RP2040 Ethernet+PoE 汎用IOモジュール

PoE対応のEthernetおよび多様な入出力インターフェースを備えた汎用RP2040モジュールです。
フォトカプラ絶縁NPN入出力、-10V～+10V/4mA～20mAアナログ入力、I²C対応のGrove互換コネクタ、RS-485インターフェース等を備えており、PoE/USB/DC9～27Vの様々な電源に対応しています。
また、DINレールやネジ止めによる固定が可能なケースに収納されており、簡単に設置できます。
ユーザーはアプリケーションに応じて自由にプログラミングできます。

特徴

PoE/USB/DC9～27Vの様々な電源に対応
4 x フォトカプラ絶縁入力(電流シンク出力に対応)
4 x フォトカプラ絶縁オープンコレクタ出力(電流シンクタイプに対応)
4 x -10V～+10V / 4mA～20mA アナログ入力に対応 (チャンネル毎に選択可能)
高入力インピーダンスのアナログ電圧入力
I²C対応のGrove互換コネクタを搭載
RS-485シリアルインターフェースを搭載
Raspberry Pi RP2040(デュアルコア, 最大クロック133MHz, 264kB SRAM)を搭載
16MBのオンボードフラッシュメモリを搭載
48bit MACアドレス書き込み済みEEPROM (2Kbits, 内ユーザ書込み可能領域1Kbits) を搭載
I²C、UART、IOポートを搭載
Grove/UART/IOの信号電圧を3.3V/5Vで切り替え可能
DINレール取付けとネジ取付けの両方に対応

各部の名称

内容物

製品本体×1

販売

販売ページ（スイッチサイエンス）
※販売ページに表示されている在庫数のほかにも、追加の在庫を保有している場合がございます。大量注文や在庫に関する問い合わせはこちらまでご連絡ください。

各ポートの説明とピンアサイン

インターフェース	信号名(`基板シルク`)	説明	RP2040 GPIOピン番号	RP2040機能
ターミナルブロック	`+VCOM`	絶縁入出力用プラスコモン	-	-
	`-VCOM`	絶縁出力用マイナスコモン	-	-
	`NO0`	絶縁NPN出力 CH0	14	GPIO_Output
	`NO1`	絶縁NPN出力 CH1	15	GPIO_Output
	`NO2`	絶縁NPN出力 CH2	16	GPIO_Output
	`NO3`	絶縁NPN出力 CH3	17	GPIO_Output
	`NI0`	絶縁NPN入力 CH0	18	GPIO_Input
	`NI1`	絶縁NPN入力 CH1	19	GPIO_Input
	`NI2`	絶縁NPN入力 CH2	20	GPIO_Input
	`NI3`	絶縁NPN入力 CH3	21	GPIO_Input
	`485A`	RS-485信号：A	0	UART0_TX
	`485B`	RS-485信号：B	1	UART0_RX
	`AN0`	アナログ入力 CH0	26	ADC0
	`AN1`	アナログ入力 CH1	27	ADC1
	`AN2`	アナログ入力 CH2	28	ADC2
	`AN3`	アナログ入力 CH3	29	ADC3
	`IO0`	汎用入出力 CH0	10	GPIO
	`IO1`	汎用入出力 CH1	11	GPIO
	`IO2`	汎用入出力 CH2	12	GPIO
	`IO3`	汎用入出力 CH3	13	GPIO
	`TX`	UART TX(RS-485トランシーバと導通)	0	UART0_TX
	`RX`	UART RX(RS-485トランシーバと導通)	1	UART0_RX
	`SDA`	I²C SDA(GroveのSDAと導通)	8	I2C0_SDA
	`SCL`	I²C SCL(GroveのSCLと導通)	9	I2C0_SCL
	`GND`	-	-	-
	`3.3V`	3.3V電源出力	-	-
	`GND`	-	-	-
	`5V`	5V電源出力	-	-
	`Vin`	外部電源入力ピン(DC9～27V)	-	-
	`GND`	-	-	-
Grove	SDA	I²C SDA	8	I2C0_SDA
Grove	SCL	I²C SCL	9	I2C0_SCL
ボタン	`RESET`	RP2040リセットボタン	-	RUN
ボタン	`BOOTSEL`	ブートモード選択ボタン	-	-
USB	D+	USB D+	-	USB_DP
USB	D-	USB D-	-	USB_DM
Ethernet	SCK	W5500のSCK	2	SPI0_SCK
	MOSI	W5500のMOSI	3	SPI0_TX
	MISO	W5500のMISO	4	SPI0_RX
	CS	W5500のCS	5	SPI0_CS
	RSTn	W5500のリセットピン	6	GPIO_Output
LED	`Status`	ユーザLED	25	GPIO_Output
内部ピン	RS485_CTRL	RS-485トランシーバの方向制御ピン	7	GPIO_Output
内部ピン	IO_EN	レベルシフタのイネーブル	22	GPIO_Output

仕様

絶縁入力
- チャンネル数：4ch
- 入力回路：フォトカプラ絶縁入力 (電流シンク出力に対応)
- 入力電圧範囲：+4V ～ +30V
- 入力抵抗：10kΩ
絶縁出力
- チャンネル数：4ch
- 出力回路：フォトカプラ絶縁オープンコレクタ出力
- 出力電圧範囲：+4V ～ +30V
- 最大出力電流：100mA
アナログ入力
- チャンネル数：4ch
- 分解能：最大12bit
- サンプリングレート：最大500ksps
- 入力方式：電圧 / 電流 (DIPスイッチでチャンネル毎に選択可能)
- 電圧モード
  - 入力電圧範囲：-10V ～ +10V
  - 入力インピーダンス：1MΩ (typ.)
- 電流モード
  - 入力電流範囲：-25mA ～ +25mA
  - 入力インピーダンス：250Ω (typ.)
デジタル入出力
- チャンネル数：4ch
- 入力電圧範囲：0V ～ 3.3V
RS-485
- ポート数：1ポート
- インターフェース：端子台
- 通信方式：半二重マルチドロップ方式、マニュアルTX/RX制御
- ボーレート：1200bps ～ 115200bps
- 端子抵抗：なし
- データビット、パリティ、ストップビット：ユーザがプログラムで設定
UART
- ポート数：1ポート
- インターフェース：端子台
- RS-485のトランシーバICのTX,RXピンと導通
I²C
- ポート数：1ポート
- インターフェース：Grove、端子台
- 通信速度：最大1000kbps
- プルアップ抵抗：10kΩ (typ.)
- 出力電圧：3.3V、5V (スライドスイッチで切り替え)
Ethernet
- ポート数：1ポート
- 通信速度：10BaseT/100BaseTX
USB
- ポート数：1ポート
- コネクタ形状：USB Type-C
- 通信規格：USB 1.1
電源
- 電源入力
  - 給電方式：PoE / 外部入力ピン / USB
  - PoE電力クラス：IEEE802.3af class 3
  - 外部入力ピン動作電圧：9.0 ～ 27.0 V
  - USB 動作電圧：4.75 ～ 5.25 V
  - 消費電力 (全入出力ピン非接続時)：1.3 W (typ.)
- 電源出力
  - 出力電圧：3.3V、5V
  - 出力電圧精度：±5%
  - 最大出力電力(全チャンネル合計)：1.0 W
  - 5Vピン最大出力電流：0.2 A
  - 3.3Vピン最大出力電流：0.2 A
演算処理部
- マイクロコントローラ：Raspberry Pi RP2040 (デュアルコアArm Cortex M0+, 133MHz, 264KB SRAM)
- オンボードフラッシュメモリ容量：16MB
構造部
- ターミナルブロック：3.5mmピッチ
- 外形寸法：W125 x D108 x H42 mm (typ.)
- 重量：約150 g

プログラムの書き込み方法

必要なもの

製品本体
USB Type-Cケーブル
PC

プログラムの書き込み手順

製品にUSBケーブルやLANケーブル、電源ケーブル等が接続されている場合、全て抜いてください。
ブートローダーモードに移行します。BOOTSELを押したまま、USBケーブルを挿しPCと接続してください。もしくはUSBケーブルでPCと接続した状態でBOOLSELボタンを押しながらRESETボタンを押し、その後BOOTSELボタンを離してください。
RP2040がPC上でフラッシュメモリとして認識されます。認識されたフラッシュメモリにユーザがビルドした".uf2"ファイルをドラッグ&ドロップしてください。

サンプルコード

https://gitlab.com/y2kblog/rp-eth-io-sample-codesのexamplesフォルダ以下にサンプルコードを用意しています。

rp_eth_io_tests：本モジュールの初期化およびペリフェラルのテストコード

資料

回路図

v1.0：schematic-v1_0.pdf

ケース底面の寸法図

基板の3D CADデータ

STEPファイル：3d_step.zip