Raspberry Pi Pico: инструкция, программирование на MicroPython / C++ и документация

Используйте платформу Raspberry Pi Pico для создания электронных гаджетов, метеостанций, роботов и других изобретений. Плата программируется на языке MicroPython или C++ и отлично подойдёт как начинающим мейкерам, так и опытным разработчикам.

Платформа Raspberry Pi Pico поставляется в двух вариантах исполнения:

• Плата Pico с ножками пригодится для разработки и прототипирования устройств на макетной плате.
• Плата Pico без ножек для установки в самых труднодоступных местах.

Рассмотрим программирование Raspberry Pi Pico на языке MicroPython с помощью ПК на OS Windows.

1. Запишите загрузчик MycroPython в плату Raspberry Pi Pico.
2. Скачайте и настройте Thonny Python IDE.
3. На этом всё, можно смело переходить к примерам работы.

Рассмотрим несколько примеров работы программирования Pico на MicroPython.

Для начала мигнём встроенным светодиодом LED на 25 пине.

• Raspberry Pi Pico (с ногами)
• Кабель USB (A — Micro USB)

raspberry-pi-pico-example-micropython-blink.py

# Библиотека для работы с пинами ввода-вывода
from machine import Pin
# Библиотека для работы с временем
import time
 
# Светодиод в режим выхода на 25 пине
led = Pin(25, Pin.OUT)
 
while True:
    # Зажигаем светодиод
    led.value(1)
    # Ждём 1 секунду
    time.sleep(1)
    # Гасим светодиод
    led.value(0)
    # Ждём 1 секунду
    time.sleep(1)

После запуска скрипта, светодиод начнёт мигать раз в секунду.

Главная фишка Пико — возможность программируемого ввода-вывода через блоки PIO, на которых можно реализовать произвольный интерфейс. В следующем примере заставим Pico рулить светодиодами WS2812.

• Raspberry Pi Pico (с ногами)
• Кабель USB (A — Micro USB)
• Breadboard Half
• Светодиодная матрица WS2812B 4×4
• Соединительные провода «папа-папа»

Для работы примера скачайте и установите библиотеку MicroPython Neopixel Pi Pico.

raspberry-pi-pico-example-micropython-ws2812-rainbow.py

# Библиотека для работы с временем
import time
# Библиотека для работы со светодиодами WS2812
from neopixel import Neopixel
 
# Номер пина, к которому подключена матрица WS2812
led_pin = 11
# Количество светодиодов
led_count = 16
 
# Создаём объект для работы со светодиодной матрицей
strip = Neopixel(led_count, 0, led_pin, "GRB")
 
# Создаём фиксированные цвета
red = (255, 0, 0)
green = (0, 255, 0)
blue = (0, 0, 255)
off = (0, 0, 0)
 
colors = (red, green, blue, off)
 
# Устанавливаем яркость светодиодов
# Диапазон значений от 0 до 255
strip.brightness(40)
 
while True:
    # Перебираем цвета
    for color in colors:
        # Перебираем светодиоды
        for i in range(led_count):
            #Выставляем цвет светодиода
            strip.set_pixel(i, color)
            # Ждём 100 мс
            time.sleep(0.1)
            # Обновляем изменения
            strip.show()

После прошивки управляющей платформы, вы увидите заполнение по очереди каждого светодиода матрицы из красного, зелёного и синего цветов.

• Raspberry Pi Pico (с ногами)
• Кабель USB (A — Micro USB)
• Breadboard full
• Текстовый дисплей 16×2 (Troyka-модуль)
• Соединительные провода «папа-папа»

Для работы примера скачайте и установите библиотеку MicroPython ST7032

raspberry-pi-pico-example-micropython-lcd-1602.py

# Библиотека для работы с пинами ввода-вывода
from machine import Pin, I2C
# Библиотека для работы дисплеем на чипе ST7032
from ST7032 import ST7032
 
# Номер пина, к которому подключена подсветка дисплея
lcd_led_pin = 11
# Пин подсветки в режим выхода
lcd_led = Pin(lcd_led_pin, Pin.OUT)
# Включаем подсветку
lcd_led.value(1)
 
# Создаём I²C соединение
i2c=I2C(0, scl=Pin(1), sda=Pin(0), freq=100000)
# Создаём объект для работы с дисплеем
lcd = ST7032(i2c)
 
# Очищаем экран
lcd.clear()
# Устанавливаем контрастность
lcd.setContrast(15)
 
# Устанавливаем курсор в колонку 0, строку 0
lcd.setCursor(0, 0)
lcd.print('Hello, world!')
# Устанавливаем курсор в колонку 0, строку 1
lcd.setCursor(0, 1)
lcd.print('Pico chip RP2040')

После прошивки управляющей платформы, на дисплее отобразится приветствующий текст.

Рассмотрим программирование Raspberry Pi Pico на языке C++ в среде Arduino IDE с помощью ПК на OS Windows.

1. Запишите загрузчик Arduino в плату Raspberry Pi Pico.
2. Скачайте и установите Arduino IDE.
3. По умолчанию среда Arduino IDE настроена только на AVR-платы. Для работы с платформой Raspberry Pi Pico — добавьте в менеджере плат поддержку платформ Arduino Mbed OS RP2040 Boards.
4. В Arduino IDE выберите плату Raspberry Pi Pico: Инструменты Плата Arduino Mbed OS RP2040 Boards Raspberry Pi Pico
5. В Arduino IDE выберите COM-порт: Инструменты Порт COMx, где x — номер текущего порта.
6. Это значит всё получилось и можно смело переходить к примерам работы.

Рассмотрим несколько примеров работы программирования Pico на C++ через Arduino IDE.

Для начала мигнём встроенным светодиодом LED на 25 пине.

raspberry-pi-pico-example-arduino-blink.ino

// Даём имя встроенному светодиоду на 25 пине
constexpr uint8_t LED_PIN = 25;
 
void setup() {
  // Настраиваем пин со светодиодом в режим выхода
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}
 
void loop() {
  // Зажигаем светодиод
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  // Ждём 1 секунду
  delay(1000);
  // Гасим светодиод 
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  // Ждём 1 секунду
  delay(1000);
}

После прошивки скетча, светодиод начнёт мигать раз в секунду.

Главная фишка Пико — возможность программируемого ввода-вывода через блоки PIO, на которых можно реализовать произвольный интерфейс. В следующем примере заставим Pico рулить светодиодами WS2812.

• Raspberry Pi Pico (с ногами)
• Кабель USB (A — Micro USB)
• Breadboard Half
• Светодиодная матрица WS2812B 4×4
• Соединительные провода «папа-папа»

Для работы примера скачайте и установите библиотеку Adafruit NeoPixel.

raspberry-pi-pico-example-arduino-ws2812-rainbow.ino

// Библиотека для работы со светодиодами WS2812
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
 
// Номер пина, к которому подключена матрица WS2812
constexpr uint8_t LED_PIN = 11;
 
// Количество светодиодов в матрице
constexpr uint8_t LED_COUNT = 16;
 
// Создаём объект для работы со светодиодной матрицей
Adafruit_NeoPixel matrix = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
 
void setup() {
  // Инициализация матрицы
  matrix.begin();
  // Устанавливаем яркость светодиодов
  // Диапазон значений от 0 до 255
  matrix.setBrightness(40);
}
 
void loop() {
  // Заполняем матрицу по сегментам «бегущий огонь» красного цвета
  colorWipe(matrix.Color(255, 0, 0), 100);
  // Заполняем матрицу по сегментам «бегущий огонь» зелёного цвета
  colorWipe(matrix.Color(0, 255, 0), 100);
  // Заполняем матрицу по сегментам «бегущий огонь» синего цвета
  colorWipe(matrix.Color(0, 0, 255), 100);
  // Гасим матрицу по сегментам «бегущая тень»
  colorWipe(matrix.Color(0, 0, 0), 100);
}
 
// Функция заполнения каждого сегмента
void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {
  for (uint16_t i = 0; i < matrix.numPixels(); i++) {
    // Заполняем текущий сегмент выбранным цветом
    matrix.setPixelColor(i, c);
    matrix.show();
    // Ждём
    delay(wait);
  }
}

После прошивки управляющей платформы, вы увидите заполнение по очереди каждого светодиода матрицы из красного, зелёного и синего цветов.

• Raspberry Pi Pico (с ногами)
• Кабель USB (A — Micro USB)
• Breadboard Full
• Текстовый дисплей 16×2 (Troyka-модуль)
• Соединительные провода «папа-папа»

Для работы примера скачайте и установите библиотеку TroykaTextLCD.

raspberry-pi-pico-example-arduino-lcd-1602.ino

// Библиотека для работы с дисплеем
#include <TroykaTextLCD.h>
 
// Номер пина, к которому подключена подсветка дисплея
constexpr uint8_t LCD_LED_PIN = 15;
 
// Создаём объект I²C и передаём ему номера пинов SDA и SCL
MbedI2C i2c(0, 1);
// Создаём объект для работы с дисплеем
// передаём ему объект I²C, I²C-адрес и пин подсветки
TroykaTextLCD lcd(&i2c, 0x3E, LCD_LED_PIN);
 
 
void setup() {
  // Устанавливаем количество столбцов и строк экрана
  lcd.begin(16, 2);
  // Устанавливаем контрастность в диапазоне от 0 до 63
  lcd.setContrast(45);
  // Устанавливаем яркость в диапазоне от 0 до 255
  lcd.setBrightness(255);
  // Устанавливаем курсор в колонку 0, строку 0
  lcd.setCursor(0, 0);
  // Печатаем первую строку
  lcd.print("Hello, world!");
  // Устанавливаем курсор в колонку 0, строку 1
  lcd.setCursor(0, 1);
  // Печатаем вторую строку
  lcd.print("Pico chip RP2040");
}
 
void loop() {
}

После прошивки управляющей платформы, на дисплее отобразится приветствующий текст.

1. Включите плату в режиме загрузчика.
2. Перетяните файл с прошивкой методом Drag-and-drop в устройство Flash-накопителя с именем RPI-RP2.
   1. Загрузчик для Arduino IDE
   2. Загрузчик для MicroPython.
3. Переподключите питание на плате.

Raspberry Pi Pico поддерживает два метода загрузки: штатный режим и режим загрузчика.

Платформа загружается с внешней Flash-памяти, распаянной на плате Raspberry Pi Pico. В диспетчере устройств OS Windows плата отображается как виртуальный COM-порт с именем Устройство с последовательным интерфейсом USB.

Активация режима происходит простым подключением плате по USB.

Платформа загружается с внутренней памяти микроконтроллера RP2040. В диспетчере устройств OS Windows плата отображается как съёмный накопитель с именем RPI-RP2. Режим служит для загрузки прошивки в формате UF2 простым перемещением файла с одного носителя на другой.

Активация режима происходит с помощью кнопки BOOTSEL:

1. Зажмите кнопку BOOTSEL.
2. Подключите плату к компьютеру по USB.
3. Отпустите кнопку BOOTSEL.

Платформа Pi Pico выполнена на чипе собственной разработки RP2040 от компании Raspberry Pi Foundation. Кристалл содержит двухъядерный процессор на архитектуре ARM Cortex M0+ с тактовой частотой до 133 МГц. На RP2040 также расположились часы реального времени, датчик температуры и оперативная память на 264 КБ.

Внешняя Flash-память распаяна на отдельном чипе W25Q16JVUXIQ объёмом 2 МБ.

Разъём USB Micro предназначен для прошивки и питания платформы Raspberry Pi Pico. Для подключения к ПК понадобится кабель USB (A — Micro USB).

Пользовательский светодиод на 25 пине микроконтроллера. При задании значения высокого уровня светодиод включается, при низком – выключается.

На плате расположен универсальный преобразователь питания SMPS (Switch Mode Power Supply) на чипе RT6150-33GQW, который обеспечивает питание микроконтроллера RP2040 и другой логики платы.

Диапазон входного напряжения — от 1,8 до 5,5 вольт: при низком входном напряжении регулятор поднимет питание до 3,3 вольт, а при высоком — понизит до 3,3 вольт. Максимальный выходной ток 800 мА. Выходное напряжение с регулятора можно снять с пина 3V3(OUT).

На плате Pi Pico расположена кнопка, которая служит для перевода платформы в режим загрузчика.

• Микроконтроллер: RP2040
• Ядро: 2× ARM Cortex-M0+ (32 бита)
• Тактовая частота: 133 МГц
• Flash-память: 2 МБ
• SRAM-память: 264 КБ
• Контакты ввода-вывода: 26
• Контакты с АЦП: 3
• Разрядность АЦП: 12 бит
• Контакты с ШИМ: 16
• Разрядность ШИМ: 16 бит
• Контакты с программируемым PIO: 8
• Каналы DMA: 12
• Аппаратные интерфейсы:
  • 2× UART
  • 2× I²C
  • 2× SPI
  • 2× PIO
• Встроенные периферийные устройства:
  • Часы реального времени (RTC)
  • Датчик температуры
• Напряжение логических уровней: 3,3 В
• Входное напряжение питания:
  • Через USB: 5 В
  • Через пин VSYS: 1,8–5,5 В
• Габариты платы (без ног): 52,7×21×3,6 мм
• Габариты платы (с ногами): 52,7×21×12,3 мм

• Raspberry Pi Pico (без ног)
• Raspberry Pi Pico (с ногами)

• Подключение и настройка Arduino IDE
• Добавление платы Raspberry Pi Pico в Arduino IDE
• Подключение и настройка Thonny Pyhon IDE
• Запись загрузчика в Raspberry Pi Pico

• Векторное изображение Raspberry Pi Pico (без ног)
• Векторное изображение Raspberry Pi Pico (с ногами)
• Документация на плату Raspberry Pi Pico в Arduino IDE.
• Getting Started на Raspberry Pi Pico
• Datasheet на Raspberry Pi Pico
• Datasheet на микроконтроллер RP2040