Raspberry Pi Pico - płytka z mikrokontrolerem Raspberry Silicon RP2040

Opis

Raspberry Pi Pico jest pierwszą płytką zawierającą mikrokontroler zaprojektowany przez fundację Raspberry Pi. Układ, który jest sercem tej płytki został wyposażony w dwa rdzenie ARM Cortex M0+ pracujące z częstotliwością do 133 MHz, 264 kB pamięci RAM oraz 30 portów GPIO. Sam mikrokontroler nie jest wyposażony w pamięć flash, ale na płytce znajduje się zewnętrzna pamięć o pojemności 2 MB podłączona za pomocą interfejsu QSPI. Platforma wspiera popularne języki programowania MicroPython oraz C/C++. Programy można wgrywać do pamięci za pomocą interfejsu USB w trybie pamięci masowej lub korzystając z zewnętrznego programatora obsługującego interfejs SWD.

Kamami jest oficjalnym dystrybutorem minikomputerów Raspberry Pi oraz dedykowanych akcesoriów.

MicroPython

MicroPython jest specjalną wersją języka programowania Python 3, przygotowaną do działania bezpośrednio na systemach wbudowanych takich jak Raspberry Pi Pico. Wersja przygotowana specjalnie dla mikrokontrolera RP2040, wspiera REPL czyli interaktywną powłokę pozwalającą na bieżąco wykonywać skrypty wpisywanie w konsolę oraz oglądać w niej wyniki działania programu. Dzięki tej technologi możliwe jest również zapisywanie programu w pamięci flash.

C/C++

Aby ułatwić programowanie mikrokontrolera RP2040 w języku C/C++ fundacja Raspberry Pi przygotowała oficjalny zestaw narzędzi SDK, który można zintegrować z popularnymi IDE takimi jak Visual Studio Code czy Eclipse. Cały proces konfiguracji środowiska opisany jest w dokumencie Getting started with Raspberry Pi Pico, oraz na portalu Mikrokontroler.pl

Wgrywanie programu przez interfejs USB

Raspberry Pi Pico może być programowane przez interfejs USB na dwa sposoby.

Pierwszy to tryb pamięci masowej USB, aby zaprogramować w ten sposób płytkę należy nacisnąć i przytrzymać przycisk BOOTSEL, a następnie podłączyć płytkę przewodem USB do komputera. Urządzenie zostanie rozpoznane jako pamięć masowa, do której można wgrać program w taki sam sposób, jak kopiuje się pliki na pendriva. Po wgraniu programu mikrokontroler automatycznie się zresetuje i uruchomi wgrany program. Sposób ten nadaje się do wgrywania programów napisanych w C/C++ lub do wgrywania interpretera MicroPythona.

Drugi sposób działa tylko z programami napisanymi w języku MicroPython i wymaga wcześniejszego wgrania interpretera za pomocą pierwszej metody. Metoda ta polega na zapisaniu w pamięci układu programu przesłanego za pomocą REPL.

Programowanie/Debugowanie przez interfejs SWD

Podczas programowania w C/C++ często pojawia się konieczność wielokrotnego testowania programu. Wgrywanie programu przez USB wymaga powtarzania za każdym razem procedury, odłączania płytki od komputera, wciśnięcia przycisku i podłączenia płytki, a następnie znalezienia skompilowanego programu i skopiowania go do pamięci. Całość trwa dość długo, ale na szczęście można to uprościć korzystając z zewnętrznego programatora z interfejsem SWD. Programowanie przez SWD jest znacznie szybsze, wystarczy raz podłączyć programator za pomocą złącza 3-pin i zasilanie np. za pomocą USB i można wgrywać programy bezpośrednio z IDE. Dodatkowo można w ten sposób debugować program i sprawnie znajdować ewentualne błędy w kodzie uruchamiając go linijka po linijce.

Raspberry z Raspberry

Raspberry Pi Pico przystosowane jest do programowania bezpośrednio z Raspberry Pi 4B lub 400. Producent przygotował szczegółowe instrukcje konfiguracji środowisk programistycznych oraz gotowe skrypty konfiguracyjne. Pico może być programowane z minikomputera Raspberry zarówno przez USB jak i przez SWD. Dużą zaletą takiego rozwiązania jest brak konieczności korzystania z zewnętrznego programatora SWD. Porty Pico można podłączyć do portów RPI. Aby zapewnić stabilne połączenie należy podłączać Pico bezpośrednio do minikomputera, skorzystanie z płytki stykowej może wprowadzić zakłócenia.

Dla wykorzystania pełni możliwości środowisk programistycznych, zalecane jest korzystanie z minikomputerów z min. 4 GB pamięci RAM.

Pico z Pico

Fundacja Raspberry Pi przygotowała aplikację Picoprobe pozwalającą zmienić RPI Pico w programator SWD oraz konwerter USB – UART. Dzięki temu można programować RP2040 bez konieczności posiadania programatora SWD, korzystając jedynie z drugiej płytki z mikrokontrolerem RP2040.

Właściwości

• Mikrokontroler RP2040 zaprojektowany przez Raspberry Pi
• Dwa rdzenie ARM Cortex-M0+ z taktowaniem do 133 MHz
• Zewnętrzna pamięć flash: 2 MB
• Pamięć RAM: 264 kB
• Pady umożliwiające przylutowanie złączy goldpin lub bezpośrednie przylutowanie do płytki bazowej
• USB 1.1 działający w trybach Host i Device
• Obsługa trybu niskiego zużycia energii i trybu bezczynności
• Możliwość programowania Drag&Drop w trybie pamięci masowej USB
• Obsługa interfejsu SWD do programowania i debugowania
• Wyprowadzenia 26 GPIO
• Rozbudowane interfejsy komunikacyjne:
  • 2 x SPI
  • 2 x I2C
  • 2 x UART
  • 3 x 12-bit ADC
  • 16 kanałów PWM
• Wbudowany zegar czasu rzeczywistego (RTC)
• Akcelerator liczb zmiennoprzecinkowych
• Czujnik temperatury
• Napięcie zasilania: 1,8 – 5,5 V
• Temperatura pracy: -20°C ~ 85°C (rekomendowana maksymalna temperatura 70°C)
• Wymiary: 51 x 21 mm