基于RP2040设计的发光魔法LED立方体
我从零开始设计了这个的发光魔法led立方体，可以用于灯光动画，也可以用于电子实验室的装饰。
本项目基于rp2040微控制器设计，所有使用过的项目都通过这篇文章完整记录，您拥有重建此项目所需的所有必要文件，因此只需按照步骤操作即可。
主要内容包括：
rp2040mcu的基本电路设置
一些电子组装技巧
使用ws28xxled的优势
当然，你会从这个项目中获得更多的创意灵感
补给品
所需工具：
焊盘（您可以使用uyue948s+型号）
烙铁
低温型材焊膏
锡膏沉积刮刀
所需软件：
altium设计师作为ecad用于pcb绘图
solidworks作为cad用于房屋设计
cura作为3d打印的切片机
arduinoide
第1步：电路设计
第一步也是最重要的一步是选择合适的组件来建立工作电路设计。由于我正在处理raspberrypi的rp2040mcu，因此我转到了他们的网站，在那里我找到了推荐电路设置的有趣链接文档，您可以通过单击此链接查看文档链接。
然后我按照推荐的设置在altiumdesigner上创建了一个电路设计（我附上了原理图的屏幕截图），下面提供了电路原理图的支持pdf文件。
我将原理图分为四个主要块：
rp2040设置：
在这个模块中，您可以可视化微控制器周围所需的组件，我强烈建议您不要忽略mcu电源线的去耦电容，并使其更靠近pcb设计中的电源引脚（推荐100nf每个电源引脚电容）。
内存芯片：
也许这个微控制器看起来与其他微控制器有点不同，因为它需要一个外部存储芯片来加载程序代码，这就是我使用qspi存储芯片的原因（推荐w25q128jvs设备）。
电压调节器：
该mcu需要mcu自身内部产生的1.1v电压和必须通过稳压器从外部提供的3.3v电压，这就是我原理图中稳压器的使用。
usbc：
我收到了几个关于“用于串行编程的usbc连接器的最佳设置是什么”的请求，在这里我使用了typec连接器，因此如果您愿意在您的任何设计设计中使用此连接器，那么您可以按照设置我原理图中的usbc块。
然后我将25个ws2812类型的rgbled串联起来，并配有一些100nf去耦电容。
关于pcb设计，您可以决定您选择的形状，在我的情况下，它是一个立方体形状，这就是为什么所有cube部件都必须具有矩形形状（40毫米x40毫米），您可以选择更大的尺寸，但40x40毫米是合适的尺寸以均匀分布rgbled。
第2步：零件组装
在生产和交付pcb设计后，我需要将电子元件焊接到一个单件的顶部和底部，然后我只在五件的底部焊接rgbled，总共有六件创建立方体形状。我使用了与pcb一起订购的模板，这将有助于在pcb点上均匀分布焊膏。
可能你们中的一些人不熟悉pcb组装，您可以订购由您选择的任何pcb制造商完全组装的设计，此处我已经添加了项目中的gerber文件bom和p&p文件。（gerber可以点击下载）
我使用热板组装立方体部件，由于我的热板温度低，我使用了低温焊膏。
注意：完成组装后不要忘记清洁组装板上的助焊剂
拾取和放置文件.csv
bom文件.csv
第3步：代码准备
使用这款rp2040mcu的最大优势是您可以通过arduinoide对其进行编程（除了其便宜的价格），所以我搬到了arduinoide并带来了neopixel库，它允许我探索一些预设的api来控制ws2812led通过一个输出引脚，是的，这是使用这些rgbled类型的积极点，您可以将它们串联在一起并通过单个输出控制它们（意味着仅使用一个引脚控制150个led）。
我创建了一些轻动画并通过一些功能对它们进行排序，然后我通过板管理器将raspberrypipico板添加到我的ide，因为这个raspberry板具有与我正在使用的相同的mcu。
您可以通过下面的文件下载我在cube上运行的代码。
注意：第一次运行时，当您通过usb连接板时，板不会出现在arduino的端口列表中，但只需单击上传，它将接受代码，然后它将出现在端口列表中
led_cube_rp2040.ino
第4步：cad设计
组装好立方体后，我们必须将它们连接在一起以完成立方体形状，我设计了一个组装辅助工具并3d打印了它来帮助我实现立方体碎片的组装（查看随附的图像，粉红色的立方体）
然后，我使用solidworks为cube设计了一个很好的支架，我将在组装后放置我的cube。
设计零件的所有stl文件都可供下载。
rp2040立方体组装辅助工具.stl
支架part1.stl
展台part2.stl
展台part3.stl
第5步：组装和测试
由于我们制作的pcb设计有一个用于vdd、vss、din和dout的侧引脚，因此我们可以使用这些侧引脚将立方体块连接在一起，如下所示：
vdd----》vdd
vss----》vss
dout----》din
然后通过将一块的一个串行侧连接到下一块的din侧来继续其他部分
注意：
第一块是有微控制器的。然后，我在3d打印支架上添加了一个电源开关和电源插孔连接器，并将电源线连接到我的cube的vdd和vss。
确保您使用的电源适配器能够提供5v和高达2a的电流，因为这些led在全亮度运行时可能会下降高达1.3a。
一旦我打开电源开关，立方体就会发光，我的rgbled就会显示些美妙的彩色动画。
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rp2040设置：
在这个模块中，您可以可视化微控制器周围所需的组件，我强烈建议您不要忽略mcu电源线的去耦电容，并使其更靠近pcb设计中的电源引脚（推荐100nf每个电源引脚电容）。
内存芯片：
也许这个微控制器看起来与其他微控制器有点不同，因为它需要一个外部存储芯片来加载程序代码，这就是我使用qspi存储芯片的原因（推荐w25q128jvs设备）。
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