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하드웨어 부품 목록 (BOM)

Xylolabs RP2350 전체 하드웨어 센서 노드의 부품 목록이다.

핵심 부품

# 부품 품번 설명 인터페이스 수량 구매
1 MCU RP2350 Raspberry Pi Pico 2, 듀얼 Cortex-M33 @ 150MHz, 520KB SRAM - 1 Raspberry Pi
2 오디오 ADC PCM1860QDBTRQ1 2채널 24비트 96kHz/192kHz I2S 오디오 ADC (Texas Instruments) I2S + I2C 1 DigiKey
3 마이크 WM-61A 일렉트릿 콘덴서 마이크, -35dBV 감도 (Panasonic) 아날로그 2 -
4 배터리 MOSFET BSS84 P채널 MOSFET, -50V, -0.13A (ON Semiconductor) GPIO + ADC 1 DigiKey
5 환경 센서 SEN0385 (CHT832X) 방수형 온습도 센서 (DFRobot) I2C 1 DigiKey
6 가속도계 ADXL345BCCZ 3축 +/-16g, 13비트, 프로그래밍 가능 데이터 레이트 (Analog Devices) SPI 1 DigiKey
7 LTE 모뎀 BG770A LTE Cat-M1 / NB-IoT 모뎀 (TESSOL) UART AT 1 TESSOL
8 USIM - LTE Cat-M1 USIM 카드 (통신사별) - 1 Naver

수동 부품

# 부품 값 패키지 수량 용도
9 커플링 캐패시터 1uF 0402/0603 세라믹 (X7R) 2 마이크 신호 AC 커플링 + VINL2 기준 바이패스
10 바이어스 저항 2.2kohm 0402/0603 1 MICBIAS 전류 제한 (WM-61A용)
11 전압 분배 R1 100kohm 0402/0603 1 배터리 전압 분배기 (상측)
12 전압 분배 R2 100kohm 0402/0603 1 배터리 전압 분배기 (하측)
13 I2C 풀업 4.7kohm 0402/0603 2 I2C0 SDA/SCL 풀업 (브레이크아웃 보드에 포함될 수 있음)

커넥터 및 액세서리

# 부품 설명 수량 용도
14 LTE 안테나 LTE Cat-M1 / NB-IoT 안테나 1 BG770A 외장 안테나 (U.FL 커넥터)
15 U.FL 케이블 U.FL to SMA 피그테일 1 안테나 연결 (SMA 안테나 사용 시)
16 배터리 3.7V LiPo, 2000mAh 이상 1 전원 공급
17 인클로저 IP65 방수 1 야외 배치용 (선택사항)

핀 배치 (RP2350)

PCM1860 I2S 오디오 ADC:
  BCK  (비트 클록)    -> GPIO14 (PIO0)
  LRCK (워드 셀렉트)  -> GPIO15 (PIO0)
  DOUT (데이터 출력)  -> GPIO16 (PIO0)
  SDA  (I2C 제어)    -> GPIO4  (I2C0)
  SCL  (I2C 제어)    -> GPIO5  (I2C0)

CHT832X 환경 센서:
  SDA  -> GPIO4  (I2C0, PCM1860과 버스 공유)
  SCL  -> GPIO5  (I2C0, PCM1860과 버스 공유)

ADXL345 가속도계:
  CS   -> GPIO17
  CLK  -> GPIO18 (SPI0 SCK)
  MOSI -> GPIO19 (SPI0 TX)
  MISO -> GPIO20 (SPI0 RX)

BSS84 배터리 모니터:
  Gate -> GPIO21 (활성화, P채널이므로 액티브 LOW)
  ADC  -> GPIO26 (ADC0, 전압 분배기 출력)

BG770A LTE 모뎀:
  TX   -> GPIO0  (UART0 TX)
  RX   -> GPIO1  (UART0 RX)
  PWR  -> GPIO22 (전원 키, 2초 토글하여 부팅)

배선도

                            RP2350 (Pico 2)
                     +---------------------------+
                     |                           |
    BG770A TX  <---|  GPIO0  (UART0 TX)        |
    BG770A RX  --->|  GPIO1  (UART0 RX)        |
                     |                           |
    I2C0 SDA  <---->|  GPIO4  (I2C0 SDA)  ------+--> PCM1860 SDA
    I2C0 SCL  <---->|  GPIO5  (I2C0 SCL)  ------+--> PCM1860 SCL
                     |                    |      +--> CHT832X SDA
                     |                    +------+--> CHT832X SCL
                     |                           |
    PCM1860 BCK  <---|  GPIO14 (PIO0)            |
    PCM1860 LRCK <---|  GPIO15 (PIO0)            |
    PCM1860 DOUT --->|  GPIO16 (PIO0)            |
                     |                           |
    ADXL345 CS   <---|  GPIO17                   |
    SPI0 CLK     <---|  GPIO18 (SPI0 SCK)        |
    SPI0 MOSI    <---|  GPIO19 (SPI0 TX)         |
    SPI0 MISO    --->|  GPIO20 (SPI0 RX)         |
                     |                           |
    BSS84 Gate   <---|  GPIO21                   |
    BG770A PWR  <---|  GPIO22                   |
                     |                           |
    Battery ADC  --->|  GPIO26 (ADC0)            |
                     +---------------------------+

마이크 신호 경로

                 2.2kohm            1uF 커플링 캡
MICBIAS (pin22) ---/\/\/--- WM-61A(+) ----||---- PCM1860 VINL1 (pin 1)
                            WM-61A(-) ---- GND
                                           1uF 바이패스 캡
                            PCM1860 VINL2 (pin 2) ----||---- GND
                            (기준 접지)
  • MICBIAS (PCM1860 핀 22)는 WM-61A 일렉트릿 콘덴서 마이크에 2.5V 바이어스 전압을 공급한다
  • 2.2kohm 저항은 바이어스 전류를 약 1mA로 제한한다 (WM-61A에 안전한 수준)
  • 1uF 커플링 캐패시터는 DC를 차단하고 AC 오디오 신호만 VINL1으로 통과시킨다
  • VINL2 바이패스 캐패시터는 싱글엔드 입력의 안정적인 기준 접지를 제공한다
  • WM-61A 감도: -35dBV (일반적), 주파수 응답: 20Hz-16kHz

배터리 모니터링 회로

VBAT ----[R1 100kohm]----+----[R2 100kohm]---- GND
                          |
                     BSS84 Drain ----> GPIO26 (ADC0)
GPIO21 -----------> BSS84 Gate
VBAT -------------> BSS84 Source
  • BSS84 P채널 MOSFET: 게이트 LOW = ON (도통), 게이트 HIGH = OFF
  • 전압 분배기: 2:1 비율 (동일한 100kohm 저항)
  • 측정 순서: MOSFET 활성화 -> 10ms 대기 -> ADC 읽기 -> MOSFET 비활성화
  • 전력 절약: MOSFET이 측정하지 않을 때 분배기를 분리 (전류 소비 ~0)
  • 전압 계산: V_bat = ADC_raw * 3.3 / 4096 * 2.0
  • ADC 범위: 0-3.3V 입력 -> 0-6.6V 배터리 전압 측정 범위

전력 예산

부품 활성 전류 슬립 전류 동작 주기
RP2350 30mA N/A 연속
PCM1860 15mA - 연속 (오디오)
WM-61A x2 <1mA - 연속 (MICBIAS 전원)
CHT832X 1.5mA (측정) 0.5uA 1초마다 15ms
ADXL345 140uA 0.1uA 100Hz 연속
BSS84 회로 ~33uA 0uA 30초마다 10ms
BG770A 220mA (TX) 3uA (PSM) 배치당 약 2초
합계 (활성) ~270mA - -
합계 (평균) ~50mA - PSM 및 배칭 적용 시

2000mAh LiPo 배터리 예상 수명: 약 40시간 (연속), 약 3일 (PSM 적용).

인터페이스 요약

버스 장치 속도 비고
I2C0 (GPIO4/5) PCM1860 (0x48), CHT832X (0x44) 400kHz 공유 버스, 4.7kohm 풀업
SPI0 (GPIO17-20) ADXL345 5MHz Mode 3 (CPOL=1, CPHA=1)
UART0 (GPIO0/1) BG770A 115200 AT 명령 인터페이스
ADC0 (GPIO26) BSS84 전압 분배기 - 12비트, 3.3V 기준
PIO0 (GPIO14-16) PCM1860 I2S 6.144MHz BCK 96kHz * 32비트 * 2채널

관련 문서