W dniu dzisiejszym na rynek trafiają trzy nowe moduły z rodziny Raspberry Pi Pico, a więc płytki uruchomieniowe wyposażone w mikrokontroler RP2040. Wśród nowych produktów znajdziemy przede wszystkim moduł Pico W, wyposażony w funkcję komunikacji bezprzewodowej. Oprócz tego do oferty trafiają moduły Pico H, a więc płytki z fabrycznie przylutowanymi złączami rozszerzeń i JTAG.

Za łączność bezprzewodową na płytce odpowiada układ Infineon CYW43439. Pozwala na obsługę komunikacji Wi-Fi IEEE 802.11b/g/n, a także Bluetooth 5.2 w paśmie 2,4 GHz. Aktualnie moduł Pico jest w stanie obsłużyć jedynie sieć Wi-Fi. Układ obsługuje szyfrowanie WPA3, a także dostęp SoftAP dla do czterech klientów.

Moduł korzysta z anteny wbudowanej na płytce, licencjonowanej przez ABRACON (niegdyś ProAnt). Komunikacja z mikrokontrolerem RP2040 przebiega za pomocą interfejsu SPI.

Cały układ sterujący komunikacją Wi-Fi, wraz z elementami towarzyszącymi (jak np. kwarc) są pokryte uziemionym ekranem, który pomaga izolować moduł przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.

Z powodu niewielkiej liczby wyprowadzeń RP2040, część wyprowadzeń sterujących moduł Wi-Fi jest dzielone z innymi funkcjami. Więcej informacji na ten temat znajdziesz w dokumentacji płytki.

Z kolei pełna dokumentacja układu znajduje się na stronie Infineon.

Rys. 1. Raspberry Pi Pico W – moduł bezprzewodowy

Mikrokontroler RP2040 – serce płytek Pico

Podobnie jak w przypadku pierwszego modułu, nowe produkty zawierają mikrokontroler RP2040 zaprojektowany przez samą Fundację Raspberry Pi. Układ oferuje dwa rdzenie ARM Cortex M0+ z maksymalnym taktowaniem 133 MHz, a także 264 kB pamięci RAM. Obsługuje zewnętrzną pamięć Flash z interfejsem QSPI o pojemności do 16 MB. Układ wyposażono w 30 GPIO, z czego 4 mogą pracować w trybie analogowym, 16 z modulacją PWM, a 8 w trybie PIO. Dzięki temu mikrokontroler może emulować np. interfejs przesyłania obrazu DVI/HDMI. Do komunikacji z RP2040 mogą posłużyć dwa interfejsy komunikacyjne UART, dwa SPI, a także dwa I2C. Można je przypisać do różnych portów. Obecny jest również interfejs USB 1.1 który może pracować w trybie Host, Device i pamięci masowej z obsługą UF2, co pozwala na programowanie metodą Drag&Drop. Układ można programować w języku C/C++ lub microPython.

Same mikrokontrolery RP2040 można zakupić osobno w sklepie Kamami.pl

Ponadto, podobnie jak w oryginalnej płytce, dysponujemy także pamięcią Flash o pojemności 2 MB. Wbudowane złącze microUSB służy do zasilania modułu, transmisji danych oraz do programowania pamięci Flash. Dodatkowo, płytkę wyposażono w 3-pinowy port ARM Serial Wire Debug (SWD) służący do programowania i debugowania kodu na mikrokontrolerze. Na złącze rozszerzeniowe wyprowadzono 26 wielofunkcyjnych pinów GPIO pracujących z poziomem logicznym 3,3 V. Wśród nich 23 może działać tylko cyfrowo, natomiast 3 pozostałe można skonfigurować jako wejścia przetwornika ADC.

Rys. 2. Rozkład wyprowadzeń płytek z serii Raspberry Pi Pico

Sam moduł Pico W ma identyczne wymiary (51 x 21 mm) oraz rozkład złącz i wyprowadzeń, co poprzednik. Właściwie jedyną zmianą jest obecność modułu bezprzewodowego, anteny, a także niewielkie różnice w rozkładzie komponentów. Poniżej można obejrzeć jak wyglądają obie płytki.

Rys. 3. Raspberry Pi Pico oraz Pico W

Raspberry Pi Pico H – moduły z przylutowanym złączem

Wraz z premierą Pico W, na rynek trafiają także płytki Pico H. Są to generalnie warianty tradycyjnego Raspberry Pi Pico z przylutowanymi już złączami szpilkowymi oraz złączami SWD do debugowania. Złącza rozszerzeń są połączone plastikowymi poprzeczkami, co sprawi, że będą bardziej stabilne niż tradycyjne złącza szpilkowe. Z kolei do portu SWD dolutowano złącze JST. Efekt można obejrzeć na poniższych fotografiach.

Rys. 4. Raspberry Pi Pico H – złącze rozszerzeń od dołu płytki

Rys. 5. Raspberry Pi Pico H – widoczne złącze JST na porcie SWD

Certyfikacja

Podobnie jak inne produkty Raspberry Pi, nowe produkty trafiają na rynek z certyfikacją CE oraz FCC, a więc na teren Europy i Ameryki Północnej. To znacząco ułatwi oczywiście stosowanie modułów we oraz proces zdobywania certyfikacji przez własne urządzenia wprowadzane na rynek. Fundacja przewiduje, że w ciągu trzech miesięcy nowe płytki ukończą proces certyfikacji również na inne rynki na terenie Ameryki Południowej, Azji oraz Afryki. Więcej informacji na stronie https://pip.raspberrypi.com/

Programowanie płytki

Wraz z płytką Raspberry Pi Pico producent wydał także zestaw narzędzi Pico SDK umożliwiający programowanie mikrokontrolera RP2040. Pakiet zawiera funkcje wysokiego poziomu umożliwiające łatwą obsługę funkcji sprzętowych mikrokontrolera, takich jak wyprowadzenia GPIO, interfejsy UART, SPI czy I2C, przerwania, interfejs USB oraz wiele innych. Zestaw funkcji jest dostępny w języku C/C++ oraz MicroPython – specjalnej implementacji Pythona służącej do programowania mikrokontrolerów.

Oprócz samej biblioteki i pakietu narzędzi Fundacja Raspberry Pi opublikowała także zestaw przykładów prezentujących sposób użycia najważniejszych funkcji układu takich, jak interfejsów układu, timerów, a także podziału pracy pomiędzy dwa rdzenie. Zarówno pakiet Pico SDK, jak i zestaw przykładów są dostępne na portalu github.

Dokładny opis instalacji oprogramowania oraz pakietu SDK wraz z zestawem przykładów opisano w artykule Płytka Raspberry Pi Pico z mikrokontrolerem Raspberry Pi RP2040

Od jakiegoś czasu płytki Pico można także programować w środowisku Arduino. Dostępne są pakiety BSP obsługujące płytki z RP2040 i procedura obsługi jest standardowa jak dla wszystkich płytek z nietypowymi układami. Pakiet BSP do obsługi Pico W prawdopodobnie ukaże się krótko po premierze.

Podsumowanie

Po premierze Raspberry Pi Pico na rynku zaczęły pojawiać się różne płytki z układem RP2040, produkowane przez producentów tradycyjnie związanych z platformą Raspberry Pi lub Arduino. Zawierały one mniej lub więcej peryferiów połączonych z mikrokontrolerem. Wydaje się, że moduł Pico W z komunikacją bezprzewodową to krok w dobrą stronę. Umożliwi on amatorom zapoznanie się ze sposobem obsługi Wi-Fi na mikrokontrolerach, a także pozwoli stosować Pico w sieciach inteligentnych czujników, np. w Smart Home. Jest to również kolejny krok w rozwoju platformy RP2040, która być może stanie się coraz bardziej przekonywującym wyborem dla projektantów.

Nowe płytki Pico W oraz Pico H można kupić w sklepie internetowym Kamami.pl, który jest oficjalnym dystrybutorem Raspberry Pi w Polsce