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Seeed Studio XIAO RP2040 入门指南

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概述​

Seeed Studio XIAO RP2040 系列包括 XIAO RP2040 和 XIAO RP2040 Plus。两块开发板都由相同的 Raspberry Pi RP2040 微控制器驱动，该芯片配备双核 Arm Cortex-M0+ 处理器，最高运行频率 133 MHz，并集成 264 KB SRAM。每块板载还包含 2 MB Flash 存储。因此，它们具备相同的核心处理性能，并共享同一套 RP2040 软件生态。

两块开发板的主要区别在于可用的 GPIO 数量、外设连接能力以及板载电源管理特性。

标准版 XIAO RP2040 采用常见的 14 针 XIAO 封装，引出 11 个 GPIO 引脚和 3 个电源引脚。其 11 个数字 I/O 引脚均支持 PWM，其中有 4 个还支持模拟输入。该板在紧凑的 21 × 17.8 mm 尺寸中提供 I2C、UART、SPI 和 SWD 接口。

XIAO RP2040 Plus 保留了相同的 14 针 XIAO 引脚布局，并在板背面和侧边增加了 15 个 GPIO 焊盘，使可用数字 I/O 引脚总数从 11 个增加到 26 个。它还增加了第二路 I2C 接口、独立的 USB D+/D− 焊盘，以及包括 BAT+、BAT− 和 BAT_EN 在内的电池相关连接。

对于电池供电应用，XIAO RP2040 Plus 集成了板载 PMIC、电池充电指示灯以及 BAT 到 3V3 的回流保护。这些附加特性使 Plus 版本更适合用于自定义载板、贴片组装、电池供电设备以及需要更多 I/O 资源的项目。

Seeed Studio XIAO RP2040 兼容 Seeed Studio XIAO 扩展板。

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特性​

  • 强大的 RP2040 MCU： 双核 Arm Cortex-M0+ 处理器，最高运行频率 133 MHz
  • 丰富的存储资源： 264 KB SRAM 和 2 MB 片上 Flash 存储
  • 广泛的软件兼容性： 支持 Arduino、PlatformIO、MicroPython、CircuitPython、TinyGo、Rust、Zephyr 等
  • 通用 XIAO 封装： 两个版本都保留标准 14 针 XIAO 布局，包括 11 个 GPIO 引脚和 3 个电源引脚
  • 紧凑外形尺寸： 拇指大小的 21 × 17.8 mm 设计，适用于可穿戴设备和空间受限的应用
  • 标准 XIAO RP2040 接口： 11 个数字 I/O 引脚、4 个模拟输入引脚、11 个支持 PWM 的引脚，以及 I2C、UART、SPI 和 SWD 接口
  • 扩展的 XIAO RP2040 Plus I/O： 额外增加 15 个 GPIO 焊盘，总计 26 个数字 I/O 引脚，并提供第二路 I2C 接口和专用 USB D+/D− 焊盘
  • 集成电池管理： XIAO RP2040 Plus 集成板载 PMIC、电池充电指示、专用电池连接以及 BAT 到 3V3 的回流保护
  • 灵活的组装方式： 兼容面包板的通用引脚结合半孔和适用于贴片的焊盘，便于定制载板

规格参数​

产品名称Seeed Studio XIAO RP2040Seeed Studio XIAO RP2040 Plus
芯片组

Raspberry Pi RP2040

处理器双核 Cortex-M0+，最高 133 MHz
RAM264 KB SRAM
Flash2 MB 板载 Flash
接口

GPIO 引脚 × 14
数字引脚 × 11
模拟引脚 × 4
PWM 引脚 × 11
I2C × 1
UART × 1
SPI × 1

GPIO 引脚 × 29
额外 GPIO 焊盘 × 15
数字引脚 × 26
模拟引脚 × 4
PWM × 26
I2C × 2
UART × 1
SPI × 1

板载器件

用户 LED × 1
电源 LED × 1
绿色 LED × 1
蓝色 LED × 1
红色 LED × 1
RGB LED × 1
复位按钮 × 1
Boot 按钮 × 1

用户 LED × 1
电源 LED × 1
充电 LED（电池充电指示灯）× 1
RGB LED × 1
复位按钮 × 1
Boot 按钮 × 1

电池管理（PMIC）无板载 PMIC
电源

输入电压（Type-C）：5V
输入电压（BAT）：5V

BAT 到 3V3 回流保护否是
软件兼容性

Arduino、PlatformIO、MicroPython、CircuitPython、TinyGo、Rust、Zephyr，以及 更多即将支持

工作温度-40°C 至 85°C
尺寸21 x 17.8mm
产品版本

Seeed Studio XIAO RP2040 3 片装套件

Seeed Studio XIAO RP2040 预焊接版

Seeed Studio XIAO RP2040 Plus

硬件概览​

XIAO RP2040 正面​

XIAO RP2040 背面​

caution

对于通用 I/O 引脚： MCU 的工作电压为 3.3V。如果接入通用 I/O 引脚的电压高于 3.3V，可能会导致芯片损坏。

对于电源引脚： 内置的 DC-DC 转换电路可以将 5V 转换为 3.3V，允许通过 VIN-PIN 和 5V-PIN 使用 5V 电源为设备供电。

XIAO RP2040 目前仅支持电池供电，在连接电池时不能再连接 Type-C，否则可能存在安全风险。

请注意使用安全，请勿撬起屏蔽罩。

引脚映射​

XIAO 引脚功能XIAO RP2040XIAO RP2040 Plus描述
5VVBUSVBUSVBUSUSB 5 V 电源输入/输出
GNDGNDGNDGND地
3V33V3_OUT3V3_OUT3V3_OUT3.3 V 电源输出
D0A0GPIO26GPIO26GPIO，ADC0
D1A1GPIO27GPIO27GPIO，ADC1
D2A2GPIO28GPIO28GPIO，ADC2
D3A3GPIO29GPIO29GPIO，ADC3
D4SDA0GPIO6GPIO6GPIO，I2C0 数据
D5SCL0GPIO7GPIO7GPIO，I2C0 时钟
D6TXGPIO0GPIO0GPIO，UART 发送
D7RXGPIO1GPIO1GPIO，UART 接收
D8SCKGPIO2GPIO2GPIO，SPI 时钟
D9MISOGPIO4GPIO4GPIO，SPI 数据输入
D10MOSIGPIO3GPIO3GPIO，SPI 数据输出
D11———不作为外部引脚提供
D12GPIO—GPIO18仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D13SCL1—GPIO21仅 Plus 版本的 I2C1 时钟
D14SDA1—GPIO20仅 Plus 版本的 I2C1 数据
D15GPIO—GPIO19仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D16GPIO—GPIO22仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D17GPIO—GPIO23仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D18———不作为外部引脚提供
D19GPIO—GPIO5仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D20GPIO—GPIO13仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D21GPIO—GPIO14仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D22GPIO—GPIO15仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D23GPIO—GPIO16仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D24GPIO—GPIO17仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D25GPIO—GPIO10仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D26GPIO—GPIO9仅 Plus 版本的扩展 GPIO
D27GPIO—GPIO8仅 Plus 版本的扩展 GPIO
ResetRUNRUNRUN复位输入
BootRP2040_BOOTRP2040_BOOTRP2040_BOOT进入 bootloader 模式
USER_LED_R红色通道GPIO17—在 XIAO RP2040 上直接控制 RGB LED 红色通道
USER_LED_G绿色通道GPIO16—在 XIAO RP2040 上直接控制 RGB LED 绿色通道
USER_LED_G蓝色通道GPIO25—在 XIAO RP2040 上直接控制 RGB LED 蓝色通道
RGB_LEDWS2812B 数据—GPIO12/NEOPIX单线 WS2812B 彩色数据控制
RGB_ENWS2812B 使能—GPIO11使能 WS2812B 供电；不是颜色数据引脚
User LED用户控制 LED—GPIO25XIAO RP2040 Plus 上的独立用户 LED
BAT_EN电池使能—GPIO24Plus 版本上的电池电源控制
CHARGE_LED充电指示灯——硬件控制的充电状态 LED；不是用户 GPIO
SWDIOSWD 调试SWDIORP2040_SWDIO串行线调试数据
SWCLKSWD 调试SWCLKRP2040_SWCLK串行线调试时钟
USB_D+USB-USB_DPUSB 1.1 全速正向数据线
USB_D-USB-USB_DMUSB 1.1 全速负向数据线

进入 Bootloader 模式​

有时当用户烧录程序失败时，Seeed Studio XIAO RP2040 的端口可能会消失。我们可以通过以下操作来解决这个问题：

  • 长按 B 按钮。
  • 将 Seeed Studio XIAO PR2040 连接到你的电脑。
  • 电脑上会出现一个磁盘驱动器。

此时，芯片进入 Bootloader 模式，烧录端口会再次出现。由于 RP2040 芯片有两个分区，一个是 Bootloader，另一个是用户程序。产品在出厂时会在系统存储器中烧录一段 Bootloader 代码。我们可以通过执行上述步骤在模式之间切换。

复位​

如果你想复位 Seeed Studio XIAO RP2040，请执行以下步骤：

  • 将 Seeed Studio XIAO RP2040 连接到你的电脑。
  • 按下 R 引脚 一次。

请注意：内置可编程单色 LED（红色、蓝色和绿色）的行为与 Arduino 上的是相反的。在 Seeed Studio XIAO RP2040 上，需要将引脚拉低才能使其点亮。

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电池使用​

note

只有 XIAO RP2040 Plus 在背面配备了 BAT 电池连接器，请注意区分。

XIAO RP2040 Plus 可以使用 3.7V 锂电池作为电源输入。你可以参考下图了解接线方式。


caution

焊接时请务必注意不要让正负极短路，以免烧毁电池和设备。如果电池本身带电，切勿直接将其焊接到电路板上，否则可能烧毁电路板。在电路上电的情况下发生短路风险极大，建议使用适配器。

电池电压读取示例​

根据原理图，XIAO RP2040 Plus 使用 SGM40567-4.2XG/TR 锂离子电池充电 IC，为单节锂离子电池提供恒流和恒压充电。充电状态由闪烁的 Charge_LED 指示。

电池电压测量电路使用 TPS22916CNYFPR 负载开关来使能或关闭测量通路。当需要测量电池电压时，MCU 通过 BAT_EN (GPIO24) 使能测量通路，从而在设备处于待机模式时降低电池消耗。

此外，还使用了 SGM4875XXDM6G/TR 模拟开关来切换 ADC 输入通道。通过 GPIO24/BAT_EN 控制，选择将电池测量信号或其他模拟输入信号连接到 A3 (GPIO29) ADC 引脚，从而实现 ADC 引脚的复用。

tip

当 A3 引脚用作 ADC 输入以测量电池电压时，不能同时作为通用 I/O 引脚使用。请在分配引脚时务必考虑这一点。


电池电压是通过电阻分压电路进行测量的。ADC 读取到的电压是实际电池电压的一半，因此软件必须将 ADC 测量值乘以 2 才能得到实际电池电压。

Battery read example
constexpr float ADC_VREF = 3.3f;
constexpr float ADC_MAX  = 4095.0f;
constexpr float DIVIDER_RATIO = 2.0f;  // 10k / 10k voltage divider

float readBatteryVoltage() {
  // Enable voltage divider circuit and analog switch simultaneously
  digitalWrite(BAT_EN, HIGH);

  // Wait for U2 output, RC filter and ADC input to stabilize
  delay(10);

  // Discard one possibly stale ADC reading
  analogRead(A3);

  // Multiple sampling and averaging to reduce noise
  uint32_t sum = 0;
  constexpr int samples = 16;

  for (int i = 0; i < samples; i++) {
    sum += analogRead(A3);
    delay(2);
  }

  // Turn off immediately after measurement to avoid continuous power consumption by divider resistors
  digitalWrite(BAT_EN, LOW);

  float adcRaw = sum / (float)samples;
  float a3Voltage = adcRaw * ADC_VREF / ADC_MAX;

  return a3Voltage * DIVIDER_RATIO;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  pinMode(BAT_EN, OUTPUT);
  digitalWrite(BAT_EN, LOW);  // Disable detection circuit by default

  analogReadResolution(12);   // RP2040 Plus ADC: 0~4095
}

void loop() {
  float batteryVoltage = readBatteryVoltage();

  Serial.print("Battery: ");
  Serial.print(batteryVoltage, 3);
  Serial.println(" V");

  delay(1000);
}

note

对于低功耗应用，在完成电池电压测量后，请关闭 BAT_EN，以减少由分压电阻引起的静态功耗。

  • 电池充电时，Charge_LED 会闪烁。

  • 电池电压测量结果：锂离子电池的实测电压可能与电池上标称的额定电压不同，请始终以实际测量值为准。

原理图在线查看器​

资源​

XIAO RP2040​

硬件设计

结构设计

XIAO RP2040 Plus​

硬件设计

课程资源​

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