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raspberry pi 板上硬件及相关介绍 (坛友zt1234翻译)

2012-5-11 11:54:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
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A25美金B35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 ARM1176JZF-S

GPU:

支持VideoCore IVOpenGL ES2.0OpenVG1080P30H.264高性能视频编解码

SDRAM:

256MB(早先A类型为128MB2012229号后升级为256MB

USB 2.0接口:

1

2 (通过集成的USB hub)

视频输出:

复合视频RCAHDMI (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:


10/100MRJ45接口

低电平外设:

通用输入/输出口、串口、SPII²CI²S

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 IDB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700MHZARM1176JZF-S,为ARMv6体系,关于ARM的指令集和命名规定参见ARM architecture List of ARM microprocessor cores
GPU采用博通的VideoCoreIV技术提供OpenGL ES 1.1OpenGL ES 2.0、硬件加速OpenVG 1.1Open EGLOpenMAX 1080p30H.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,EbenRaspberry 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。256MBSDRAM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2USB2.0接口。
l  S1Micro USB 电源接口(只用于输入电源5V)
l  S2DSI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。
l  S3HDMI连接器提供AHDMNI1.3A的输出。
l  S4:复合视频输出RCA
l  S5MIPI CSI-2 接口,15脚表贴连接。
l  S6:音频连接器为3.5mm的立体声输出
l  S7A1USB2.0/B2USB 2.0接口。
l  S8SD/MMC/SDIO 卡槽(在下面)
l  P1262.54mm 扩展插针,可参考Low-level peripherals
n  3.3v的输入输出
n  2脚串口控制台,为3v3 TTL串口/2个输入输出引脚。
n  3.3vI2C接口/2个输入输出引脚
n  3.3SPI/5个输入输出引脚
n  3.35vGND电源脚
n  ARM JTAG (需要软件重配置)
n  23.3vI2C (需要软件重配置)
n  I2S接口(需要软件重配置,硬件需要调整)
n  6个引脚保留将来使用

扩展引脚是3.3v而不是5v的,没有过压保护。UART/SPI/I2CGPIO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//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
111.png
Pin 3 (SDA0)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P715161822ARM 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P12P13配置为I2SPCM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GPIO0GPIO1GPIOx-ALTy.3.3v电源引脚的最大电流是33ma5.0v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=500maB型号是
l  P22.54mm8GPU JTAG (ARM11引脚输出,P7没有)
l  P32.54mm7针扩展座提供LAN9512JTAG接口(P6 is没有)
l  P4B10/100Mb RJ45接口
l  TP1TP2为测试脚,需要单独提供+5V和地。
l  5个状态指示灯:
[list=disc][li]D5绿色表示通过GPIO16SD卡读写正常 [/li][li]D6红色表示3.3V电源[/li][li]D7绿色代表类型B的网络为全双工 [/li][li]D8绿色代表型号B的网络连接及活动状态[/li][li]D9绿色代表型号B的网络是10M10/100M[/li]
l  板子面积为85.60mm x 53.98mm.,高度小于25mm
l  重量<40(内测版约55)
l  6PCB
原理及布局图 板子抓图
原理及布局图1.png
有型号的板子抓图

板子抓图2.png
内测板子抓图


内测板子抓图.png
公测版的电源原理图
电源原理图.png
[list=disc][li]Low-resolution PCB front photo, Beta board [/li][li]Low-resolution PCB back photo, Beta board [/li][li]High-resolution PCB front photo, Beta board [/li][li]High-resolution PCB back photo, Beta board [/li]
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

22.jpg
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_PinoutRPi_BCM2835_Signals

修改记录

[list=disc][li]2012-04-22 – 初始版本[/li][li]2012-04-23 – 利用前后PCB图片的器件对齐成为元件图[/li][li]2012-04-25 – 增加丢失的BCM2835IO1模块的H4E4引脚 [/li][li]2012-04-25 – 增加了连接器栏,里面彩色标注了BCM2735的引脚图[/li][li]Retrieved from "http://elinux.org/RPi_schematics_breakdown"[/li]

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HDMIUSB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/5VB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。[list=disc][li]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。[/li][li]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。[/li][li]POE供电网络接口目前不支持,但你可以自己修改。[/li]
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TP1TP2。电压表选择为20v档,测量电压为4.75v5.25v,超出该范围为电源问题,接近上下线也容易造成问题。


3333.png
导致电源不足的原因。[list=disc][li]通过USB连接电视或PCUSB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。[/li][li]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。[/li][li]低于700mA的电源有时能工作。[/li][li]增加USB硬盘。硬盘需要更大的电流甚至到安培级。 [/li][li]许多复杂的键盘可能超过500ma[/li]
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。
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 楼主| 2012-5-11 11:55:16 | 显示全部楼层
沙发自然是我的。欢迎大家交流。
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2012-5-11 18:23:37 | 显示全部楼层
板凳走总是我的吧
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2012-5-13 22:20:10 | 显示全部楼层
这个非常好,顶哟个老大
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