探索Renesas FPB - RA2E2快速原型开发板：硬件设计与应用指南

在嵌入式系统开发的世界里，拥有一款高效且功能丰富的快速原型开发板至关重要。Renesas的FPB - RA2E2快速原型开发板就是这样一款值得关注的产品，它为RA2E2 MCU组的特性评估和嵌入式系统应用开发提供了强大的支持。今天，我们就来深入了解一下这款开发板。

文件下载：Renesas Electronics RA2E2快速原型设计板.pdf

一、开发板概述

功能特性

FPB - RA2E2开发板的特性可分为MCU原生引脚访问和系统控制与生态系统访问两大类别。

• MCU原生引脚访问：配备R7FA2E2A74CNK MCU，采用48 MHz的Arm® Cortex® - M23核心，拥有64 KB代码闪存、2 KB数据闪存和8 KB SRAM。通过2 x 32引脚公头提供原生引脚访问，还设有MCU电流测量点，方便进行精确的电流消耗测量。并且，RA MCU内部集成了低精度（约1%）时钟。
• 系统控制与生态系统访问：具备两个5V输入源，分别是USB（调试，全速）和外部电源（使用2引脚接头）。内置E2仿真器作为板载编程器/调试器（SWD），还有用户LED和按钮，包括两个用户LED（绿色）、一个电源LED（绿色）和一个调试LED（绿色），以及一个用户按钮和一个复位按钮。此外，还提供了两个流行的生态系统扩展接口，即两个Digilent Pmod™（SPI、I2C、UART）连接器和一个Arduino™（Uno R3）连接器，以及MCU启动配置跳线。

前提假设与建议

使用该开发板，需要用户具备微控制器和嵌入式系统硬件的基础知识。建议参考FPB - RA2E2快速入门指南来熟悉开发板。同时，开发嵌入式应用需要Flexible Software Package（FSP）和Integrated Development Environment（IDE），如e2 studio。相关软件的下载、安装、示例项目导入、构建和编程的说明可在教程手册中找到。

二、开箱内容与订购信息

开箱内容

• FPB - RA2E2 v1开发板
• 印刷版快速入门指南
• 中国RoHS文件

订购信息

FPB - RA2E2 v1的可订购部件编号为RTK7FPA2E2S00001BE，其中下划线字符代表套件版本。开发板尺寸为53 mm（宽）x 85 mm（长）x 11.5 mm（厚）。

三、硬件架构与默认配置

架构设计

FPB - RA2E2开发板的架构与FPB系列的其他开发板相似。除了MCU外，还包括板载编程器、用于访问MCU所有引脚的引脚接头、电源调节器、一些LED和开关，以及多个生态系统I/O连接器（Pmod和Arduino）。

跳线设置

开发板提供了两种类型的跳线：

• 铜跳线：分为走线切割型和焊桥型。走线切割型跳线通过切割走线来隔离焊盘，之后可转变为焊桥型跳线。焊桥型跳线的两个隔离焊盘可通过涂抹焊料、放置小电线或SMD电阻等方式连接。
• 传统引脚接头跳线：为传统的小间距跳线，需要外部短路片来打开/关闭，FPB - RA2E2开发板上的传统引脚跳线为0.1”（2.54 mm）间距接头，需要兼容的2.54 mm短路片跳线。

默认跳线配置

开发板上每个跳线都有默认设置，具体功能可参考相关表格。例如，CN1跳线在引脚1 - 2时启用调试器，在引脚2 - 3时调试器保持复位状态（RA2E2 MCU自由运行）；E1跳线关闭时将+3.3 V连接到Pmod1引脚6等。

四、系统控制与生态系统访问

电源管理

• 电源选项：开发板可通过两种方式供电。一是通过外部USB主机向USB调试连接器（CN6）提供5V电源；二是通过标准2引脚接头（CN5）从外部电源获取5V电源。
• 电源考虑因素：板载LDO稳压器提供+3.3 V电源，内置电流限制为2.0 A。使用时需确保RA MCU、所有活动板载功能和连接的外围设备所需的总电流不超过此限制。
• 上电行为：上电时，标记为POWER的绿色LED会亮起。

调试功能

• 板载E2仿真器：通过调试USB微型B连接器（CN6）将E2调试器连接到外部USB全速主机，使用SWD接口与目标RA MCU通信。绿色指示灯LED3可显示调试接口的状态，闪烁表示未连接到编程主机，常亮表示已连接，闪烁表示正在传输数据。
• 外部调试器：可在CN4处安装10引脚Cortex®调试连接器，支持SWD协议，用于外部调试目标RA MCU。
• e2 studio调试设置：创建新项目时，[调试硬件]选择[E2 Lite (ARM)]，[从仿真器为目标供电]选择[否]，[目标设备]选择[R7FA2E2A7]。

生态系统接口

• Digilent Pmod™连接器：提供两个Digilent Pmod™连接器，由于24引脚设备的端口限制，部分引脚未连接到MCU端口。Pmod 1为12引脚连接器，RA MCU作为SPI主设备，连接的模块作为SPI从设备，可在固件中重新配置为其他Pmod类型；Pmod 2为12引脚Pmod Type - 3A连接器，支持+3.3 V设备。
• Arduino™连接器：开发板上有一个与Arduino Uno R3兼容的连接器接口，同样由于端口限制，部分引脚未连接到MCU端口。

其他功能

• 用户和电源LED：开发板上有四个LED，分别为两个用户LED、一个电源LED和一个调试LED。用户LED可通过打开相应的走线切割跳线与主MCU隔离，以便将相关端口用于其他用途。
• 用户和复位开关：开发板上有两个微型瞬时机械按钮式SMD开关，复位开关（S2）用于重启RA MCU，用户开关（S1）可通过打开走线切割跳线E24与MCU隔离。
• MCU启动模式：可通过安装两引脚接头（J7）选择RA MCU的启动模式，正常操作（单芯片模式）时保持J7打开，启用SCI启动模式时在J7上放置跳线。

五、MCU原生引脚访问区域

引脚接头

开发板的引脚接头J3和J4可提供对所有RA MCU接口信号和电源端口电压的访问，每个引脚都标有连接的电压或端口。这些引脚接头的布局允许同时放置标准2.54 mm（0.100”）中心面包板，用于原型设计和测试自定义电路。但需注意，由于双设备封装布局，部分信号未连接到MCU，具体可参考设备硬件手册和开发板原理图。

MCU电流测量

RA MCU附近设有电阻R3和测试点TP1、TP2，用于测量MCU核心电流。测量时，需移除电阻R3，使用电流表连接TP1和TP2；也可将其替换为合适的低值电阻，使用电压表测量电压，再根据欧姆定律计算电流。

六、认证与标准

EMC/EMI标准

开发板符合FCC Notice (Class A)、Innovation, Science and Economic Development Canada ICES - 003、CE Class A (EMC)、UK UKCA Class A (EMC)、Taiwan Chinese National Standard 13438, C6357、Australia/New Zealand AS/NZS CISPR 32:2015等标准。在使用过程中，若出现有害干扰，可尝试重新定向或重新定位接收天线、增加设备与接收器的距离等方法解决。

材料选择、废物、回收和处置标准

开发板符合EU RoHS和China SJ/T 113642014标准，具有10年环保使用期。

安全标准

开发板符合UL 94V - 0安全标准。

七、设计与制造信息

开发板的设计和制造信息可在“FPB - RA2E2 v1 Design Package”中找到，该文件可从renesas.com/ra/fpb - ra2e2下载。设计包内容包括原理图、机械图、3D图、物料清单等文件，以及制造文件和设计文件文件夹。

八、网站与支持

可访问以下URL了解开发板和RA系列微控制器的相关信息，下载工具和文档，并获取支持：

• FPB - RA2E2资源：renesas.com/ra/fpb - ra2e2
• RA套件信息：renesas.com/ra/kits
• RA产品信息：renesas.com/ra
• RA产品支持论坛：renesas.com/ra/forum
• RA视频：renesas.com/ra/videos
• RA套件反馈和功能请求：renesas.com/ra/kitfeedback
• Renesas支持：renesas.com/support

总之，Renesas FPB - RA2E2开发板凭借其丰富的功能和良好的扩展性，为嵌入式系统开发者提供了一个优秀的平台。在使用过程中，我们需要仔细阅读用户手册，按照相关标准和建议进行操作，以充分发挥开发板的性能。大家在使用这款开发板的过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。