树老大 发表于 2012-5-11 11:54:10

raspberry pi 板上硬件及相关介绍 (坛友zt1234翻译)

此文原题目是:RPI HARDWARE,由树莓派论坛翻译小组客串成员 zt1234 强悍提供。
介绍:
初期的产品类似信用卡大小,能接到电视或HDMI监视器上,有A\B两种型号,B功能更强,预期价格型号A为25美金B为35美金,板上的输入输出接口可以接多种可选的外设。初次使用请参考初级手册在RPi Hardware Basic Setup.
特性: A 型号B型号
目标价格:
25美金/16欧元
33美金/22欧元
片上系统:
博通公司的BCM2835 (CPU + GPU + SDRAM)
CPU:
700 MHz 的ARM1176JZF-S核
GPU:
支持VideoCore IV、OpenGL ES2.0、OpenVG、1080P30的H.264高性能视频编解码
SDRAM:
256MB(早先A类型为128MB,2012年2月29号后升级为256MB。
USB 2.0接口:
1个
2 个(通过集成的USB hub)
视频输出:
复合视频RCA或HDMI (不能同时提供)
音频输出:
3.5毫米音频接口和HDMI输出
音频输入:
无,但可以增加USB麦克或USB声卡
板载存贮器:
Secure Digital|SD / MMC / SDIO 卡槽t
板载网络:

10/100M的RJ45接口
低电平外设:
通用输入/输出口、串口、SPI、I²C、I²S。
实时时钟:

功耗:
500Ma/2.5W
700Ma/3.5W
电源:
Micro USB提供的5V或者GPIO接入
面积:
85.60mm x 53.98mm


器件早先的板子少一些扩展接口,PCB ID是B类板子。
l 片上系统采用BCM2835多媒体处理器(datasheet, BCM2835 datasheet errata, unofficial pinout),特性为:CPU核为700MHZ的ARM1176JZF-S,为ARMv6体系,关于ARM的指令集和命名规定参见ARM architecture 和List of ARM microprocessor cores;
GPU采用博通的VideoCoreIV技术提供OpenGL ES 1.1、OpenGL ES 2.0、硬件加速OpenVG 1.1、Open EGL、OpenMAX 和1080p30的H.264高性能编解码功能,有24GFLOPS的通用计算能力和众多的纹理滤波及DMA构架,Eben和Raspberry Pi团队致力于应用上述功能。DSP核存在但目前没有公布应用编程接口。基金会的全职志愿者Liz相信BC团队在做该工作。256MB的SDRAM堆叠在BCM2835上。
l型号B的芯片LAN9512 (简单数据表)提供具有自动极性功能10/100Mb以太网接口和2个USB2.0接口。lS1:Micro USB 电源接口(只用于输入电源5V) lS2:DSI接口,为15脚的表贴连接,包括2个数据链1个时钟及3.3V电源。lS3:HDMI连接器提供A类HDMNI1.3A的输出。lS4:复合视频输出RCA。lS5:MIPI CSI-2 接口,15脚表贴连接。lS6:音频连接器为3.5mm的立体声输出lS7:A型1个USB2.0/B型2个USB 2.0接口。lS8:SD/MMC/SDIO 卡槽(在下面) lP1:26脚2.54mm 扩展插针,可参考Low-level peripherals。n3.3v的输入输出n2脚串口控制台,为3v3 TTL串口/2个输入输出引脚。n3.3v的I2C接口/2个输入输出引脚n3.3的SPI/5个输入输出引脚n3.3、5v、GND电源脚nARM JTAG (需要软件重配置) n第2个3.3v的I2C (需要软件重配置)nI2S接口(需要软件重配置,硬件需要调整) n6个引脚保留将来使用 Low-level peripherals
扩展引脚是3.3v而不是5v的,没有过压保护。UART/SPI/I2C与GPIO复用,具体使用方法在器件手册中。每个通用输入输出可以产生高/低/上升/下降/变化的中断,输入的施密特整形功能可以选择,输出的速率可以是高速或限制,其拉灌电流可在2-16ma之间配置。注意引脚0-27为同一块内,配置属性是对块而不是对每个脚的。参见GPIO Datasheet Addendum - GPIO Pads Control。应特别关注SSO,为避免干扰驱动电流应尽可能小。多功能列表如下Pin 3 (SDA0)和Pin 5 (SCL0)用作I2C接口,板上有1.8k的上拉电阻。Pin12支持PWM。也可以配置P7、15、16、18、22为ARM JTAG接口,但TMS信号没有引出在扩展座上,但S5相机接口上有。也可以把P12、P13配置为I2S或PCM接口,但需要PCM_FS and PCM_DIN。第二个I2C接口和另外2个通用输入输出引脚在S5上。
关于原理图上的输入输出接口的注明:你可能注意到官方原理图与WIKE上的原理图有区别。不要更新WIKE的原理图,上面的DNC引脚留作以后使用。为了避免BCN2835和扩展座上信号名称的混乱,定义扩展座上的信号如P1-01,定义BCM2358上的信号为GPIO0、GPIO1、GPIOx-ALTy等.3.3v电源引脚的最大电流是33ma,5.0v引脚的最大电流是USB的最大输入电流减去板子的其他电流,A型号是1000ma-500ma=500ma,B型号是lP2为2.54mm的8针GPU JTAG (ARM11引脚输出,P7没有)lP3为2.54mm的7针扩展座提供LAN9512的JTAG接口(P6 is没有) lP4为B型10/100Mb RJ45接口lTP1和TP2为测试脚,需要单独提供+5V和地。l5个状态指示灯:D5绿色表示通过GPIO16的SD卡读写正常 D6红色表示3.3V电源D7绿色代表类型B的网络为全双工 D8绿色代表型号B的网络连接及活动状态D9绿色代表型号B的网络是10M或10/100Ml板子面积为85.60mm x 53.98mm.,高度小于25mml重量<40克(内测版约55克)l6层PCB原理及布局图 板子抓图有型号的板子抓图
内测板子抓图


公测版的电源原理图

Low-resolution PCB front photo, Beta board Low-resolution PCB back photo, Beta board High-resolution PCB front photo, Beta board High-resolution PCB back photo, Beta board
GIMP的工程包括高分辨率的图片和Gerber层图
X光图出自GIMP工程


官方原理图(错误更正图)、我(AndrewS)发现官方原理图的器件标号是图片而不是文本造成搜索型号的困难,所以我利用周末细心地把器件型号列表为CVS文件。我做了些检查,但这个文件不是官方的,有怀疑应参考官方原理图。利用这个文件你可以搜索器件型号,也可以用于你的其他应用如RPi_BCM2835_Pinout或RPi_BCM2835_Signals

修改记录

2012-04-22 – 初始版本2012-04-23 – 利用前后PCB图片的器件对齐成为元件图2012-04-25 – 增加丢失的BCM2835IO1模块的H4和E4引脚 2012-04-25 – 增加了连接器栏,里面彩色标注了BCM2735的引脚图Retrieved from "http://elinux.org/RPi_schematics_breakdown"

电源
板子需要5V电源输入(1.2v的内核电压是BCM2835利用该输入内部产生),为此可采用Micro USB接口以防止使用错误而损坏板子,因为HDMI和USB直接使用该5V电源,板子提供电源极性保护、过电压保护、自恢复保险。A型功耗不接入任何外设时为500ma/5V,B型号为700ma/5V。使用的电源需要满足上述要求,另外需要考虑外设、电源损耗及线路损耗等。基金会没有推荐电源,但社区有人建议至少需要1A的电源。由于5V脚连接在输入输出针中,你可以从这里接入电源,但要注意这里接入的电源没有电源保护功能。可以从外带电源的USB hub供电,但因为没有连接数据线只能供电不能进行通信。POE供电网络接口目前不支持,但你可以自己修改。电源问题下面多是供电不足的现象实际的供电需要考虑工作速度和接入的外设,如运行GUI、接入USB或网络、运行软件都要消耗功率。很难确定到底需要多大功率,有人说在300ma-550ma之间,实际可能还要多,尤其是瞬时功率,瞬时功率不能通过简单的多用表测量但可以引起问题。功率不够电压下降导致功能失常,首先是USB和网络,板载的USB对外只能提供140ma的电流。有些USB WIFI模块需要超过150ma的电流。如何判断供电不足?常见供电不足的症状如网络或键盘工作不正常,尤其是开始运行良好但运行GUI程序后失常的。SD卡读写错误也是常见症状。若怀疑是电源问题,可测试板上的测试点TP1和TP2。电压表选择为20v档,测量电压为4.75v到5.25v,超出该范围为电源问题,接近上下线也容易造成问题。


导致电源不足的原因。通过USB连接电视或PC。USB协议规定电源是500mA,若电视是按照该标准会导致错误。开始工作正常,后来失常。利用外带电源的HUB。许多HUB好像能够提供电能但没有保证,需要仔细检查。低于700mA的电源有时能工作。增加USB硬盘。硬盘需要更大的电流甚至到安培级。 许多复杂的键盘可能超过500ma。
总结
不可靠时首先考虑电源。
使用性能好的电源,至少需要1A/5V。
使用好的MICRO USB连接线。
不是所有的电源都如其所说。

树老大 发表于 2012-5-11 11:55:16

沙发自然是我的。欢迎大家交流。

cjskeleton 发表于 2012-5-11 18:23:37

板凳走总是我的吧

ukonline2000 发表于 2012-5-13 22:20:10

这个非常好,顶哟个老大
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