Arduino Nano RP2040 Connect-handleiding

Beschrijving

De feature-rijke Arduino® Nano RP2040 Connect brengt de nieuwe Raspberry Pi RP2040 microcontroller naar de Nano-vormfactor. Haal het meeste uit de dual-core 32-bit Arm® Cortex®-M0+ om Internet of Things-projecten te maken met Bluetooth®- en wifi-connectiviteit dankzij de u-blox® Nina W102-module. Duik in real-world projecten met de ingebouwde accelerometer, gyroscoop, RGB LED en microfoon. Ontwikkel robuuste embedded AI-oplossingen met minimale inspanning met de Nano RP2040 Connect!

Doelgebieden

Internet of Things (IoT), machine learning, prototyping.

Functies

• Raspberry Pi RP2040 Microcontroller
  • 133 MHz 32bit Dual Core Arm® Cortex®-M0+
  • 264 kB on-chip SRAM
  • Direct Memory Access (DMA) controller
  • Ondersteuning voor maximaal 16 MB off-chip Flash-geheugen via speciale QSPI-bus
  • USB 1.1-controller en PHY, met host- en device-ondersteuning
  • 8 PIO-statusmachines
  • Programmeerbare IO (PIO) voor uitgebreide randapparatuurondersteuning
  • 4-kanaals ADC met interne temperatuursensor, 0,5 MSa/s, 12-bits conversie
  • SWD-foutopsporing
  • 2 on-chip PLL's om USB- en core-klok te genereren
  • 40nm procesknoop
  • Ondersteuning voor meerdere energiebesparende modi
  • USB 1.1 Host/Device
  • Interne spanningsregelaar om de core-spanning te leveren
  • Advanced High-performance Bus (AHB)/Advanced Peripheral Bus (APB)
• U-blox® Nina W102 Wi-Fi®/Bluetooth® Module
  • 240 MHz 32bit Dual Core Xtensa LX6
  • 520 kB on-chip SRAM
  • 448 Kbyte ROM voor opstart- en corefuncties
  • 16 Mbit FLASH voor codeopslag, inclusief hardwareversleuteling om programma's en gegevens te beschermen
  • 1 kbit EFUSE (niet-wisbaar geheugen) voor MAC-adressen, moduleconfiguratie, Flash-versleuteling en Chip-ID
  • IEEE 802.11b/g/n single-band 2,4 GHz Wi-Fi®-werking
  • Bluetooth® 4.2
  • Geïntegreerde Planar Inverted-F Antenna (PIFA)
  • 4x 12-bit ADC
  • 3x I2C, SDIO, CAN, QSPI
• Geheugen
  • AT25SF128A 16 MB NOR Flash
  • QSPI-gegevensoverdrachtsnelheid tot 532 Mbps
  • 100K programma-/wiscycli
• ST LSM6DSOXTR 6-assige IMU
  • 3D-gyroscoop
    • ±2/±4/±8/±16 g volledige schaal
  • 3D-accelerometer
    • ±125/±250/±500/±1000/±2000 dps volledige schaal
  • Geavanceerde stappenteller, stapdetector en stappenteller
  • Detectie van significante beweging, kanteldetectie
  • Standaard onderbrekingen: vrije val, wake-up, 6D/4D-oriëntatie, klik en dubbelklik
  • Programmeerbare finite state machine: accelerometer, gyroscoop en externe sensoren
  • Machine Learning Core
  • Ingebouwde temperatuursensor
• ST MP34DT06JTR MEMS-microfoon
  • AOP = 122,5 dBSPL
  • 64 dB signaal-ruisverhouding
  • Omnidirectionele gevoeligheid
  • 26 dBFS ± 1 dB gevoeligheid
• RGB-LED
  • Gemeenschappelijke anode
  • Aangesloten op u-blox® Nina W102 GPIO
• Microchip® ATECC608A Crypto
  • Cryptografische co-processor met veilige hardwarematige sleutelopslag
  • I2C, SWI
  • Hardwareondersteuning voor symmetrische algoritmen:
    • SHA-256 & HMAC-hash inclusief off-chip context save/restore
    • AES-128: Encrypt/Decrypt, Galois Field Multiply voor GCM
  • Interne hoogwaardige NIST SP 800-90A/B/C Random Number Generator (RNG)
  • Ondersteuning voor Secure Boot:
    • Volledige ECDSA-codehandtekeningvalidatie, optionele opgeslagen digest/handtekening
    • Optionele uitschakeling van communicatiesleutel voorafgaand aan secure boot
    • Versleuteling/authenticatie voor berichten om aanvallen aan boord te voorkomen
• I/O
  • 14x digitale pin
  • 8x analoge pin
  • Micro-USB
  • UART, SPI, I2C-ondersteuning
• Stroom
  • Buck step-down converter
• Veiligheidsinformatie
  • Klasse A

Het bord

Toepassingsvoorbeelden

De Nano RP2040 Connect kan worden aangepast aan een breed scala aan use cases dankzij de krachtige microprocessor, het scala aan ingebouwde sensoren en de Nano-vormfactor. Mogelijke toepassingen zijn:
Edge Computing: maak gebruik van de snelle microprocessor met hoog RAM-geheugen om TinyML uit te voeren voor anomaliedetectie, hoestdetectie, gebarenanalyse en meer.
Wearable Devices: De kleine Nano-voetafdruk biedt de mogelijkheid om machine learning te bieden aan een reeks wearable devices, waaronder sporttrackers en VR-controllers.
Voice assistant: De Nano RP2040 Connect bevat een omnidirectionele microfoon die kan fungeren als uw persoonlijke digitale assistent en spraakbesturing voor uw projecten mogelijk maakt.

Accessoires

• Micro-USB-kabel
• 15-pins 2,54 mm mannelijke headers
• 15-pins 2,54 mm stapelbare headers

Gerelateerde producten

• Gravity: Nano I/O Shield

Beoordelingen

Aanbevolen bedrijfsomstandigheden

Stroomverbruik

Functioneel overzicht

Blokschema

Boardtopologie

Vooraanzicht

Achteraanzicht

Processor

De processor is gebaseerd op de nieuwe Raspberry Pi RP2040-silicium (U1). Deze microcontroller biedt mogelijkheden voor de ontwikkeling van low-power Internet of Things (IoT) en embedded machine learning. Twee symmetrische Arm® Cortex®-M0+ geklokt op 133 MHz leveren rekenkracht voor embedded machine learning en parallelle verwerking met een laag energieverbruik. Zes onafhankelijke banken van 264 KB SRAM en 2 MB zijn aanwezig. Directe geheugentoegang zorgt voor een snelle verbinding tussen de processors en het geheugen dat samen met de core inactief kan worden gemaakt om in een slaapstand te komen. Serial wire debug (SWD) is vanaf het opstarten beschikbaar via de pads onder de board. De RP2040 werkt op 3,3V en heeft een interne spanningsregelaar die 1,1V levert.
De RP2040 bestuurt de randapparatuur en digitale pinnen, evenals analoge pinnen (A0-A3). De I2C-verbindingen op de pinnen A4 (SDA) en A5 (SCL) worden gebruikt voor het aansluiten op de onboard randapparatuur en worden omhoog getrokken met een weerstand van 4,7 kΩ. SWD Clock line (SWCLK) en reset worden ook omhoog getrokken met een weerstand van 4,7 kΩ. Een externe MEMS-oscillator (U7) die op 12 MHz loopt, levert de klokpuls. Programmeerbare IO helpt bij de implementatie van een willekeurig communicatieprotocol met minimale belasting van de belangrijkste verwerkingscores. Een USB 1.1-apparaatinterface is geïmplementeerd op de RP2040 voor het uploaden van code.

Wi-Fi®/Bluetooth®-connectiviteit

Wi-Fi®- en Bluetooth®-connectiviteit wordt geleverd door de Nina W102-module (U2). De Nano RP2040 Connect heeft slechts 4 analoge pinnen en de Nina wordt gebruikt om dit uit te breiden tot de volledige acht, zoals standaard in de Arduino Nano-vormfactor met nog eens 4 12-bits analoge ingangen (A4-A7). Bovendien wordt de common anode RGB LED ook bestuurd door de Nina W-102-module, zodat de LED uit is wanneer de digitale status HIGH is en aan wanneer de digitale status LOW is. De interne PCB-antenne in de module maakt een externe antenne overbodig.
De Nina W102-module bevat ook een dual-core Xtensa LX6 CPU die ook onafhankelijk van de RP2040 kan worden geprogrammeerd via de pads onder de board met behulp van SWD.

6-assige IMU

Het is mogelijk om 3D-gyroscoop- en 3D-versnellingsmetergegevens te verkrijgen van de LSM6DSOX 6-assige IMU (U9). Naast het leveren van dergelijke gegevens, is het ook mogelijk om machine learning op de IMU uit te voeren voor gebarendetectie.

Extern geheugen

De RP2040 (U1) heeft toegang tot een extra 16 MB flashgeheugen via een QSPI-interface. De execute-in-place (XIP)-functie van de RP2040 maakt het mogelijk dat extern flashgeheugen door het systeem wordt geadresseerd en benaderd alsof het intern geheugen is, zonder eerst de code naar het interne geheugen te kopiëren.

Cryptografie

De ATECC608A Cryptographic IC (U4) biedt veilige opstartmogelijkheden naast SHA- en AES-128-encryptie/decryptieondersteuning voor beveiliging in Smart Home- en Industrial IoT (IIoT)-toepassingen. Bovendien is er ook een random number generator beschikbaar voor gebruik door de RP2040.

Microfoon

De MP34DT06J-microfoon is via een PDM-interface verbonden met de RP2040. De digitale MEMS-microfoon is omnidirectioneel en werkt via een capacitief sensorelement met een hoge (64 dB) signaal-ruisverhouding. Het sensorelement, dat akoestische golven kan detecteren, is vervaardigd met behulp van een gespecialiseerd silicium-micromachineringsproces dat is toegewijd aan het produceren van audiosensoren.

RGB LED

De RGB LED (DL3) is een common anode LED die is verbonden met de Nina W102-module. De LED's zijn uit wanneer de digitale status HIGH is en aan wanneer de digitale status LOW is.

Voedingsstructuur

De Nano RP2040 Connect kan worden gevoed via de Micro USB-poort (J1) of alternatief via VIN op JP2. Een onboard buck-converter levert 3V3 aan de RP2040-microcontroller en alle andere randapparatuur. Bovendien heeft de RP2040 ook een interne 1V8-regelaar.

Boardbediening

Aan de slag - IDE
Als u uw Nano RP2040 Connect offline wilt programmeren, moet u de Arduino Desktop IDE installeren [1]. Om de Nano RP2040 Connect op uw computer aan te sluiten, hebt u een micro USB-kabel nodig. Deze levert ook stroom aan de board, zoals aangegeven door de LED.

Aan de slag - Arduino Cloud Editor
Alle Arduino-boards, inclusief deze, werken direct uit de doos op de Arduino Cloud Editor [2], door gewoon een eenvoudige plugin te installeren.
De Arduino Cloud Editor wordt online gehost, daarom is deze altijd up-to-date met de nieuwste functies en ondersteuning voor alle boards. Volg [3] om te beginnen met coderen in de browser en uw schetsen op uw board te uploaden.

Aan de slag - Arduino Cloud
Alle Arduino IoT-producten worden ondersteund op Arduino Cloud, waarmee u sensorgegevens kunt loggen, grafieken kunt maken en analyseren, gebeurtenissen kunt activeren en uw huis of bedrijf kunt automatiseren.

Voorbeeldschetsen
Voorbeeldschetsen voor de Nano RP2040 Connect zijn te vinden in het menu "Examples" (Voorbeelden) in de Arduino IDE of in de sectie "Documentation" (Documentatie) van de Arduino-website [4].

Onlinebronnen
Nu u de basisprincipes hebt doorgenomen van wat u met de board kunt doen, kunt u de eindeloze mogelijkheden die deze biedt verkennen door spannende projecten te bekijken op Arduino Project Hub [5], de Arduino® Library Reference [6] en de online store [7], waar u uw board kunt aanvullen met sensoren, actuatoren en meer.

Boardherstel
Alle Arduino-boards hebben een ingebouwde bootloader waarmee de board via USB kan worden geflasht. Als een schets de processor blokkeert en de board niet meer bereikbaar is via USB, is het mogelijk om de bootloadermodus te openen door direct na het inschakelen twee keer op de resetknop te drukken.

Connector-pinouts

J1 Micro USB

JP1

JP2

Opmerking: De analoge referentiespanning is vast ingesteld op +3,3 V. A0-A3 zijn verbonden met de ADC van de RP2040. A4-A7 zijn verbonden met de Nina W102 ADC. Daarnaast worden A4 en A5 gedeeld met de I2C-bus van de RP2040 en worden ze elk omhoog getrokken met weerstanden van 4,7 KΩ.

RP2040 SWD-pad

Nina W102 SWD-pad

Mechanische informatie

Referentiedocumentatie

Revisiegeschiedenis

Referenties

• https://www.arduino.cc/en/Main/Software
• https://docs.arduino.cc/arduino-cloud/guides/editor/
• Arduino - Home
• Arduino Project Hub
• Arduino Official Store | Boards Shields Kits Accessories
• https://www.arduino.cc/en/Reference/PDM
• https://www.arduino.cc/en/Reference/WiFiNINA
• https://www.arduino.cc/en/Reference/ArduinoBLE
• Arduino_LSM6DS3 - Arduino Reference

Download handleiding

Hier kunt u de volledige pdf-versie van de handleiding downloaden. Deze kan aanvullende veiligheidsinstructies, garantie-informatie, FCC-regels, enz. bevatten.

Download Arduino Nano RP2040 Connect-handleiding

Beschikbare talen