Renesas FPB-RA0E2 v1快速原型開(kāi)發(fā)板使用指南

在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，快速原型開(kāi)發(fā)板是工程師們驗(yàn)證設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的得力工具。Renesas的FPB-RA0E2 v1快速原型開(kāi)發(fā)板專(zhuān)為RA0E2 MCU組設(shè)計(jì)，能幫助用戶無(wú)縫評(píng)估RA0E2 MCU組的特性，并借助Flexible Software Package (FSP) 和e2 studio IDE開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。下面就為大家詳細(xì)介紹這款開(kāi)發(fā)板。

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一、開(kāi)發(fā)板概述

1. 主要特性

FPB-RA0E2開(kāi)發(fā)板的特性可分為MCU及原生引腳訪問(wèn)、系統(tǒng)控制和生態(tài)系統(tǒng)訪問(wèn)兩部分。

• MCU及原生引腳訪問(wèn)
  • MCU參數(shù)：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(shù)據(jù)閃存，采用64引腳LQFP封裝。
  • 引腳訪問(wèn)：可通過(guò)32 x 2引腳公頭（未安裝）進(jìn)行原生引腳訪問(wèn)，還有MCU的VCC電流測(cè)量點(diǎn)，便于精確測(cè)量電流消耗。
  • 時(shí)鐘源：RA MCU提供多種時(shí)鐘源，包括用于高速、中速和低速片上時(shí)鐘信號(hào)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(hào)作為主時(shí)鐘和副時(shí)鐘。
• 系統(tǒng)控制和生態(tài)系統(tǒng)訪問(wèn)
  • 電源：具備USB全速設(shè)備（USB 2.0 Type - C? 連接器），有兩個(gè)5 V輸入源，分別是USB（調(diào)試，全速）和外部電源（使用2引腳公頭，未安裝）。
  • 調(diào)試：板載調(diào)試器（SWD）。
  • LED和按鈕：有2個(gè)綠色用戶LED、1個(gè)綠色電源LED（指示穩(wěn)壓電源可用）、1個(gè)黃色調(diào)試/電源LED（指示電源和調(diào)試連接），還有1個(gè)用戶按鈕和1個(gè)復(fù)位按鈕。
  • 生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展：提供兩個(gè)Digilent Pmod?（SPI、UART和I2C）連接器和一個(gè)Arduino?（UNO R3）連接器。

2. 假設(shè)和建議

• 假設(shè)用戶對(duì)微控制器和嵌入式系統(tǒng)硬件有基本了解。
• 建議用戶參考FPB - RA0E2快速入門(mén)指南熟悉開(kāi)發(fā)板。
• 開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用需要Flexible Software Package (FSP) 和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），如e2 studio。
• 可在FPB - RA0E1教程和RA系列快速原型開(kāi)發(fā)板入門(mén)指南中找到下載和安裝軟件、創(chuàng)建示例項(xiàng)目、構(gòu)建項(xiàng)目以及對(duì)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行編程的說(shuō)明。
• 開(kāi)發(fā)板上的MCU可能未包含最新版本的固件。

二、開(kāi)箱內(nèi)容

開(kāi)發(fā)板的包裝盒內(nèi)包含以下組件：

• FPB - RA0E2 v1開(kāi)發(fā)板
• 印刷版快速入門(mén)指南
• 中國(guó)RoHS文件
• USB 2.0 Type - C? 電纜（Type - C公頭到Type - C公頭）

三、訂購(gòu)信息

• 可訂購(gòu)的FPB - RA0E2 v1部件編號(hào)為RTK7FPA0E2S00001BJ，下劃線字符代表套件版本。
• 開(kāi)發(fā)板尺寸為55.88 mm（寬）x 85.00 mm（長(zhǎng)）。

四、硬件架構(gòu)和默認(rèn)配置

1. 板級(jí)架構(gòu)

FPB - RA0E2開(kāi)發(fā)板的架構(gòu)與FPB系列的其他開(kāi)發(fā)板相似。除了RA MCU外，還有板載編程器、用于訪問(wèn)RA MCU所有引腳的引腳公頭、電源穩(wěn)壓器、一些LED和開(kāi)關(guān)，以及幾個(gè)生態(tài)系統(tǒng)I/O連接器（Pmod和Arduino）。

2. 跳線設(shè)置

開(kāi)發(fā)板提供兩種類(lèi)型的跳線：

• 銅跳線：分為Jumper Trace Cut（閉合）和Jumper Solder Bridge（斷開(kāi)）兩種類(lèi)型。
  • Jumper Trace Cut默認(rèn)是通過(guò)窄銅跡線連接焊盤(pán)，若要隔離焊盤(pán)，需切斷相鄰焊盤(pán)之間的跡線，可機(jī)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?yōu)楹笜蛱€以便后續(xù)更改。
  • Jumper Solder Bridge默認(rèn)焊盤(pán)是隔離的，可通過(guò)三種方法連接：在兩個(gè)焊盤(pán)上涂焊錫形成凸起，用烙鐵連接凸起；在兩個(gè)焊盤(pán)上放置小電線并焊接；在兩個(gè)焊盤(pán)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(pán)短路。
• 傳統(tǒng)引腳公頭跳線：是傳統(tǒng)的小間距跳線，需要外部短路片來(lái)打開(kāi)/閉合，開(kāi)發(fā)板上的傳統(tǒng)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(kāi)發(fā)板上每個(gè)跳線都有默認(rèn)設(shè)置，不同跳線的位置、電路組、默認(rèn)開(kāi)閉狀態(tài)和功能都有詳細(xì)說(shuō)明，具體可參考文檔中的表格。

五、系統(tǒng)控制和生態(tài)系統(tǒng)訪問(wèn)

1. 電源

開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)為5 V工作，板載低壓差（LDO）穩(wěn)壓器將5 V電源轉(zhuǎn)換為3.3 V電源，為RA MCU和其他外設(shè)功能供電。

• 電源選項(xiàng)
  • 調(diào)試USB（默認(rèn)設(shè)置）：可從外部USB主機(jī)向USB調(diào)試連接器（CN6）提供5 V電源，該電源連接到主系統(tǒng)5 V電源，此連接器與主系統(tǒng)5 V電源之間有反向電流保護(hù)。
  • 頭連接器CN5：可從外部電源向開(kāi)發(fā)板上的測(cè)試點(diǎn)提供5 V電源，CN5（未安裝）提供大通孔式測(cè)試點(diǎn)，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(tǒng)5 V電源，5 V測(cè)試點(diǎn)與主系統(tǒng)5 V電源之間有反向電流保護(hù)。
• 電源考慮因素：板載LDO穩(wěn)壓器提供3.3 V電源，內(nèi)置電流限制為2.0 A，需確保RA MCU、任何活動(dòng)的板載功能以及任何連接的外設(shè)設(shè)備所需的總電流不超過(guò)此限制。典型USB主機(jī)的總可用電流最大為500 mA，根據(jù)套件配置，可能需要多個(gè)電源。
• 上電行為：上電時(shí)，標(biāo)記為POWER的綠色LED會(huì)亮起，黃色DEBUG LED也會(huì)亮起。

2. 調(diào)試

不同調(diào)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(diào)試接口的狀態(tài)，開(kāi)發(fā)板上電后，LED3閃爍表示RA4M2（J - Link OB）未連接到主機(jī)PC；LED3亮起表示已連接；連接到主機(jī)PC時(shí)LED3閃爍表示RA4M2（J - Link OB）與主機(jī)PC之間正在傳輸數(shù)據(jù)。

3. 生態(tài)系統(tǒng)

開(kāi)發(fā)板的生態(tài)系統(tǒng)連接器允許用戶同時(shí)連接多個(gè)與兩種流行生態(tài)系統(tǒng)兼容的第三方附加模塊：

• Digilent Pmod? 連接器：有兩個(gè)12引腳連接器，支持Pmod模塊，RA MCU作為主設(shè)備，連接的模塊作為從設(shè)備。這些接口可在固件中配置以支持多種Pmod類(lèi)型，如Type 2A（擴(kuò)展SPI）和Type 3A（擴(kuò)展UART），開(kāi)發(fā)板還提供跳線，使Pmod 1的12引腳連接器可用于Pmod Type 6A（擴(kuò)展I2C）。默認(rèn)的12引腳Pmod接口支持 + 3.3 V設(shè)備，需確保安裝的Pmod設(shè)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(xì)的引腳信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系可參考文檔中的表格。

4. 其他功能

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

六、MCU原生引腳訪問(wèn)

1. 引腳公頭

開(kāi)發(fā)板的引腳公頭J1（未安裝）和J2（未安裝）可訪問(wèn)所有RA MCU接口信號(hào)和所有RA MCU電源端口的電壓，每個(gè)引腳都標(biāo)有連接的電壓或端口。引腳公頭的布局允許將標(biāo)準(zhǔn)0.100”（2.54 mm）中心面包板同時(shí)放置在兩個(gè)引腳公頭上，可用于RA MCU自定義電路的原型設(shè)計(jì)和測(cè)試。

2. MCU電流測(cè)量

靠近RA MCU處有電阻R3和測(cè)試連接器CN30（未安裝），用于測(cè)量MCU核心電流。電阻R3出廠時(shí)為0 Ω（SMD 0805），若要測(cè)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(cè)量CN30引腳1和2之間的電壓，再根據(jù)歐姆定律計(jì)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(hào)，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(hào)可參考文檔中的表格。

八、認(rèn)證

FPB - RA0E2開(kāi)發(fā)板符合多項(xiàng)認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)：

• EMC/EMI標(biāo)準(zhǔn)：符合FCC Notice (Class A)、ICES - 003、CE Class A (EMC)、UKCA Class A (EMC)、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)13438、C6357（Class A限制）、澳大利亞/新西蘭AS/NZS CISPR 32:2015（Class A）等標(biāo)準(zhǔn)。
• 材料選擇、廢物、回收和處置標(biāo)準(zhǔn)：符合EU RoHS、中國(guó)SJ/T 113642014（10年環(huán)保使用期）、WEEE指令（2012/19/EU）和《2013年廢棄電氣電子設(shè)備條例》。該設(shè)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(huán)保方式處理、回收和處置。
• 安全標(biāo)準(zhǔn)：符合UL 94V - 0標(biāo)準(zhǔn)。

九、設(shè)計(jì)和制造信息

開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)和制造信息可在“FPB - RA0E2 v1設(shè)計(jì)包”中獲取，該設(shè)計(jì)包可在renesas.com/fpb - ra0e2上下載，設(shè)計(jì)包包含原理圖、機(jī)械圖、物料清單、3D圖等文件，具體內(nèi)容可參考文檔中的表格。

十、使用注意事項(xiàng)

• 連接外部調(diào)試器到CN4時(shí)，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(kāi)發(fā)板功能豐富，能為嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供很大的便利。在使用過(guò)程中，大家一定要仔細(xì)閱讀文檔，按照說(shuō)明進(jìn)行操作，這樣才能充分發(fā)揮開(kāi)發(fā)板的性能。你在使用這款開(kāi)發(fā)板的過(guò)程中遇到過(guò)什么問(wèn)題嗎？歡迎在評(píng)論區(qū)留言分享。