一、前言
LED灯是一种半导体器件，具有高度节能、高亮度和长寿命等优点，因此在电子设备中广泛应用。RP2040是一款基于树莓派基金会推出的微控制器RP2040制作的多功能硬件调试助手 - 取名为“12指神探”，意为它有12根引脚、功能灵活、搭配不同的程序，可以做成各种调试器。为了更好的研究学习RP2040工作及驱动外设，因此设计了一款符合RP2040接口的标PMOD8LED扩展门口，供后续开发学习。
二、芯片介绍
RP2040芯片概述：
RP2040是一款基于树莓派基金会推出的微控制器RP2040制作的多功能硬件调试助手 - 取名为“12指神探”，意为它有12根引脚、功能灵活、搭配不同的程序，可以做成各种调试器。这主要得益于RP2040的几个特性：
- 内部有两个Arm Cortex M0+的内核，时钟高达133MHz；
- 每根管脚都可以独立编程（类似FPGA的状态机，可以通过汇编语言编程）使用的PIO，可以用来生成各种常用的、以及自定义的协议；
- RP2040的管脚可以灵活配置后成组支持最常用的串行总线 - SPI、I2C、UART以及PWM；
- 原生支持MicroPython，方便对软件不是很擅长的用户根据需要从网上获取开源的程序灵活使用，而不彼此影响。
硬件技术规格：
- 基于RP2040微控制器
- 板上2MB Flash
- 板上12MHz晶体
- 板上有5V转3.3V 的同步降压转换芯片，提供最高800mA电流
- 板上一颗红色LED用来指示3.3V正常
- 板上一颗绿色LED用来提供给编程使用
- 做成双排2.54mm间距的连接器，可以方便插在面包板上或其它扩展板上，灵活地支持各种功能
S9013概述
S9013是一种低功耗、高性能的NPN形式的晶体管型号，它是由STC推出的，常用于一些低功耗、高频率的应用中。
芯片特性：
- 采用SOT-23封装，三个引脚分别为基极、发射极以及集电极
- 9013的最大集电极电流为500mA，最大集电极-发射极电压为45V
三、原理图及PCB板卡设计
整个电路板的原理图初步设计如下，Kicad软件绘制项目原理图，其中主要由PMOD标准接口，9013 NPN三极管、电阻以及8路LED灯组成，其中电路原理图如下图所示
通过kicad工具对PCB板进行布局，完成布局后进行布线工作，最后将其进行PCB打样，最后完成PMOD8LED扩展模块的设计，其中PCB板以及3D图如下图所示。
三、原理图及PCB板卡设计
通过Thonny软件对RP2040进行程序调试，通过RP2040通用IO口驱动三级管，经三极管放大电流后点亮8路LED灯板，同时支持对8路LED灯的闪烁与流水灯自由控制，通过8个通道，用户可以独立控制每个LED灯的亮度、颜色和闪烁效果，可以更加细致地控制每个LED灯的亮度，扩展了RP2040的外设模块，方便了后续定时器与PWM的学习，其中LED灯板驱动程序设计如下图所示，实物效果如下图所示。
from machine import UART, Pin
import time
led1 = Pin(20, Pin.OUT)
led2 = Pin(21, Pin.OUT)
led3 = Pin(22, Pin.OUT)
led4 = Pin(23, Pin.OUT)
led5 = Pin(25, Pin.OUT)
led6 = Pin(26, Pin.OUT)
led7 = Pin(27, Pin.OUT)
led8 = Pin(28, Pin.OUT)
led1.on()
led2.on()
led3.on()
led4.on()
led5.on()
led6.on()
led7.on()
led8.on()
五、结语
以上就是对RP2040扩展模块PMOD8LED模块的设计，通过本次设计了解到了Kicad的原理图与PCB板的设计，同时也学会使用RP2040扩展扩展模块的基础编程，收获颇丰。
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