Renesas FPB-RA0E2 v1快速原型開發板使用指南

在嵌入式系統開發領域，快速原型開發板是工程師們驗證設計和開發應用的得力工具。Renesas的FPB-RA0E2 v1快速原型開發板專為RA0E2 MCU組設計，能幫助用戶無縫評估RA0E2 MCU組的特性，并借助Flexible Software Package (FSP) 和e2 studio IDE開發嵌入式系統應用。下面就為大家詳細介紹這款開發板。

文件下載：Renesas Electronics FPB-RA0E2快速原型設計板.pdf

一、開發板概述

1. 主要特性

FPB-RA0E2開發板的特性可分為MCU及原生引腳訪問、系統控制和生態系統訪問兩部分。

• MCU及原生引腳訪問
  • MCU參數：采用32 MHz、Arm? Cortex? - M23核心的R7FA0E2094CFM MCU，擁有128 KB代碼閃存、16 KB SRAM和2 KB數據閃存，采用64引腳LQFP封裝。
  • 引腳訪問：可通過32 x 2引腳公頭（未安裝）進行原生引腳訪問，還有MCU的VCC電流測量點，便于精確測量電流消耗。
  • 時鐘源：RA MCU提供多種時鐘源，包括用于高速、中速和低速片上時鐘信號的振蕩器，還可分別使用20.000 MHz（未安裝）和32.768 kHz的晶體振蕩器信號作為主時鐘和副時鐘。
• 系統控制和生態系統訪問
  • 電源：具備USB全速設備（USB 2.0 Type - C? 連接器），有兩個5 V輸入源，分別是USB（調試，全速）和外部電源（使用2引腳公頭，未安裝）。
  • 調試：板載調試器（SWD）。
  • LED和按鈕：有2個綠色用戶LED、1個綠色電源LED（指示穩壓電源可用）、1個黃色調試/電源LED（指示電源和調試連接），還有1個用戶按鈕和1個復位按鈕。
  • 生態系統擴展：提供兩個Digilent Pmod?（SPI、UART和I2C）連接器和一個Arduino?（UNO R3）連接器。

2. 假設和建議

• 假設用戶對微控制器和嵌入式系統硬件有基本了解。
• 建議用戶參考FPB - RA0E2快速入門指南熟悉開發板。
• 開發嵌入式應用需要Flexible Software Package (FSP) 和集成開發環境（IDE），如e2 studio。
• 可在FPB - RA0E1教程和RA系列快速原型開發板入門指南中找到下載和安裝軟件、創建示例項目、構建項目以及對開發板進行編程的說明。
• 開發板上的MCU可能未包含最新版本的固件。

二、開箱內容

開發板的包裝盒內包含以下組件：

• FPB - RA0E2 v1開發板
• 印刷版快速入門指南
• 中國RoHS文件
• USB 2.0 Type - C? 電纜（Type - C公頭到Type - C公頭）

三、訂購信息

• 可訂購的FPB - RA0E2 v1部件編號為RTK7FPA0E2S00001BJ，下劃線字符代表套件版本。
• 開發板尺寸為55.88 mm（寬）x 85.00 mm（長）。

四、硬件架構和默認配置

1. 板級架構

FPB - RA0E2開發板的架構與FPB系列的其他開發板相似。除了RA MCU外，還有板載編程器、用于訪問RA MCU所有引腳的引腳公頭、電源穩壓器、一些LED和開關，以及幾個生態系統I/O連接器（Pmod和Arduino）。

2. 跳線設置

開發板提供兩種類型的跳線：

• 銅跳線：分為Jumper Trace Cut（閉合）和Jumper Solder Bridge（斷開）兩種類型。
  • Jumper Trace Cut默認是通過窄銅跡線連接焊盤，若要隔離焊盤，需切斷相鄰焊盤之間的跡線，可機械去除或借助加熱去除連接的銅箔，去除蝕刻銅跡線后可變為焊橋跳線以便后續更改。
  • Jumper Solder Bridge默認焊盤是隔離的，可通過三種方法連接：在兩個焊盤上涂焊錫形成凸起，用烙鐵連接凸起；在兩個焊盤上放置小電線并焊接；在兩個焊盤上放置SMD電阻（0805、0603或0402英寸尺寸）并焊接，零歐姆電阻可使焊盤短路。
• 傳統引腳公頭跳線：是傳統的小間距跳線，需要外部短路片來打開/閉合，開發板上的傳統引腳公頭跳線為0.1”（2.54 mm）間距公頭，需要兼容的2.54 mm短路片跳線。

開發板上每個跳線都有默認設置，不同跳線的位置、電路組、默認開閉狀態和功能都有詳細說明，具體可參考文檔中的表格。

五、系統控制和生態系統訪問

1. 電源

開發板設計為5 V工作，板載低壓差（LDO）穩壓器將5 V電源轉換為3.3 V電源，為RA MCU和其他外設功能供電。

• 電源選項
  • 調試USB（默認設置）：可從外部USB主機向USB調試連接器（CN6）提供5 V電源，該電源連接到主系統5 V電源，此連接器與主系統5 V電源之間有反向電流保護。
  • 頭連接器CN5：可從外部電源向開發板上的測試點提供5 V電源，CN5（未安裝）提供大通孔式測試點，可容納0.1”（2.54 mm）引腳公頭或連接器，該電源連接到主系統5 V電源，5 V測試點與主系統5 V電源之間有反向電流保護。
• 電源考慮因素：板載LDO穩壓器提供3.3 V電源，內置電流限制為2.0 A，需確保RA MCU、任何活動的板載功能以及任何連接的外設設備所需的總電流不超過此限制。典型USB主機的總可用電流最大為500 mA，根據套件配置，可能需要多個電源。
• 上電行為：上電時，標記為POWER的綠色LED會亮起，黃色DEBUG LED也會亮起。

2. 調試

不同調試模式的跳線配置也不同，具體可參考文檔中的表格。黃色指示燈LED3顯示調試接口的狀態，開發板上電后，LED3閃爍表示RA4M2（J - Link OB）未連接到主機PC；LED3亮起表示已連接；連接到主機PC時LED3閃爍表示RA4M2（J - Link OB）與主機PC之間正在傳輸數據。

3. 生態系統

開發板的生態系統連接器允許用戶同時連接多個與兩種流行生態系統兼容的第三方附加模塊：

• Digilent Pmod? 連接器：有兩個12引腳連接器，支持Pmod模塊，RA MCU作為主設備，連接的模塊作為從設備。這些接口可在固件中配置以支持多種Pmod類型，如Type 2A（擴展SPI）和Type 3A（擴展UART），開發板還提供跳線，使Pmod 1的12引腳連接器可用于Pmod Type 6A（擴展I2C）。默認的12引腳Pmod接口支持 + 3.3 V設備，需確保安裝的Pmod設備與 + 3.3 V電源兼容。
• Arduino? 連接器：提供與Arduino? Uno R3兼容的連接器接口，詳細的引腳信號對應關系可參考文檔中的表格。

4. 其他功能

• 用戶和電源LED：開發板上有四個LED，分別是兩個綠色用戶LED、一個黃色調試LED和一個綠色電源指示燈。用戶LED可與RA MCU隔離，以便相關端口用于其他目的，斷開LED1與P103需打開Jumper Trace Cut E28，斷開LED2與P102需打開Jumper Trace Cut E29。
• 用戶和復位開關：開發板上有兩個微型、瞬時、機械按鈕式SMD開關，按下復位開關（S2）可生成復位信號以重啟RA MCU。用戶開關S1可與RA MCU隔離，斷開S1與P200需打開跳線E40。
• MCU時鐘：開發板裝有RA MCU副時鐘振蕩器晶體，提供精確的32.768 kHz參考時鐘，也可安裝RA MCU振蕩器晶體，提供精確的20.000 MHz參考時鐘。安裝主時鐘振蕩電路組件時，需短路Jumper Solder Bridge（斷開）的E37和E38，并切斷Jumper Trace Cut（短路）的E36和E39。需要注意的是，副時鐘不能在SODRV[1:0]位設置為1 1（低功耗模式3）時使用。

六、MCU原生引腳訪問

1. 引腳公頭

開發板的引腳公頭J1（未安裝）和J2（未安裝）可訪問所有RA MCU接口信號和所有RA MCU電源端口的電壓，每個引腳都標有連接的電壓或端口。引腳公頭的布局允許將標準0.100”（2.54 mm）中心面包板同時放置在兩個引腳公頭上，可用于RA MCU自定義電路的原型設計和測試。

2. MCU電流測量

靠近RA MCU處有電阻R3和測試連接器CN30（未安裝），用于測量MCU核心電流。電阻R3出廠時為0 Ω（SMD 0805），若要測量電流消耗，需移除R3，使用電流表連接CN30（未安裝）的1和2引腳；也可移除R3并替換為合適的低值電阻（如100 mΩ），然后用電壓表測量CN30引腳1和2之間的電壓，再根據歐姆定律計算RA MCU消耗的電流。

七、推薦部件

文檔中列出了一些可選組件的推薦部件編號，如20 MHz晶體、24引腳雙引腳公頭、2引腳公頭等，具體部件的制造商和部件編號可參考文檔中的表格。

八、認證

FPB - RA0E2開發板符合多項認證和標準：

• EMC/EMI標準：符合FCC Notice (Class A)、ICES - 003、CE Class A (EMC)、UKCA Class A (EMC)、中國國家標準13438、C6357（Class A限制）、澳大利亞/新西蘭AS/NZS CISPR 32:2015（Class A）等標準。
• 材料選擇、廢物、回收和處置標準：符合EU RoHS、中國SJ/T 113642014（10年環保使用期）、WEEE指令（2012/19/EU）和《2013年廢棄電氣電子設備條例》。該設備（包括所有附件）不適合家庭使用，使用后不能作為家庭垃圾處理，必須以環保方式處理、回收和處置。
• 安全標準：符合UL 94V - 0標準。

九、設計和制造信息

開發板的設計和制造信息可在“FPB - RA0E2 v1設計包”中獲取，該設計包可在renesas.com/fpb - ra0e2上下載，設計包包含原理圖、機械圖、物料清單、3D圖等文件，具體內容可參考文檔中的表格。

十、使用注意事項

• 連接外部調試器到CN4時，需檢查要連接的連接器引腳1的位置。
• 若不將P101/TXDA0和P100/RXDA0用作J - Link虛擬COM端口（VCOM），需切斷Jumper Trace Cut（短路）的E46和E47。

Renesas的FPB - RA0E2 v1快速原型開發板功能豐富，能為嵌入式系統開發提供很大的便利。在使用過程中，大家一定要仔細閱讀文檔，按照說明進行操作，這樣才能充分發揮開發板的性能。你在使用這款開發板的過程中遇到過什么問題嗎？歡迎在評論區留言分享。