Raspberry Pi entra al mundo de los microcontroladores

Los nuevos diseñadores embebidos quizás no se den cuenta de esto, pero Raspberry Pi no es conocido por construir placas de microcontroladores. El renombrado fabricante de hardware embebido es mejor conocido por sus computadoras de placa única (SBCs) y módulos computacionales (COMs) para aplicaciones embebidas de grado de producción. Eso cambió esta semana.

Hace aproximadamente 48 horas, la Fundación Raspberry Pi lanzó su primera placa de microcontrolador, y podemos dar oficialmente la bienvenida a Raspberry Pi al mundo del diseño embebido ligero. Aún mejor, la placa está disponible a un excelente precio bajo de solo $4, sin embargo, cuenta con IP de silicio que compite bien con otros MCUs populares que encontrarás en el mercado. Si has estado esperando un microcontrolador Raspberry Pi, el Pico puede ser tu respuesta. Vamos a profundizar en las especificaciones y ver cómo este microcontrolador Raspberry Pi se compara con otras placas MCU.

Especificaciones del Microcontrolador Raspberry Pi Pico

En primer lugar, está el componente MCU en sí. El Pico está diseñado en torno al MCU RP2040, construido sobre un núcleo Dual ARM Cortex-M0 y fabricado en el nodo de proceso de 40 nm. Este MCU desarrollado a medida incluye regulación programable integrada, memoria, sincronización (funcionando a 133 MHz) y abundantes IOs que esperarías en un microcontrolador Raspberry Pi u otra placa de microcontrolador. Aquí están las especificaciones principales para el RP2040:

• LDO programable para generación de voltaje central
• 264 KB de SRAM integrado
• Bus QSPI dedicado para hasta 16MB de memoria Flash externa
• Reloj central y señales USB generadas con 2 PLL internos
• 30 pines GPIO, incluyendo 4 ADCs
• 2x UART/2x SPI/2x I2C
• Controlador USB 1.1 e PHY integrado
• 8 máquinas de estado PIO

Revisando la lista de especificaciones, no vemos algunas de las mismas características integradas que podrías encontrar en otras populares líneas de productos MCU, pero el RP2040 tiene las características que necesitarías para comenzar a desarrollar aplicaciones embebidas de grado de producción. También está el conector USB-C a bordo y el PHY integrado para conectar a tu PC para la programación. Es un diseño simple, pero muy versátil con un pequeño tamaño.

Una desventaja es la falta de Bluetooth, Wifi o Ethernet en el módulo Pico. Para obtener estas capacidades, necesitarás conectar una placa externa con un transceptor integrado (y un conector RJ45 para Ethernet). La otra opción es aprovechar los agujeros castellados a lo largo del borde de la placa y usar estos para montar el Pico en una placa portadora (más sobre esto a continuación).

Soporte de Programación

El RP2040 se puede programar usando MicroPython, CircuitPython o C/C++. Para aplicaciones de grado de producción que requieren una solución potencialmente de Clase 2 de IPC, MicroPython es más útil ya que implementa la mayoría del lenguaje central de Python 3, aunque sin todas las bibliotecas estándar de Python. Sin embargo, aún puedes construir una gama de aplicaciones con MicroPython usando paquetes y bibliotecas de código abierto. Algunas áreas de aplicación para el Pico incluyen:

• Pequeños robots o sistemas electromecánicos
• Automatización ligera industrial
• Placas de sensores ambientales o de movimiento

Otro punto que distingue al MCU RP2040 de otros componentes es que la memoria Flash está fuera del chip. Algunos MCUs te darán la opción de arrancar desde una memoria Flash externa a través de SPI, pero aún así dedicarán algo de espacio en el chip para el flasheo. La Flash fuera del chip es suficiente para aplicaciones grandes con arranque rápido a través de QSPI para aplicaciones profesionales. A medida que se lancen nuevas iteraciones del módulo Pico y del MCU RP2040, espera variantes más potentes de este módulo con características adicionales en el chip.

¿Placa independiente o módulo montable?

En mi opinión, lo que hace interesante al Raspberry Pi Pico es su naturaleza montable en superficie gracias a los agujeros castellados a lo largo del borde de la placa. El lado posterior no tiene componentes ni cobre expuesto, excepto por 6 puntos de prueba, por lo que el Pico podría montarse en una placa portadora sobre almohadillas SMD.

Puedes diseñar una placa base y soldar el Pico directamente a la base a lo largo del borde de los agujeros, justo como lo harías con otros módulos SMD. Sin embargo, también hay una conexión estándar de cabecera de pines a lo largo del borde trasero de los agujeros. Si quieres una fiabilidad mucho mayor, puedes poner cabeceras de pines en el Pico y crear una conexión pasante en la placa base.

Lo bueno de esta característica es que te da la opción de usar cualquiera de los estilos de montaje/conexión. Con el Pico, podrías usar la conexión de cabecera de pines para prototipos e inmediatamente usar los agujeros castellados para adjuntar el mismo módulo Pico a una placa base. Otras placas MCU con agujeros castellados no te dan esta opción. También hay agujeros de montaje en las cuatro esquinas de la placa Pico, por lo que se puede usar con separadores o montada directamente en una carcasa.

Si estás interesado en trabajar con agujeros castellados, mira este video de Altium Academy:

Con las herramientas CAD en Altium Designer®, puedes crear fácilmente un footprint con almohadillas de soldadura para los agujeros castellados en el Raspberry Pi Pico. Esto facilita la inclusión de un microcontrolador Raspberry Pi u otro módulo castellado en tu diseño de PCB. También podrás preparar rápidamente tus placas para la fabricación y el ensamblaje.

Una vez que hayas creado tu placa, puedes compartir tus datos de diseño en la plataforma Altium 365®, lo que te ofrece una manera fácil de trabajar con un equipo remoto y colocar tu placa en fabricación. Solo hemos arañado la superficie de lo que es posible hacer con Altium Designer en Altium 365. Puedes consultar la página del producto para una descripción de las características más en profundidad o uno de los Seminarios Web Bajo Demanda.