探索 RENESAS FPB - R9A02G021 快速原型开发板：功能、配置与应用

在电子设计领域，快速原型开发板是验证设计概念和加速产品开发的重要工具。今天，我们将深入探讨 RENESAS 的 FPB - R9A02G021 快速原型开发板，了解其功能特性、硬件架构、跳线设置以及使用过程中的注意事项。

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一、开发板概述

FPB - R9A02G021 专为 R9A02G021 微控制器设计，可帮助用户无缝评估该微控制器的特性，并利用 e2 studio IDE 开发嵌入式系统应用。它具有以下关键特性：

1. MCU 原生引脚访问

• MCU 规格：采用 RISC - V 内核，最高频率 48 MHz，拥有 128 KB 代码闪存、4 KB 数据闪存和 16 KB SRAM，采用 48 引脚 HWQFN 封装。
• 引脚访问：通过 2 x 24 引脚公头（未安装）实现原生引脚访问，还设有 MCU 电流测量点（未安装），方便精确测量电流消耗。
• 内部时钟：提供 32.768 kHz 参考时钟。

2. 特殊功能访问

配备远程控制信号接收器（未安装），可实现远程控制功能。

3. 系统控制与生态系统访问

• 电源供应：提供两个 +5 V 输入源，分别为 USB 和外部电源（使用 2 引脚接头，未安装）。
• 调试功能：内置 Segger J - Link 仿真器，支持 2 线紧凑型 JTAG（cJTAG）调试。
• 用户交互：设有两个用户 LED（绿色）、一个电源 LED（绿色）和一个调试 LED（黄色），以及一个用户开关和一个复位开关。
• 生态系统扩展：提供三个流行的生态系统扩展接口，包括 Seeed Grove®（I2C、模拟）连接器（未安装）、两个 Digilent Pmod™ 连接器和 Arduino®（Uno R3）连接器。

二、硬件架构与默认配置

1. 板级架构

该开发板的架构与瑞萨 FPB 系列的其他开发板相似，除了 MCU 外，还包括板载编程器/调试器、用于访问 MCU 所有引脚的引脚头、电源调节器、一些 LED 和开关，以及多个生态系统 I/O 连接器。

2. 跳线设置

开发板提供两种类型的跳线：铜跳线（包括走线切割型和焊桥型）和传统引脚头跳线。不同跳线的默认配置不同，具体如下：

• MCU 默认跳线设置：如 E1 跳线默认打开，关闭时 P003 (AVREFM) 连接到 breakout 引脚头 J2；E2 跳线默认关闭，连接 P003 (AVREFM) 到 GND 等。
• J - Link OB 和外部调试器默认跳线设置：J18 跳线默认未安装，安装时 J - Link 仿真器将处于复位状态；E50 跳线默认关闭，连接 P300(TCKC) 到外部调试器连接器 J15 和 J - Link 仿真器等。
• Arduino Uno 默认跳线设置：E15 跳线默认关闭，连接 P105 (ANI18) 到 Arduino Uno (A4) 等。
• Pmod 1 和 Pmod 2 默认跳线设置：E34 跳线默认关闭，连接 P102(RXD2/SI20) 到 Pmod 1(RXD/ MISO/SCL) 等。
• Grove 默认跳线设置：E18 跳线默认打开，关闭时 P105(ANI18) 连接到 Grove (SCL/ AN) 等。
• HMI 功能默认跳线设置：E11 跳线默认关闭，连接 P107 (TO03_A) 到 LED1 等。

三、系统控制与生态系统访问

1. 电源供应

开发板设计为 +5 V 供电，通过板载线性稳压器将 +5 V 转换为 +3.3 V 为 MCU 和其他外设供电。电源供应有两种选择：

• USB 供电：通过 USB Type C 连接器（J17）从主机 PC 获取 +5 V 电源。
• 外部电源供电：通过 2 引脚接头 J19 从外部电源获取 +5 V 电源。

需要注意的是，由于反向电流保护二极管的正向电压降（最大 0.55V@1A），主系统 +5 V 电源的电压会低于电源供应电压，且开发板最大供电电流为 1 A，电流越大，反向电流保护二极管和 +3.3 V 线性稳压器的温度越高。

2. 调试与编程

开发板支持两种调试模式：板载调试模式（使用内置 J - Link 仿真器）和外部调试模式（使用外部调试器），同时支持 UART 引导模式进行编程。不同模式下的跳线配置不同，具体如下：	调试/编程模式	调试/编程接口	VCOM	R30	R31	R32	R33	J8	J18
板载调试	CJTAG	可用	打开	关闭	打开	关闭	打开	打开
外部调试	CJTAG	不可用	关闭	打开	关闭	打开	打开	关闭
UART 引导 via VCOM	UART 引导	作为 UART 引导资源可用	打开	关闭	打开	关闭	关闭	打开
UART 引导 via 外部调试器	UART 引导	不可用	关闭	打开	关闭	打开	关闭	关闭

3. 生态系统扩展

开发板提供了三个流行的生态系统扩展接口，方便用户连接第三方附加模块：

• Seeed Grove® 连接器：可作为两线串行主设备或支持两个模拟（ADC）输入。
• Digilent Pmod™ 连接器：包括 Pmod 1 和 Pmod 2，支持多种通信协议，如 SPI、UART 和 I2C。
• Arduino®（Uno R3）连接器：与 Arduino Uno R3 兼容，方便用户使用 Arduino 生态系统的资源。

由于 MCU 引脚有限，部分引脚可能会连接到多个生态系统连接器，用户需要根据实际需求配置跳线和电阻。

四、特殊功能与 MCU 原生引脚访问

1. 远程控制信号接收器

开发板可配备红外接收器模块，实现远程控制功能。使用时，需要将 0Ω 电阻（SMD 0603）安装到 R51 并从 R52 移除，将 MCU 的 P202 (IRQ2_C / RIN0) 连接到红外接收器模块的 OUT 引脚。

2. MCU 原生引脚访问

• 引脚头：通过 2 x 24 引脚公头（未安装）提供对所有 MCU 接口信号和电源端口电压的访问，方便用户进行原型设计和测试。
• 电流测量：通过引脚头 J3（未安装）和移除电阻 R49 可测量 MCU 的电流消耗。

五、认证与注意事项

1. 认证标准

开发板符合多项认证标准，包括 EMC/EMI 标准（如加拿大 ICES - 003、CE 类 A 等）、材料选择与回收标准（如 EU RoHS、中国 SJ/T 11364 - 2014 等）和安全标准（如 UL 94V - 0）。

2. 注意事项

• 使用环境：该开发板仅适用于实验室环境，使用时应与敏感设备保持安全距离，在实验室外使用可能会导致电磁兼容性问题。
• 电磁干扰：开发板会产生、使用和辐射射频能量，可能会对无线电通信造成有害干扰。如果出现干扰问题，可尝试调整电缆位置、重新定向接收天线、增加设备与接收器的距离等方法。
• ESD 防护：使用时应采取静电放电（ESD）防护措施，如佩戴腕带、使用防静电容器等。

六、设计与支持资源

开发板的设计和制造信息可在 renesas.com/risc - v/fpb - r9a02g021 上的 “FPB - R9A02G021 设计包” 中获取，包括原理图、机械图、3D 图、物料清单等。同时，用户可访问相关网站获取开发板和 RISC - V 微控制器的资源、下载工具和文档，并获得技术支持。

总的来说，RENESAS FPB - R9A02G021 快速原型开发板功能丰富，提供了多种接口和扩展选项，能够满足不同用户的需求。在使用过程中，用户需要仔细阅读文档，正确配置跳线和电阻，以确保开发板的正常运行。大家在使用这款开发板的过程中，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的应用场景呢？欢迎在评论区分享交流。