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Chip RP2040

El microcontrolador de doble núcleo Cortex-M0+ de Raspberry Pi como chip suelto QFN-56. Necesita flash QSPI, un cristal de 12 MHz, 3.3 V y unos pocos condensadores; la alimentación del núcleo de 1.1 V va integrada.

Qué hace#

El chip de la Raspberry Pi Pico: dos núcleos Cortex-M0+ a 133 MHz, 264 KB de RAM, 30 GPIO (4 de ellos entradas ADC), USB 1.1 como device o host y máquinas de estados PIO. No lleva flash dentro: el programa vive en una flash QSPI externa. Una placa con el RP2040 suelto cuesta menos que un módulo y tiene tu propia forma, pero el circuito de apoyo lo diseñas tú.

Qué necesita#

  • 3.3 V en IOVDD (pines 1, 10, 22, 33, 42, 49), USB_VDD (48), ADC_AVDD (43) y VREG_VIN (44); 100 nF por cada pin IOVDD, junto a él.
  • Núcleo de 1.1 V del regulador integrado: VREG_VOUT (45) unido a los dos pines DVDD (23, 50), 1 µF en VREG_VIN y en VREG_VOUT, 100 nF en DVDD.
  • Flash QSPI en los seis pines QSPI (51-56), cortos y directos.
  • Cristal de 12 MHz en XIN/XOUT (20, 21) con el circuito de la guía (ver Cristal).
  • USB: USB_DP (47) y USB_DM (46) a través de 27 Ω cada uno, cerca del chip; los pull-ups van dentro.
  • TESTEN (19) a GND, el pad expuesto (57) a GND con vías.
  • RUN (26): la entrada de reset tiene un pull-up interno; un pulsador a GND reinicia el chip.
  • BOOTSEL: un pulsador que lleva QSPI_SS a GND a través de 1 kΩ mientras el chip arranca lo hace arrancar como unidad USB (arrastra un archivo .uf2 encima).
Circuito de ejemplo: El circuito del cristal de la guía de diseño de Raspberry Pi: ABM8-272-T3, 15 pF a cada lado, 1 kΩ desde XOUT.
El circuito del cristal de la guía de diseño de Raspberry Pi: ABM8-272-T3, 15 pF a cada lado, 1 kΩ desde XOUT. Abre el ejemplo rp2040_crystal de esta página en PCB Canvas: «Insertar en mi esquemático».

Diseño de la placa#

  • Paso de 0.4 mm: los pads miden 0.2 mm de ancho con 0.2 mm entre ellos. Pistas de 0.127 mm con 0.127 mm de separación (la regla estándar de 2 capas de JLCPCB) sacan cada pad; las pistas de alimentación más anchas necesitan una clase más estrecha cerca del chip (0.25 mm sobra para 3.3 V).
  • Pon los condensadores de desacoplo en las esquinas del chip y deja a lo largo de cada fila de pines un canal de unos 2 mm para que las señales puedan salir.
  • El pad expuesto queda rodeado por los pines: únelo al plano de GND inferior con vías dentro del pad.
  • Soldar a mano un QFN-56 es difícil; deja que lo monte JLCPCB.

Errores comunes#

  • Sin flash no hay arranque: con la flash vacía o ausente el chip solo aparece como la unidad USB BOOTSEL.
  • Condensadores del cristal equivocados (piezas de 20 pF con 15 pF o al revés) dan un USB que funciona en unos ordenadores y en otros no.
  • DVDD es 1.1 V: nunca lo conectes a 3.3 V.

Fuentes: Raspberry Pi Hardware design with RP2040 (ejemplo de diseño mínimo) y RP2040 Datasheet (ubicación y descripción de pines).

Huella#

QFN-56 de 7 × 7 mm, paso de 0.4 mm, pad expuesto de 3.2 mm (C2040, pieza extended). Se recomienda el montaje a máquina.