Zephyr 中 Adafruit Metro RP2350 板卡支持详解：硬件特性、设备树配置与烧录调试

Zephyr 中 Adafruit Metro RP2350 板卡支持详解：硬件特性、设备树配置与烧录调试

【免费下载链接】zephyrPrimary Git Repository for the Zephyr Project. Zephyr is a new generation, scalable, optimized, secure RTOS for multiple hardware architectures.项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/ze/zephyr

本文基于 Zephyr 仓库中 Adafruit Metro RP2350 的板卡文档与配套实现文件，完整讲解该板卡在 Zephyr 中的定位、硬件资源清单、支持的功能子系统、设备树（DTS）引脚映射与 Flash 分区设计、默认内核配置，以及基于 OpenOCD / probe-rs / UF2 的编程调试方式。读完后你可以直接使用west build -b adafruit_metro_rp2350/rp2350b/m33构建固件，并理解该板卡当前 Zephyr 支持的能力边界与限制。

板卡概览与当前支持范围

Adafruit Metro RP2350 是 Adafruit Metro 系列中第二块采用 Raspberry Pi Pico 家族芯片的开发板（第一块为 RP2040 版本）。它围绕 Raspberry Pi RP2350 芯片组织硬件，主打 Arduino 外形兼容（pinout 兼容）以及更大的板载空间与调试端口，适合需要额外 GPIO、存储和调试接口的开发项目。

Zephyr 仓库中的板卡定义位于boards/adafruit/metro_rp2350/目录，官方板卡文档为 doc/index.rst。板卡的机器标识符（board identifier）为：

adafruit_metro_rp2350/rp2350b/m33

其中rp2350b为 SoC，m33表示 Cortex-M33 核心。Kconfig.adafruit_metro_rp2350 中通过select SOC_RP2350B_M33将板卡与具体的 SoC 配置绑定。

官方文档明确列出了两条当前限制，选型与开发时需要特别注意：

• Zephyr 构建仅支持 RP2350B 的 Cortex-M33 核心。RP2350 内部还带有一个 Hazard3 标量核心（即rp2350b中的非 M33 核心），但 Zephyr 目前不为其提供构建目标；
• 与其他 RP2040/RP2350 设备一样，Zephyr 尚不支持在第二个核心上运行代码，即双核 SMP 场景暂不可用。

硬件资源

根据板卡文档的 Hardware 一节，Metro RP2350 的主要硬件资源如下：

• RP2350 主芯片：150 MHz 时钟，3.3 V 逻辑电平；
• 16 MB QSPI Flash，用于程序存储；
• 37 个可用 GPIO：23 个位于 socket/SPI 排针，12 个位于 HSTX 端口，另有 2 个用于 USB Host；其中 6 个可作模拟输入；
• Micro SD 卡座：默认按 SPI 接口接线，另引出额外引脚供进阶用户做 SDIO 接线（Arduino/Python 生态中同样没有现成的 SDIO 代码，属于超前的硬件配置）；
• 5V Buck 变换器：TPS563201，输入 6~17 V DC，输出最大 2 A；
• 板载RGB NeoPixel与23 号用户 LED；
• Stemma QT 端口：I2C 外设与传感器接口；
• 22 针 3 通道差分 HSTX FPC 端口：Pinout 与 Raspberry Pi 5 兼容，可快速实现 DVI 视频输出，也可视作 12 个额外的 GPIO；
• 板边Reset 与 Boot 按键；
• Pico Probe 调试端口：3 针 JST SH 兼容；
• USB Type-C供电与数据接口；
• 5.5 mm / 2.1 mm DC 插座（6~17 V DC 供电），带独立的直流电源通断开关；
• RX/TX 跳线开关：用于交换 D0 与 D1 的 UART 引脚位置；
• USB Host 引出焊盘：带可控 5 V 供电与 D+/D-，可 bitbang 出 USB Host；
• GPIO 编号与经典 Arduino 引脚编号一致，仅 GPIO 12、13 例外（这两个引脚被 HSTX 连接占用）。

板卡的量化规格记录在 adafruit_metro_rp2350_rp2350b_m33.yaml 中，其中flash: 16384（KB，即 16 MB）与ram: 520（KB）与文档中"16 MB Flash、528 KB RAM"的描述对应（Zephyr 可见的 SRAM 计为 520 KB），支持的编译工具链为zephyr与gnuarmemb两套。

支持的功能子系统

板卡 YAML 中supported字段声明了该机器目标当前声明支持的功能：

这些声明与设备树中实际使能的节点一一对应（见下节），可互相印证。

设备树：引脚映射、外设使能与 Flash 分区

板级设备树 adafruit_metro_rp2350_rp2350b_m33.dts 按 Zephyr 板级 DTS 惯例组合三部分内容：SoC 公共特性（raspberrypi/rpi_pico/rp2350b.dtsi）、核心配置（m33.dtsi）与板级覆盖。其中值得关注的板级内容包括：

控制台与 Shell

chosen { zephyr,sram = &sram0; zephyr,flash = &flash0; zephyr,console = &uart0; zephyr,shell-uart = &uart0; zephyr,code-partition = &code_partition; };

控制台与 Zephyr Shell 均挂在uart0uart0` 上，默认波特率 115200：

&uart0 { current-speed = <115200>; status = "okay"; pinctrl-0 = <&uart0_default>; };

同时板级文件末尾用arduino_serial: &uart0 {}和arduino_i2c: &i2c0 {}两个标签节点，把 UART0/I2C0 暴露成 Arduino 风格的别名，方便按 Arduino 引脚习惯使用。

Arduino 引脚兼容映射

板卡的核心卖点是 Arduino 引脚编号兼容。DTS 中通过arduino-header-r3连接器节点把经典 Arduino 引脚号映射到 RP2350 的 GPIO 上：

arduino_header: connector { compatible = "arduino-header-r3"; #gpio-cells = <2>; gpio-map-mask = <0xffffffff 0xffffffc0>; gpio-map-pass-thru = <0 0x3f>; gpio-map = <ARDUINO_HEADER_R3_A0 0 &gpio0_hi 9 0>, ... <ARDUINO_HEADER_R3_D12 0 &gpio0 22 0>, <ARDUINO_HEADER_R3_D13 0 &gpio0 23 0>, <ARDUINO_HEADER_R3_D14 0 &gpio0 16 0>, <ARDUINO_HEADER_R3_D15 0 &gpio0 17 0>; };

可以看到模拟引脚 A0~A5 映射到gpio0_hi的 9~14 号脚，数字引脚 D2~D11 直接对应 GPIO2~11，而 D12/D13 因原 GPIO12/13 被 HSTX 占用，改映到 GPIO22/23，D14/D15 映到 GPIO16/17——这与文档"除 GPIO 12、13 外 GPIO 编号与 Arduino 一致"的说明完全吻合。

模拟连接器arduino_adc则把 A0~A5 映射到 RP2350 的 ADC 通道 1~6（GPIO41~46）：

arduino_adc: analog-connector { compatible = "arduino,uno-adc"; #io-channel-cells = <1>; io-channel-map = <0 &adc 1>, /* A0 = GPIO41 = ADC1 */ ... <5 &adc 6>; /* A5 = GPIO46 = ADC6 */ };

应用代码因此可以按"Arduino 模拟引脚号"取 ADC 通道，而不必关心底层通道编号。

板载 LED 与 NeoPixel

• 用户 LED 使用 GPIO23，低电平点亮（GPIO_ACTIVE_LOW），别名为led0；
• 板载 RGB NeoPixel 通过 PIO 状态机驱动，节点挂在pio1下：

pio-ws2812 { compatible = "worldsemi,ws2812-rpi_pico-pio"; pinctrl-0 = <&pio1_ws2812_default>; bit-waveform = <3>, <3>, <4>; ws2812: ws2812 { gpios = <&gpio0 25 GPIO_ACTIVE_HIGH>; chain-length = <1>; color-mapping = <LED_COLOR_ID_GREEN LED_COLOR_ID_RED LED_COLOR_ID_BLUE>; reset-delay = <280>; frequency = <800000>; }; };

即 WS2812 信号走 GPIO25、800 kHz 波形、GRB 颜色序，别名为led-strip，可直接配合 Zephyr 的led_strip子系统使用。

PIO 软 SPI（SD 卡座等）

由于 SD 卡座走的是与 HSTX 相邻的引出引脚，板级文件用 PIO 实现了 SPI 控制器（raspberrypi,pico-spi-pio），片选、时钟、MOSI、MISO 分别为 GPIO10（低有效）、13、11、12：

arduino_spi: pio0_spi0 { compatible = "raspberrypi,pico-spi-pio"; clocks = <&clocks RPI_PICO_CLKID_CLK_SYS>; cs-gpios = <&gpio0 10 GPIO_ACTIVE_LOW>; clk-gpios = <&gpio0 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>; sdo-gpios = <&gpio0 11 GPIO_ACTIVE_HIGH>; sdi-gpios = <&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>; pinctrl-0 = <&pio0_spi0_default>; };

注意 GPIO10/13 同时出现在 Arduino 数字引脚映射中（D10/D11），实际使用时需避免功能冲突。

16 MB QSPI Flash 分区

Flash 控制器节点声明了 16 MB 空间并切出两个分区：

&flash0 { reg = <0x10000000 DT_SIZE_M(16)>; ranges = <0x0 0x10000000 DT_SIZE_M(16)>; partitions { image_def: partition@0 { label = "image_def"; reg = <0x00000000 0x100>; read-only; }; code_partition: partition@100 { label = "code-partition"; reg = <0x100 (DT_SIZE_M(16) - 0x100)>; read-only; }; }; };

前 0x100 字节保留给 image definition block（实际块更小，但链接器会把向量表放在更大的对齐偏移处），其余全部作为code-partition供固件使用。chosen中的zephyr,code-partition指向它，配合默认配置中的CONFIG_USE_DT_CODE_PARTITION=y，链接阶段直接从设备树读取分区布局，无需在链接脚本里硬编码。

引脚复用（pinctrl）配置

板级引脚复用定义在 adafruit_metro_rp2350-pinctrl.dtsi，包含五个功能组：

这与 Pico 1 的默认引脚映射保持一致——文档 Connections and IOs 一节明确说明"The default pin mapping is unchanged from the Pico 1"，因此可直接参考boards/raspberrypi/rpi_pico板卡文档中的引脚表来排线。

默认内核配置

板级默认配置 adafruit_metro_rp2350_rp2350b_m33_defconfig 很小，只开了构建与运行所必需的项：

CONFIG_BUILD_OUTPUT_HEX=y CONFIG_BUILD_OUTPUT_UF2=y CONFIG_CLOCK_CONTROL=y CONFIG_CONSOLE=y CONFIG_GPIO=y CONFIG_RESET=y CONFIG_SERIAL=y CONFIG_UART_CONSOLE=y CONFIG_UART_INTERRUPT_DRIVEN=y CONFIG_USE_DT_CODE_PARTITION=y

要点：

• 默认同时产出HEX 与 UF2两种镜像——UF2 可经 USB BOOT 模式（按住 BOOTSEL 或触发双启动）直接拷贝进 Flash，HEX 则供 OpenOCD/probe-rs 烧写；
• UART 控制台使用中断驱动收发；
• 代码分区布局取自设备树（CONFIG_USE_DT_CODE_PARTITION）。

另外 Kconfig.defconfig 将CONFIG_USB_SELF_POWERED默认为n，即 USB 默认按总线供电处理——因为该板经 USB Type-C 取电，这一默认值使 USB Device 驱动与板子实际电源拓扑保持一致。

编程与调试

与 RP2040/RP2350 设备族一致，SWD 接口可用于编程与调试。板卡文件 board.cmake 为west flash注册了三类 runner：

1. OpenOCD（默认调试器假定为 CMSIS-DAP 接口，可通过RPI_PICO_DEBUG_ADAPTER变量覆盖）：

   board_runner_args(openocd --cmd-pre-init "source [find interface/${RPI_PICO_DEBUG_ADAPTER}.cfg]") board_runner_args(openocd --cmd-pre-init "source [find target/rp2350.cfg]") board_runner_args(openocd --cmd-pre-init "set_adapter_speed_if_not_set 5000")

   其中set_adapter_speed_if_not_set是板卡自带的 Tcl 过程，定义在 support/openocd.cfg：若 adapter speed 尚未设置则设为 5000 kHz，与 Raspberry Pi 官方 Debug Probe 文档推荐的速率一致（因为树莓派的 OpenOCD 分叉不会在接口配置中设定该值）。

2. probe-rs：board_runner_args(probe-rs "--chip=RP235x")，即用 probe-rs 的 RP235x 芯片描述。
3. UF2：board_runner_args(uf2 "--board-id=RP2350")，配合boards/common/uf2.board.cmake提供的 UF2 拷贝流程，使用板 IDRP2350。

典型工作流：west build -b adafruit_metro_rp2350/rp2350b/m33 <应用目录>生成 zephyr.elf/hex/uf2；接好 Pico Probe（3 针 JST SH 的 SWD 端口）后执行west flash --runner openocd或west flash --runner probe-rs，不走调试器时则触发 BOOTSEL 模式后west flash --runner uf2。

参考与延伸阅读

• 板卡官方文档：doc/index.rst（Overview、Hardware、Supported Features、Programming and Debugging）
• 板级设备树与引脚复用：adafruit_metro_rp2350_rp2350b_m33.dts、adafruit_metro_rp2350-pinctrl.dtsi
• 板卡元数据与默认配置：adafruit_metro_rp2350_rp2350b_m33.yaml、adafruit_metro_rp2350_rp2350b_m33_defconfig
• 烧录/调试 runner 配置：board.cmake、support/openocd.cfg
• Pico 1 引脚映射参考：boards/raspberrypi/rpi_pico板卡文档（本板默认引脚映射与其一致）

总结：Metro RP2350 在 Zephyr 中是一个以 RP2350B + Cortex-M33 为目标的板卡，提供 16 MB Flash、520 KB 可见 SRAM、Arduino 兼容引脚映射、UART/I2C/ADC/PWM/GPIO/PIO-SPI 等常用子系统与 UF2/OpenOCD/probe-rs 三条烧录路径；开发时需牢记当前仅支持单核（Cortex-M33）构建这一限制。

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