兼容小脚丫FPGA板上功能及扩展生态的RP2350B核心板

内容介绍

STEP_RP2350B核心板介绍

由于RP2350的强大性能 - 双核Arm处理器 + 双核RISC-V处理器，以及可编程IO（PIO），该芯片不仅支持通用的外设总线（I2C、SPI以及UART）访问，还可以通过适当的配置让PIO访问高速外设，在很多场景下能够完成FPGA才能实现的功能。

相对于RP2040和RP2350A只有30个IO，RP2350B拥有48个IO，这增加的18个IO就可以通过合理的配置，可以访问更多的外设，使得我们设计一款兼容小脚丫FPGA板上功能、同时支持36个连接扩展板的IO有了可能。以下就是我们设计的STEP_RP2350B核心板。

STEP_RP2350B核心板正面&背面

从其3D效果图可以看出，这个核心板上同小脚丫FPGA核心板一样，支持：

8颗单色LED，用于各种LED相关的编程练习，比如心跳灯、流水灯、呼吸灯灯
2个三色LED，用于使用RGB三种颜色的编程练习，比如交通灯的控制，在这里2颗三色灯是通过一根串行信号线来控制，同小脚丫FPGA核心板通过6根IO来控制不同，主要是为了节省IO信号线的数量
2个7段数码管，用于计数、显示数字信息，可以显示0-99之间的数字，在这里我们使用了两颗74HC595将3根控制信号线转换为7段数码管的驱动信号
4个拨码开关，用于设置、切换一些状态，其状态是使用模拟信号的方式送到RP2350B的ADC进行判断
4个轻触按键，用于控制信息的输入，其状态是使用模拟信号的方式送到RP2350B的ADC进行判断

相对于小脚丫FPGA核心板，这个STEP_RP2350B核心板还增加了两个功能：

一颗单色LED，直接有一个GPIO驱动，因为上述提到的8颗LED是通过4根IO组合驱动，单独通过一个GPIO驱动LED对于软件编程的初学者来讲比较友好，可以立即上手通过电亮LED来验证程序
一个姿态传感器，即便单独使用核心板也可以通过板上的姿态传感器做更多的实验，并能够熟悉I2C总线的操作

STEP_RP2350B核心板采用Type C的USB接口，支持USB2.0高速数据传输（最高12Msps），板上有一颗开关稳压芯片XT3406将USB接口的5V（Vbus上得到，会在4.75V-5V之间）转化为RP2350B以及其它数字器件需要的3.3V直流电压，板上有一颗LED为3.3V电压指示灯。

板上资源及扩展管脚信号定义

下图是核心板上的功能以及用到的管脚

板上资源

下图为核心板的36根IO对应的信号，列出了GPIO、SPI、I2C、UART、PWM以及HSTX的信号

扩展管脚信号定义

核心板对外的连接使用了蛇形孔的方式，这样可以在不需要焊接的情况下，将排针插入蛇形排孔即可使用。

兼容扩展板

扩展板1 - 小脚丫FPGA综合训练板

小脚丫FPGA综合训练板相关介绍及开源项目：https://www.eetree.cn/platform/11

由于兼容小脚丫FPGA核心板的信号定义，可以使用大部分为小脚丫FPGA设计的各种扩展板，比如小脚丫FPGA综合训练板：

这个板上有：

128*32分辨率的OLED单色显示屏，通过SPI总线进行访问，可以显示文本和图形化信息，SPI是微处理器的重要外设之一，也是嵌入式编程必然用到的一种船型外设总线，要注意的是RP2350的SPI总线时钟SCLK和串行数据输出SPI_TX(也就是其它地方长用到的MOSI)对于管脚是有要求的，如果硬件设计中没有用到指定的信号线连接SPI的外设，可以通过RP2350的PIO进行重新定义，如果外设速度不快，可以通过软件仿真的方式来操作；
蜂鸣器，使用PWM驱动，是练习使用PWM的常用外设
DS18B20温度传感器，是ADI公司非常经典的一颗单总线协议的外设器件，可以通过编程读取板上的温度
一个电位计 + 串行ADC，电位计用于提供变化的模拟信号，串行ADC将变化的模拟信号进行量化以后再通过I2C总线传输给RP2350B，这部分的功能主要是为了练习I2C总线以及低速的数据采集功能
由20个电阻构成的10bit R-2R DAC，搭配FPGA的逻辑或RP2350的程序，通过DDS的机制生成频率可调、幅度可调的任意模拟信号波形