cumpunenti in una varietà di modi diffirenti è ancu ottene u regulatore per "travaglià" (vale à dì, pruduce un vol di output).tage à pocu pressu à u livellu ghjustu, abbastanza bonu per ottene u codice in esecuzione), avemu trovu chì u nostru regulatore deve esse trattatu esattamente in u modu ghjustu per mantene a felicità, è per felice, vogliu dì chì pruduce u vol di output currettu.tage sottu una gamma di cundizioni attuali di carica.
Mentre facia i nostri esperimenti nantu à questu, eramu un pocu disappointed per esse ricurdatu chì u mondu sconveniente di a fisica ùn pò micca sempre esse ignoratu. Noi, cum'è ingegneri, pruvemu largamente è fà esattamente questu; simplificà i cumpunenti, ignurà (spessu) proprietà fisiche insignificanti, è invece cuncentrazione nantu à a pruprietà chì ci interessa.ample, un resistor sèmplice ùn hè micca solu una resistenza, ma dinù inductance, etc In u nostru casu, avemu (ri) scupertu chì inductors hannu un campu magneticu assuciata incù elli, è mpurtanti, radiates in una direzzione sicondu chì manera a bobina hè ferita, è a direzzione di u flussu di u currenti. Ci hè statu ancu ricurdatu chì un induttore "completamente" blindatu ùn significa micca ciò chì pensate chì puderia. U campu magneticu hè attenuatu in gran parte, ma alcuni ùn scappanu sempre. Avemu trovu chì u rendimentu di u regulatore puderia esse migliuratu massivamente se l'induttore hè "a manera ghjusta".
Risulta chì u campu magneticu chì emette da un induttore di "via sbagliata" interferisce cù u condensatore di output di u regulatore (C7), chì à turnu disturba i circuiti di cuntrollu in RP2350. Cù l'induttore in l'orientazione propria, è a scelta precisa di u layout è di i cumpunenti utilizati quì, allora stu prublema si sparisce. Ci sarà senza dubbitu altri schemi, cumpunenti, etc., chì puderanu travaglià cù un inductor in ogni orientazione, ma assai prubabilmente aduprà assai più spaziu di PCB per fà. Avemu furnitu stu layout cunsigliatu per salvà a ghjente e parechje ore di ingegneria chì avemu passatu à sviluppà è raffinà sta soluzione compatta è ben cumportata.
Più à u puntu, andemu finu à dì chì si sceglite micca di utilizà u nostru example, tandu fate cusì à u vostru risicu. Cum'è avemu digià fattu cù RP2040 è u circuitu di cristalli, induve insistemu (bene, suggerenu fermamente) chì aduprate una parte particulare (avemu da fà dinò in a seccione di cristalli di stu documentu).
A direzzione di questi induttori chjuchi hè quasi universalmente ignorata, cù l'orientazione di l'avvolgimentu di bobina impussibile di deduce, è ancu distribuitu aleatoriamente in una bobina di cumpunenti. Induttori più grande di casi ind'è spessu ponu esse truvati per avè marcati di polarità nantu à elli, in ogni modu ùn pudemu truvà micca quelli adattati in a dimensione di casu 0806 (2016 metrica) chì avemu sceltu. Per questu scopu, avemu travagliatu cù Abracon per pruduce una parte di 3.3μH cù un puntu per indicà a polarità, è più impurtante, vene nantu à una bobina cù tutti allinati in u listessu modu. I TBD sò (o seranu assai prestu) dispunibuli à u publicu generale da i distributori. Comu diciatu prima, l'offerta VREG_AVDD hè assai sensible à u rumore, è per quessa deve esse filtrata. Avemu trovu chì cum'è u VREG_AVDD tira solu circa 200μA, un filtru RC di 33Ω è 4.7μF hè adattatu.
Dunque, per ricuperà, i cumpunenti utilizati seranu ...
- C6, C7 & C9 - 4.7μF (0402, 1005 metrica)
- L1 - Abracon TBD (0806, 2016 metrica)
- R3 – 33Ω (0402, 1005 métrique)
A datasheet RP2350 hà una discussione più dettagliata nantu à i cunsiglii di u layout di u regulatore, per piacè vede Componenti Esterni è esigenze di layout PCB.

Fornitura di input

A cunnessione di putenza d'ingressu per stu disignu hè attraversu u pin VBUS 5V di un connettore Micro-USB (etichettatu J1 in Figura 5). Questu hè un metudu cumuni di alimentà i dispositi elettronichi, è hè sensu quì, cum'è RP2350 hà funziunalità USB, chì avemu da esse cablatu à i pins di dati di stu connettore. Cum'è avemu bisognu solu 3.3V per stu disignu (u fornimentu 1.1V vene da l'internu), avemu bisognu di calà u supply USB 5V entrante, in questu casu, usendu un altru vol.tage regulatore, in questu casu un regulatore lineare (aka Low Drop Out regulator, o LDO). Dopu avè elogiatu prima e virtù di l'usu di un regulatore di commutazione efficiente, puderia ancu esse una scelta sàvia per aduprà ancu quì, ma aghju optatu per a simplicità. Prima, l'usu di un LDO hè quasi sempre più faciule. Ùn ci hè micca bisognu di calculi per capisce quale dimensione induttore duvete aduprà, o quantu grande sò i condensatori di output, è u layout hè di solitu assai più simplice ancu. Siconda, salvà ogni ultima goccia di putere ùn hè micca u scopu quì; s'ellu era, seriamente cunsiderà aduprà un regulatore di cambiamentu, è pudete truvà un example di fà cusì nantu à u Raspberry Pi Pico 2. E terzu, possu solu "prestate" u circuitu chì aghju utilizatu prima nantu à a versione RP2040 di u pianu Minimal. U NCP1117 (U2) sceltu quì hà una pruduzzioni fissa di 3.3V, hè largamente dispunibule, è pò furnisce finu à 1A di corrente, chì serà abbastanza per a maiò parte di i disinni. Un sguardu à a datasheet per u NCP1117 ci dici chì stu dispusitivu precisa un capacitor 10μF in l'input, è un altru in l'output (C1 è C5).

Condensatori di disaccoppiamentu

Figura 6. Sezione schematica chì mostra l'inputs di l'alimentazione RP2350, voltage régulateur et condensateurs de découplage

Un altru aspettu di u disignu di l'alimentazione sò i condensatori di decoupling necessarii per RP2350. Questi furnisce duie funzioni basiche. Prima, filtranu u rumore di l'alimentazione, è, in segundu, furnisce un fornimentu locale di carica chì i circuiti in l'RP2350 ponu utilizà à pocu tempu. Questu impedisce u voltagU livellu in a vicinanza immediata da caduta troppu quandu a dumanda attuale aumenta di colpu. Perchè, per quessa, hè impurtante di mette u decoupling vicinu à i pins di putenza. Di solitu, ricumandemu l'usu di un condensatore 100nF per pin di putenza, però, deviamu da questa regula in un paru di casi.

Figura 7. Sezione di layout chì mostra u routing è u decoupling RP2350

Prima, per esse capaci di avè abbastanza spaziu per tutti i pins di chip per esse instradati, luntanu da u dispusitivu, avemu da cumprumissu cù a quantità di condensatori di decoupling chì pudemu usà. In questu disignu, i pins 53 è 54 di RP2350A (pins 68 è 69 di RP2350B) sparte un condensatore unicu (C12 in Figura 7 è Figura 6), postu chì ùn ci hè micca assai spaziu in quellu latu di u dispusitivu, è i cumpunenti. è a disposizione di u regulatore anu a priorità.
Sta mancanza di spaziu puderia esse un pocu superatu se avemu usatu tecnulugia più cumplessa / caru, cum'è cumpunenti più chjuchi, o un PCB di quattru strati cù cumpunenti in i lati superiore è in fondu. Questu hè un scambiu di design; avemu diminuitu a cumplessità è u costu, à a spesa di avè menu capacità di decoupling, è capacitori chì sò pocu più alluntanati da u chip chì hè ottimali (questu aumenta l'induttanza). Questu puderia avè l'effettu di limità a velocità massima chì u disignu puderia operà, cum'è u voltagL'approvvigionamentu pò esse troppu brusgiatu è scende sottu à u minimu permessu di voltage; ma per a maiò parte di l'applicazioni, stu scambiu deve esse accettatu.

L'altru deviazione da a regula 100nF hè cusì chì pudemu ancu migliurà u voltage prestazioni di u regulatore; ricumandemu d'utilizà un 4.7μF per C10, chì hè situatu à l'altra parte di u chip da u regulatore.

Capitulu 3. Memoria Flash

Flash primariu

Figura 8. Sezione schematica chì mostra a memoria flash primaria è u circuitu USB_BOOT

Per pudè almacenà u codice di u prugramma chì RP2350 pò avvià è eseguisce, avemu bisognu di utilizà una memoria flash, in particulare, una memoria flash quad SPI. U dispusitivu sceltu quì hè un dispusitivu W25Q128JVS (U3 in a Figura 8), chì hè un chip 128Mbit (16MB). Questa hè a più grande dimensione di memoria chì RP2350 pò sustene. Se a vostra applicazione particulari ùn hà micca bisognu di quantu almacenamentu, allora una memoria più chjuca è più economica puderia esse usata invece.
Siccomu stu busu di dati pò esse abbastanza alta frequenza è hè regularmente in usu, i pin QSPI di RP2350 duveranu esse cablati direttamente à u lampu, utilizendu cunnessione brevi per mantene l'integrità di u signale, è per riduce ancu a diafonia in i circuiti circundante. Crosstalk hè induve i segnali nantu à una rete di circuitu ponu induce volti indesideratitagè in un circuitu vicinu, putenzialmente pruvucannu errori.

U signale QSPI_SS hè un casu particulari. Hè cunnessu direttamente à u lampu, ma hà ancu dui resistori (bene, quattru, ma aghju da vene dopu) cunnessi à questu. U primu (R1) hè un pull-up à u supply 3.3V. A memoria flash richiede l'input di chip-select per esse à u listessu voltage cum'è u so propiu pin di supply 3.3V cum'è u dispusitivu hè alimentatu, altrimenti, ùn funziona micca bè. Quandu u RP2350 hè alimentatu, u so pin QSPI_SS automaticamente automaticamente à un pull-up, ma ci hè un brevi periodu di tempu durante l'accensione induve u statu di u pin QSPI_SS ùn pò esse garantitu. L'aghjunzione di una resistenza di pull-up assicura chì questa esigenza serà sempre soddisfatta. R1 hè marcatu cum'è DNF (Do Not Fit) nantu à u schematicu, cum'è avemu trovu chì cù stu particulare dispusitivu flash, u pull-up esternu ùn hè micca necessariu. In ogni casu, s'ellu hè utilizatu un lampu sfarente, pò esse impurtante per pudè inserisce una resistenza di 10kΩ quì, per quessa hè stata inclusa in casu.
A seconda resistenza (R6) hè una resistenza 1kΩ, cunnessa à un buttone push (SW1) marcatu "USB_BOOT". Questu hè chì u pin QSPI_SS hè utilizatu cum'è "boot strap"; RP2350 verifica u valore di questa I / O durante a sequenza di boot, è se si trova chì hè una logica 0, allora RP2350 torna à u modu BOOTSEL, induve RP2350 si prisenta cum'è un dispositivu di almacenamiento di massa USB, è u codice pò esse copiatu direttamente. à lu. Se simpricimenti appughjà u buttone, tiremu u pin QSPI_SS à a terra, è se u dispusitivu hè dopu resettatu (per esempiu, togglendu u pin RUN), RP2350 riavviarà in modu BOOTSEL invece di pruvà à eseguisce u cuntenutu di u lampu. Queste resistenze, R2 è R6 (R9 è R10 ancu), deve esse piazzate vicinu à u chip flash, cusì evitemu lunghezze supplementari di piste di rame chì puderanu affettà u signale.
Tuttu ciò chì sopra s'applica specificamente à u RP2350, chì ùn hà micca flash internu. Di sicuru, i dispusitivi RP2354 anu internu 2MB di memoria flash, cusì a memoria esterna U3 ùn hè micca necessariu, cusì U3 pò esse sguassatu in modu sicuru da u schematic, o simpricimenti lasciatu unpopulated. In unu di sti casi, avemu sempre vulemu mantene u switch USB_BOOT cunnessu à QSPI_SS, perchè pudemu ancu entre in u modu di boot USB.

Flash secundariu o PSRAM

A serie RP235x supporta avà un secondu dispositivu di memoria chì utilizeghja i stessi pin QSPI, cù un GPIO chì furnisce a selezzione di chip supplementu. Allora, se avemu aduprà un RP2354 (chì hà un flash internu), allora pudemu usà U3 cum'è un lampu secundariu, o ancu rimpiazzà cù un dispositivu PSRAM. Per fà questu, avemu bisognu di disconnect QSPI_SS da U3, è invece cunnessu à un GPIO adattatu invece. U GPIO più vicinu capace di esse una selezzione di chip (XIP_CS1n) hè GPIO0, cusì sguassendu u 0Ω da R10, è aghjustendu à R9, pudemu avà accede à U3 in più di u flash in chip. Per piglià pienamente avanzàtage di sta funzione, induve avemu dui dispusitivi di memoria esterna in modu chì i pezzi RP2350 flash-less ponu prufittà, u più grande di i dui schede Minimal, per u RP2350B, include un footprint opzionale (U4) per un chip di memoria supplementu.

Figura 9. Sezione schematica chì mostra u dispusitivu di memoria secundaria opzionale

Per pudè utilizà stu dispusitivu, ovviamente deve esse populatu, è ancu R11 (0Ω), è R13 (10KΩ). L'aghjunzione di R11 cunnetta GPIO0 (u signale XIP_CS1n) à u chip select di a seconda memoria. U pull-up in u chip select pin hè definitamente necessariu sta volta, postu chì u statu predeterminatu di GPIO0 deve esse tiratu bassu à l'accensione, chì pruvucarà u nostru dispositivu flash per fallu. C22 seria ancu necessariu per furnisce u disaccoppiamentu di l'alimentazione lucale per U4.

Chips flash supportati
A sequenza iniziale di sonda flash, utilizata da u fondu per estrae a seconda stage da u flash, usa un cumandamentu di lettura seriale 03h, cù l'indirizzu 24-bit, è un clock seriale di circa 1MHz. Circula ripetutamente attraversu e quattru cumminazzioni di polarità di clock è fasi di clock, cerchendu una seconda s valida.tage CRC32 checksum.
Cum'è a seconda stagE poi hè liberu di cunfigurà l'esecuzione in u locu utilizendu u listessu cumandamentu di lettura seriale 03h, RP2350 pò eseguisce l'esecuzione flash in cache in situ cù qualsiasi chip chì supporta a lettura seriale 03h cù indirizzamentu di 24 bit, chì include a maiò parte di i dispositi flash di serie 25. . U SDK furnisce un example second stage per CPOL=0 CPHA=0, at https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_generic_03h.S. Per sustene a prugrammazione flash usendu e rutine in u fondu, u dispusitivu deve ancu risponde à i seguenti cumandamenti:

02h prugramma di pagina di 256 byte
05h registru di statu di leghje
06h stabilitu a scrittura attivata latch

Cancellazione di settore 20h 4kB

RP2350 supporta ancu una larga varietà di modi d'accessu dual-SPI è QSPI. Per esample, https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/blob/master/src/rp2350/boot_stage2/boot2_w25q080.S cunfigura un dispositivu Winbond W25Q-series per u modu di lettura cuntinuu quad-IO, induve RP2350 manda indirizzi quad-IO (senza un prefissu di cumandamentu) è u flash risponde cù dati quad-IO.

Ci hè bisognu di una certa prudenza cù i modi XIP flash induve u dispositivu flash ferma di risponde à i cumandamenti seriali standard, cum'è u modu di lettura continua Winbond sopra citatu. Questu pò causà prublemi quandu RP2350 hè resettatu, ma u dispositivu flash ùn hè micca riciclatu, perchè u lampu ùn risponde micca à a sequenza di sonda flash di u bootrom. Prima di emette a lettura seriale 03h, u bootrom sempre emette a seguente sequenza fissa, chì hè una sequenza di u megliu sforzu per discontinuà XIP in una gamma di dispositivi flash:

CSn = 1, IO [3: 0] = 4'b0000 (via pull down per evità a disputa), emette × 32 clock
CSn = 0, IO [3: 0] = 4'b1111 (via pull ups per evità a disputa), emette × 32 clock
CSn = 1

CSn=0, MOSI=1'b1 (driven low-Z, tutti l'altri I/O Hi-Z), emette ×16 clock

Se u vostru dispositivu sceltu ùn risponde micca à sta sequenza quandu in u so modu di lettura cuntinuu, allora deve esse guardatu in un statu induve ogni trasferimentu hè prefissatu da un cumandamentu seriale, altrimenti RP2350 ùn serà micca capaci di ricuperà dopu à un reset internu.
Per più dettagli nantu à u QSPI, vede QSPI Memory Interface (QMI) in a datasheet RP2350.

Capitulu 4. Crystal Oscillator

Figura 10. Sezione schematica chì mostra l'oscillatore di cristalli è i condensatori di carica

Strictly speaking, RP2350 ùn hà micca veramente bisognu di una fonte di clock esterna, postu chì hà u so propiu oscillatore internu. Tuttavia, cum'è a frequenza di stu oscillatore internu ùn hè micca bè definitu o cuntrullatu, variendu da chip à chip, è ancu cù diversi vol.tages e temperature, hè cunsigliatu à aduprà una fonte di frequenza esterna stabile. L'applicazioni chì si basanu nantu à frequenze precise ùn sò micca pussibule senza una fonte di frequenza esterna, USB essendu un primu example.
Furnisce una fonte di frequenza esterna pò esse fatta in una di duie manere: sia fornendu una fonte di clock cù una output CMOS (onda quadra di IOVDD vol.tage) in u pin XIN, o usendu un cristallu 12MHz cunnessu trà
XIN è XOUT. Utilizà un cristallu hè l'opzione preferita quì, postu chì sò tramindui relativamente boni è assai precisi.

U cristallu sceltu per stu disignu hè un ABM8-272-T3 (Y1 in Figura 10). Questu hè u stessu cristallu 12MHz utilizatu nantu à u Raspberry Pi Pico è u Raspberry Pi Pico 2. Avemu ricumandemu assai d'utilizà stu cristallu cù i circuiti accumpagnati per assicurà chì u clock principia rapidamente in tutte e cundizioni senza dannà u cristallu stessu. U cristallu hà una toleranza di frequenza di 30ppm, chì deve esse abbastanza bè per a maiò parte di l'applicazioni. Inseme cù una tolleranza di freccia di +/-30ppm, hà una ESR massima di 50Ω, è una capacità di carica di 10pF, chì anu avutu un impattu annantu à a scelta di cumpunenti accumpagnati.
Per un cristallu per oscillate à a freccia desiderata, u fabricatore specifica a capacità di carica chì hà bisognu per fà, è in questu casu, hè 10pF. Questa capacità di carica hè ottenuta mettendu dui condensatori di uguali valore, unu à ogni latu di u cristallu à a terra (C3 è C4). Da u puntu di u cristallu view, sti condensatori sò cunnessi in serie trà i so dui terminali. A teoria di u circuitu di basa ci dice chì si combina per dà una capacità di (C3 * C4) / (C3 + C4), è cum'è C3 = C4, allora hè solu C3 / 2. In questu example, avemu usatu capacitors 15pF, cusì a cumminazzioni seria hè 7.5pF. In più di sta capacità di carica intenzionale, duvemu ancu aghjunghje un valore per a capacità extra involontaria, o capacità parasita, chì avemu da e piste PCB è i pin XIN è XOUT di RP2350. Assumiremu un valore di 3pF per questu, è cum'è sta capacità hè in parallelu à C3 è C4, avemu solu aghjunghje questu per dà una capacità di carica tutale di 10.5pF, chì hè abbastanza vicinu à u mira di 10pF. Comu pudete vede, a capacità parasita di e tracce di PCB sò un fattore, è dunque avemu bisognu di mantene chjuchi per ùn avè micca disturbatu u cristallu è impediscenu l'oscillazione cum'è previstu. Pruvate è mantene u layout u più curtu pussibule.
A seconda cunsiderazione hè a massima ESR (resistenza di serie equivalente) di u cristallu. Avemu optatu per un dispositivu cù un massimu di 50Ω, cum'è avemu trovu chì questu, inseme cù una resistenza di serie 1kΩ (R2), hè un bonu valore per impediscenu chì u cristallu sia sopra-guidatu è esse danatu quandu si usa un IOVDD. livellu di 3.3V. In ogni casu, se IOVDD hè menu di 3.3V, allora a corrente di u drive di i pin XIN / XOUT hè ridutta, è truverete chì u amplitude di u cristallu hè più bassu, o ùn pò ancu oscillate à tutti. In questu casu, un valore più chjucu di a resistenza di serie hà da esse usatu. Qualchese deviazione da u circuitu di cristallo mostratu quì, o cù un livellu IOVDD altru da 3.3V, richiederà una prova estensiva per assicurà chì u cristallu oscilla in tutte e cundizioni, è principia abbastanza rapidamente per ùn causà prublemi cù a vostra applicazione.

Cristalli cunsigliatu

Per i disinni originali chì utilizanu RP2350, ricumandemu di utilizà l'Abracon ABM8-272-T3. Per esample, in più di u disignu minimale example, vede u schema di a scheda Pico 2 in l'Appendice B di u Raspberry Pi Pico 2 Datasheet è u disignu Pico 2 files.
Per u megliu rendimentu è stabilità in i intervalli tipici di temperatura operativa, utilizate l'Abracon ABM8-272-T3. Pudete furnisce l'ABM8-272-T3 direttamente da Abracon o da un rivenditore autorizatu. Pico 2 hè statu sintonizatu specificamente per l'ABM8-272-T3, chì hà e seguenti specificazioni:

Ancu s'è vo aduprate un cristallu cù specificazioni simili, avete bisognu di pruvà u circuitu nantu à una varietà di temperature per assicurà a stabilità.
L'oscillatore di cristallo hè alimentatu da u IOVDD voltage. In u risultatu, u cristallu Abracon è quellu particulari dampI resistori sò sintonizzati per u funziunamentu di 3.3V. Sè vo aduprate un differente IO voltage, vi tuccherà à re-tune.
Ogni cambiamentu di i paràmetri di cristalli rischia instabilità in tutti i cumpunenti cunnessi à u circuitu di cristalli.

Se ùn pudete micca furnisce u cristallu cunsigliatu direttamente da Abracon o un rivenditore, cuntattate applications@raspberrypi.com.

Capitulu 5. IO

USB
Figura 11. Sezione schematica chì mostra i pins USB di RP2350 è a terminazione di serie

U RP2350 furnisce dui pin per esse aduprati per u USB di velocità piena (FS) o di bassa velocità (LS), sia cum'è host o dispositivu, secondu u software utilizatu. Cum'è avemu digià discututu, RP2350 pò ancu boot cum'è un dispositivu di almacenamentu di massa USB, cusì cablare questi pin à u connettore USB (J1 in Figura 5) hè sensu. I pin USB_DP è USB_DM nantu à RP2350 ùn necessitanu micca pull-ups o pull-down supplementari (necessariu per indicà a velocità, FS o LS, o s'ellu hè un òspite o un dispositivu), postu chì sò integrati in l'I / O. Tuttavia, questi I/O necessitanu resistori di terminazione di serie 27Ω (R7 è R8 in Figura 11), posti vicinu à u chip, per risponde à a specificazione di impedenza USB.
Ancu s'è RP2350 hè limitatu à a velocità di dati di velocità massima (12 Mbps), duvemu pruvà è assicurassi chì l'impedenza caratteristica di e linee di trasmissione (i tracce di rame chì cunnetta u chip à u connettore) sò vicinu à u
Spécification USB de 90Ω (mesuré différemment). Nant'à un tavulinu di 1 mm di spessore cum'è questu, si usamu 0.8mm wide tracks in USB_DP è USB_DM, cù una distanza di 0.15mm trà elli, duvemu ottene una impedenza caratteristica differenziale di circa 90Ω. Stu hè à assicurà chì i signali pò viaghjà longu sti linee di trasmissioni cum'è cleanly pussibule, minimizing voltage riflessioni chì ponu riduce l'integrità di u signale. In ordine per queste linee di trasmissione per travaglià bè, avemu bisognu di assicurà chì direttamente sottu à sti linii hè un terrenu. Una zona solida, ininterrotta di ramu terra, stende tutta a lunghezza di a pista. Nantu à stu disignu, quasi tutta a capa di rame di fondu hè dedicata à a terra, è una cura particulari hè stata presa per assicurà chì e piste USB passanu per nunda, ma terra. Se un PCB più grossu di 1 mm hè sceltu per a vostra custruzzione, allora avemu duie opzioni. Puderemu riingegneriate e linee di trasmissione USB per cumpensà a distanza più grande trà a pista è a terra sottu (chì puderia esse una impossibilità fisica), o pudemu ignurà, è sperendu u megliu. USB FS pò esse abbastanza perdona, ma u vostru chilometru pò varià. Hè prubabile di travaglià in parechje applicazioni, ma ùn hè micca prubabilmente cumpletu cù u standard USB.

Intestazioni I/O

Figura 12. Sezione schematica chì mostra l'intestazione I/O 2.54 mm di a versione QFN60

In più di u cunnessu USB digià citatu, ci sò un paru di duali fila 2.54mm headers (J2 è J3 in Figura 12), unu à ogni latu di u bordu, à quale u restu di l'I / O sò stati cunnessi. Ci hè 30 GPIO nantu à u RP2350A, mentre chì ci sò 48 GPIO nantu à u RP2350B, cusì l'intestazione nantu à sta versione di u pianu Minimal sò più grande per permettà i pin extra (vede a Figura 13).
Cum'è questu hè un disignu di scopu generale, senza una applicazione particulari in mente, l'I / O sò stati dispunibuli per esse cunnessi cum'è l'utilizatore desidera. A fila interna di pin in ogni intestazione sò l'I / O, è a fila esterna sò tutte cunnessi à a terra. Hè una bona pratica per include assai motivi nantu à i connettori I / O. Questu aiuta à mantene una terra di bassa impedenza, è ancu di furnisce assai camini di ritornu potenziali per i currenti chì viaghjanu da è da u
Cunnessioni I/O. Questu hè impurtante per minimizzà l'interferenza elettromagnetica chì pò esse causata da i currenti di ritornu di i segnali di cambià rapidamente chì piglianu percorsi longu è in loop per compie u circuitu.

E duie intestazioni sò nantu à a stessa griglia di 2.54 mm, chì facilita a cunnessione di sta scheda à altre cose, cum'è breadboards. Puderete vulete cunsiderà un solu intestazione di fila unica invece di l'intestazione di doppia fila, dispensendu cù a fila esterna di cunnessione di terra, per fà più cunvene per adattà à una breadboard.

Figura 13. Sezione schematica chì mostra l'intestazione I/O 2.54 mm di a versione QFN80

Debug connector

Figura 14. Sezione schematica chì mostra u connettore JST opcional per debug SWD

Per debugging in chip, pudete vulete cunnette à l'interfaccia SWD di u RP2350. I dui pin, SWD è SWCLK, sò dispunibuli nantu à l'intestazione 2.54mm, J3, per permette a sonda di debug di a vostra scelta per esse facilmente cunnessa. In più di questu, aghju inclusu un header JST opcional, chì permette una cunnessione faciule à Raspberry Pi Debug Probe. Ùn avete bisognu di usà questu, l'intestazione 2.54mm basterà se avete intenzione di debug software, ma mi pare più còmuda di fà. Aghju sceltu un connettore horizontale, soprattuttu perchè mi piace l'aspettu di questu, ancu s'ellu ùn hè micca nantu à u bordu di u bordu, ma i verticali sò dispunibuli, ancu s'ellu cù una impronta ligeramente diversa.

Bottoni
U disignu Minimal ùn cuntene micca unu, ma dui buttoni, induve a versione RP240 ùn hà micca. Unu hè per a selezzione di boot USB cum'è avemu discututu prima, ma u sicondu hè un buttone "reset", cunnessu à u pin RUN. Nisunu di questi sò strettamente necessarii (ancu se u buttone BOOTSEL duveria esse rimpiazzatu cù un header o simili se u modu di boot USB era necessariu), è pò esse eliminatu se u spaziu o u costu hè una preoccupazione, ma certamente facenu l'usu di l'RP2350 assai luntanu. sperienza più piacevule.

Appendice A: Versione Schematic Complete -RP2350A

Figura 15. Schema cumpletu di u Design Minimu per RP2350A

Appendice B: Versione Schematic Complete -RP2350B

Figura 16. Schema cumpletu di u Design Minimu per RP2350B

Appendice H: Storia di a liberazione di a documentazione

8 d'Aostu 2024
Liberazione iniziale.

i Raspberry Pi
Raspberry Pi hè una marca di Raspberry Pi Ltd
Raspberry Pi Ltd

Documenti / Risorse

Raspberry Pi SC1631 Microcontroller Raspberry [pdfManuale d'istruzzioni
SC1631 Raspberry Microcontroller, SC1631, Raspberry Microcontroller, Microcontroller

Referenze

Manuale d'usu

Raspberry Pi SC1631 Microcontroller Raspberry

Istruzzioni per l'usu di u produttu