Primeros pasos con Seeed Studio XIAO RA4M1
Introducción
El XIAO RA4M1 integra el chip RA4M1 de Renesas (MCU ARM® Cortex®-M4 de 32 bits hasta 48 MHz) en el clásico factor de forma XIAO. Esta placa de desarrollo ofrece 256KB de Flash, 32KB de SRAM, 8KB de EEPROM, un conector USB 2.0, botones de reset y boot, 3 LEDs, un convertidor A/D de 14 bits, un convertidor D/A de 12 bits y una interfaz CAN BUS. Con circuitería de carga integrada y modos de bajo consumo (tan bajos como 45μA), es ideal para aplicaciones alimentadas por batería. Al compartir el mismo microcontrolador R7FA4M1AB3CNE de 32 bits que el Arduino Uno R4, es nativamente compatible con Arduino IDE y con la amplia gama de accesorios XIAO, lo que la convierte en el punto de partida perfecto para proyectos de electrónica.
Características
- Microcontrolador popular integrado: Impulsado por Renesas RA4M1, un MCU R7FA4M1AB3CNE ARM® Cortex®-M4 de 32 bits que funciona hasta 48 MHz, con 256 KB de memoria Flash y 32 KB de SRAM.
- Recursos destacados a bordo: Equipado con un ADC de 14 bits, DAC de 12 bits, CAN BUS, USB 2.0 y un LED RGB integrado.
- 8 nuevos IO ampliados: Añade 8 nuevos pines IO en la parte posterior en comparación con las placas XIAO anteriores (19 GPIO en total), lo que permite aplicaciones más complejas.
- Potentes funciones de seguridad: Cifrado por hardware integrado, arranque seguro, almacenamiento de claves y otras funciones para garantizar la seguridad de la aplicación.
- Compatibilidad de software: Totalmente compatible con Arduino IDE para un desarrollo y creación de prototipos de proyectos sin interrupciones.
- Diseño de energía eficiente: Ofrece 4 modos de funcionamiento con un consumo de energía tan bajo como 45μA en suspensión profunda y admite gestión de carga de baterías de litio.
- Diseño compacto del tamaño de un pulgar: Con unas dimensiones de 21 x 17.8mm, adopta el clásico factor de forma XIAO de Seeed Studio, ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio.
- Amigable para producción: Diseño de dispositivo de montaje superficial (SMD) con todos los componentes en la parte frontal y orificios tipo sello en ambos lados, lo que facilita una producción en masa eficiente.
Especificación
| Producto | XIAO RA4M1 |
|---|---|
| Procesador | RA4M1 - 32-bit Microcontrollers with 48MHz Arm Cortex-M4 and LCD Controller and Cap Touch for HMI - Renesas Núcleo Arm® Cortex®-M4 de 48 MHz con FPU |
| RAM | 32 KB SRAM |
| Flash | 256 KB |
| LEDs | 1x LED de usuario 1x LED de encendido 1x LED RGB |
| Interfaces | 19 IOs: 6x Analógico 19x Digital 2x IIC 2x UART 2x SPI |
| Botones | 1x Botón RESET 1x Botón BOOT |
| Seguridad | AES128/256 |
| Bajo consumo (Típ.) | 42.6μ[email protected] |
| Compatibilidad de software | Arduino IDE |
| Temperatura de trabajo | -20°C~70°C |
| Dimensiones | 21×17.8 mm |
Descripción general del hardware
Antes de empezar, es bastante esencial conocer algunos parámetros básicos del producto. La siguiente tabla proporciona información sobre las características de Seeed Studio XIAO RA4M1.
| Diagrama de indicación frontal de XIAO RA4M1 |
|---|
| Lista de pines de XIAO RA4M1 |
Mapa de pines
| Pin XIAO | Función | Pin del chip | Funciones alternativas | Descripción | Nombre Arduino |
|---|---|---|---|---|---|
| 5V | VBUS | Entrada/Salida de alimentación | |||
| GND | |||||
| 3V3 | 3V3_OUT | Salida de alimentación | |||
| D0 | Analógico | P014 | AN009 | GPIO, ADC | 0 |
| D1 | Analógico | P000 | AN000 | GPIO, ADC | 1 |
| D2 | Analógico | P001 | AN001 | GPIO, ADC | 2 |
| D3 | Analógico | P002 | AN002 | GPIO, ADC | 3 |
| D4 | SDA1 | P206 | GPIO, datos I2C | 4 | |
| D5 | Analógico,SCL1 | P100 | GPIO, reloj I2C, ADC | 5 | |
| D6 | TXD2 | P302 | SDA2 | GPIO, transmisión UART,I2C | 6 |
| D7 | RXD2 | P301 | SCL2 | GPIO, recepción UART,I2C | 7 |
| D8 | SPI1_SCK | P111 | GPIO, reloj SPI | 8 | |
| D9 | SPI1_MISO | P110 | CRX0 | GPIO, datos SPI,UART | 9 |
| D10 | SPI1_MOSI | P109 | CTX0 | GPIO, datos SPI,UART | 10 |
| D11 | RX9 | P408 | GPIO, UART | ||
| D12 | TX9 | P409 | GPIO,UART | ||
| D13 | GPIO | P013 | GPIO | ||
| D14 | GPIO | P012 | GPIO | ||
| D15 | TXD0 | P101 | SDA0,AN021,SPI0_MOSI | GPIO, transmisión UART, ADC,SPI,I2C | |
| D16 | RXD0 | P104 | SCL0,SPI0_MISO | GPIO,UART, SPI,I2C | |
| D17 | CRX0 | P102 | AN020,SPI0_SCK | GPIO, UART , ADC,SPI | |
| D18 | CTX0 | P103 | AN019 | GPIO, SPI ,ADC,UART | |
| ADC_BAT | P400 | Leer el valor de voltaje de la batería | |||
| Reset | RES | RESET | |||
| Boot | P201 | Entrar en modo Boot | |||
| RGB LED | P112 | LED RGB | 20 | ||
| RGB LED | P500 | RGB LED EN | 21 | ||
| CHARGE_LED | VBUS | CHG-LED_Red | |||
| USER_LED | P011 | Luz de usuario (Y) | 19 |
Primeros pasos
Preparación de hardware
Necesitas preparar lo siguiente:
- 1 x Seeed Studio XIAO RA4M1
- 1 x Ordenador
- 1 x Cable USB Tipo-C
Algunos cables USB solo pueden suministrar energía y no pueden transferir datos. Si no tienes un cable USB o no sabes si tu cable USB puede transmitir datos, puedes consultar Seeed USB Type-C support USB 3.1.
Preparación de software
La herramienta de programación recomendada para el XIAO RA4M1 es Arduino IDE, por lo que como parte de la preparación de software, deberás completar la instalación de Arduino.
Si es la primera vez que usas Arduino, te recomendamos encarecidamente que consultes Getting Started with Arduino.
- Paso 1. Descarga e instala la versión estable de Arduino IDE de acuerdo con tu sistema operativo.
-
Paso 2. Inicia la aplicación de Arduino.
-
Paso 3. Añade el paquete de placa RA4M1 a tu Arduino IDE.
Ve a File > Preferences, y rellena "Additional Boards Manager URLs" con la siguiente URL: https://files.seeedstudio.com/arduino/package_renesas_1.2.0_index.json
Ve a Tools > Board > Boards Manager..., escribe la palabra clave RA4M1 en el cuadro de búsqueda, selecciona la última versión de Seeed Renesas Board e instálala.
-
Paso 4. Selecciona tu placa y puerto.
En la parte superior del Arduino IDE, puedes buscar xiao en la placa de desarrollo de la izquierda, seleccionar XIAO_RA4M1 y seleccionar directamente el puerto.
Modo BootLoader
A veces, usar el programa incorrecto puede hacer que el XIAO pierda su puerto o no funcione correctamente. Los problemas comunes incluyen:
- El XIAO está conectado al ordenador, pero no se encuentra ningún número de puerto.
- El XIAO está conectado y aparece un número de puerto, pero la carga del programa falla.
Cuando te encuentres con las dos situaciones anteriores, puedes intentar poner el XIAO en modo BootLoader, lo que puede resolver la mayoría de los problemas de dispositivos no reconocidos y cargas fallidas. El método específico es:
- Método 1. Mantén pulsado el botón
BOOTen el XIAO RA4M1 sin soltarlo. - Método 2. Mantén pulsado el botón
BOOTy luego conéctalo al ordenador mediante el cable de datos. Suelta el botón BOOT después de conectarlo al ordenador.
Reinicio
Cuando el programa se ejecuta de forma anómala, puedes pulsar Reset una vez durante el encendido para que el XIAO vuelva a ejecutar el programa cargado.
Cuando mantienes pulsada la tecla BOOT mientras enciendes y luego pulsas la tecla Reset una vez, también puedes entrar en el modo BootLoader.
Ejecuta tu primer programa Blink
A estas alturas, creo que ya tienes un buen conocimiento de las funciones y el hardware del XIAO RA4M1. A continuación, tomemos como ejemplo el programa Blink más sencillo y realicemos el primer parpadeo para tu XIAO RA4M1.
- Paso 1. Inicia la aplicación de Arduino.
- Paso 2. Ve a File > Examples > 01.Basics > Blink y abre el programa.
- Paso 3. Selecciona el modelo de placa XIAO RA4M1 y selecciona el número de puerto correcto para cargar el programa.
Una vez que el programa se haya cargado correctamente, verás el siguiente mensaje de salida y podrás observar que el LED naranja en el lado derecho del XIAO RA4M1 está parpadeando.
Enhorabuena, ¡has aprendido a escribir y cargar programas para el XIAO RA4M1!
El LED solo se apagará cuando el pin del LED de usuario en el XIAO RA4M1 se establezca en un nivel alto, y solo se encenderá cuando el pin se establezca en un nivel bajo.
Juega con los LED RGB
El XIAO RA4M1 viene con un LED RGB integrado que puedes controlar; a continuación se muestra un ejemplo de cómo cambiar suavemente el color del LED entre rojo, verde y azul.
- Paso 1. Descarga la biblioteca
Adafruit_NeoPixel
Ve a Sketch > Include Liarbry > Manage Libraries..., y busca Adafruit_NeoPixel, instala la última versión.
- Paso 2. Copia el siguiente código en un nuevo sketch:
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#define LED_PIN RGB_BUILTIN // Define the pin for the built-in RGB LED
#define NUM_PIXELS 1 // Number of WS2812 LEDs
Adafruit_NeoPixel pixels(NUM_PIXELS, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
void setup() {
pinMode(PIN_RGB_EN, OUTPUT); // Set up the power pin
digitalWrite(PIN_RGB_EN, HIGH); //Turn on power to the LED
pixels.begin(); // Initialize the NeoPixel library
}
void loop() {
// Transition from Red to Green
for (int i = 0; i <= 255; i++) {
pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(255 - i, i, 0)); // Red decreases, Green increases
pixels.show();
delay(10); // Adjust delay for smoothness
}
// Transition from Green to Blue
for (int i = 0; i <= 255; i++) {
pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, 255 - i, i)); // Green decreases, Blue increases
pixels.show();
delay(10); // Adjust delay for smoothness
}
// Transition from Blue to Red
for (int i = 0; i <= 255; i++) {
pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(i, 0, 255 - i)); // Blue decreases, Red increases
pixels.show();
delay(10); // Adjust delay for smoothness
}
}
- Paso 3. Selecciona el modelo de placa XIAO RA4M1 y selecciona el número de puerto correcto para cargar el programa.
Batería y gestión de energía
¿Es posible leer el voltaje de la batería sin componentes adicionales? Sí, con el XIAO RA4M1 es más fácil que nunca. En miembros anteriores de la familia XIAO, como el XIAO ESP32C3, leer el voltaje de la batería requería conectarse manualmente a A0 con una resistencia.
Pero con el XIAO RA4M1, este proceso se simplifica. Ahora puedes usar directamente el pin BAT_DET_PIN/P105 para leer el nivel de voltaje de la batería, simplificando tu diseño y desarrollo. Solo recuerda configurar el pin BAT_READ_EN/P400 en alto, ya que es necesario para habilitar la lectura del nivel de la batería.
- Paso 1. Preparación de hardware
| Seeed Studio XIAO RA4M1 | Seeed Studio Expansion Base for XIAO with Grove OLED |
|---|---|
|  |
La pantalla OLED en la placa de expansión XIAO utiliza el protocolo I2C y está conectada a la interfaz I2C del XIAO a través del circuito I2C de la placa. Por lo tanto, podemos conectar directamente el XIAO a la placa de expansión y programarlo para mostrar contenido en la pantalla.
- Paso 2. Instala la biblioteca u8g2.
- Paso 3. Copia el código y pégalo en el Ardiono IDE.
#include <Arduino.h>
#include <U8x8lib.h>
#include <Wire.h>
U8X8_SSD1306_128X64_NONAME_HW_I2C u8x8(/* clock=*/ WIRE_SCL_PIN, /* data=*/ WIRE_SDA_PIN, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE); // OLEDs without Reset of the Display
#define enablePin BAT_READ_EN // Pin for enabling battery voltage reading
#define adcPin BAT_DET_PIN // Analog input pin (GPIO29 in your case)
const float referenceVoltage = 3.3; // Reference voltage for the ADC
const float voltageDivider = 2.0; // Voltage divider factor
void setup() {
Serial.begin(9600); // Initialize serial communication at 9600 baud
pinMode(enablePin, OUTPUT); // Set the enable pin as an output
digitalWrite(enablePin, HIGH); // Set the pin high to enable battery voltage reading
u8x8.begin();
u8x8.setFlipMode(1); // set number from 1 to 3, the screen word will rotary 180
u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
}
void loop() {
int rawValue = analogRead(adcPin); // Read the analog input value
float voltage = rawValue * (referenceVoltage / 1023.0) * voltageDivider; // Calculate the voltage
// Print the raw value and the calculated voltage
u8x8.setCursor(0, 0);
u8x8.print("Raw value:0x");
u8x8.print(rawValue, HEX);
u8x8.setCursor(0, 2);
u8x8.print("Voltage:");
u8x8.print(voltage, 2);
u8x8.print("V");
delay(500); // Delay for 500 milliseconds
}
- Paso 4. Selecciona el modelo de placa como XIAO RA4M1 y selecciona el número de puerto correcto para cargar el programa
Recursos
Diseño de hardware
- 📄[Hoja de datos] Renesas RA4M1 Datasheet
- 📄[Esquemático] XIAO RA4M1 Schematic
- 🗃️[Archivos de diseño de PCB] XIAO RA4M1 KiCad Project
- 🗃️[Bibliotecas de diseño de PCB]
Solución de problemas
P1: ¿Qué debo tener en cuenta al soldar pines?
Debido al tamaño miniatura de XIAO RA4M1, ten cuidado al soldar los pines; no unas pines diferentes entre sí y no dejes que la soldadura toque la cubierta o otros componentes. De lo contrario, puede provocar que XIAO tenga un cortocircuito o no funcione correctamente, y las consecuencias derivadas de esto serán asumidas por el usuario.
Soporte técnico y debate sobre el producto
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