Raspberry Pi entre dans le monde des microcontrôleurs

Les nouveaux concepteurs de systèmes embarqués ne réalisent peut-être pas cela, mais Raspberry Pi n'est pas connu pour la fabrication de cartes microcontrôleurs. Le célèbre fabricant de matériel embarqué est mieux connu pour ses ordinateurs à carte unique (SBCs) et ses modules informatiques (COMs) destinés aux applications embarquées de production. Tout cela a changé cette semaine.

Il y a environ 48 heures, la Fondation Raspberry Pi a lancé sa première carte microcontrôleur, et nous pouvons officiellement accueillir Raspberry Pi dans le monde de la conception embarquée légère. Mieux encore, la carte est disponible à un excellent prix bas de seulement 4 $, et pourtant, elle embarque une propriété intellectuelle de silicium qui rivalise bien avec d'autres MCU populaires que vous trouverez sur le marché. Si vous attendiez un microcontrôleur Raspberry Pi, le Pico pourrait être votre réponse. Examinons les spécifications pour voir comment ce microcontrôleur Raspberry Pi se mesure à d'autres cartes MCU.

Spécifications du microcontrôleur Raspberry Pi Pico

Tout d'abord, il y a le composant MCU lui-même. Le Pico est conçu autour du MCU RP2040, construit sur un cœur Dual ARM Cortex-M0 et fabriqué avec une technologie de processus de 40 nm. Ce MCU développé sur mesure comprend une régulation programmable intégrée, de la mémoire, une horloge (fonctionnant à 133 MHz) et de nombreux IOs que vous attendriez d'un microcontrôleur Raspberry Pi ou d'une autre carte microcontrôleur. Voici les caractéristiques principales du RP2040:

• Régulateur LDO programmable pour la génération de tension de cœur
• 264 Ko de SRAM intégrée
• Bus QSPI dédié pour jusqu'à 16 Mo de mémoire Flash externe
• Horloge principale et signaux USB générés avec 2 PLL internes
• 30 broches GPIO, incluant 4 ADC
• 2x UART/2x SPI/2x I2C
• Contrôleur USB 1.1 et PHY intégré
• 8 machines à états PIO

En examinant la liste des spécifications, nous ne voyons pas certaines des fonctionnalités intégrées que vous pourriez trouver dans d'autres lignes de produits MCU populaires, mais le RP2040 possède les fonctionnalités dont vous auriez besoin pour commencer à développer des applications embarquées de niveau production. Il y a aussi le connecteur USB-C intégré et le PHY intégré pour se connecter à votre PC pour le flashage. C'est une conception simple, mais elle est très polyvalente avec un faible encombrement.

Un inconvénient est l'absence de Bluetooth, Wifi ou Ethernet sur le module Pico. Pour obtenir ces capacités, vous devrez connecter une carte chapeau externe avec un transceiver intégré (et un connecteur RJ45 pour Ethernet). L'autre option est de profiter des trous en forme de château le long du bord de la carte et de les utiliser pour monter le Pico sur une carte porteuse (plus de détails ci-dessous).

Support de programmation

Le RP2040 peut être programmé en utilisant MicroPython, CircuitPython, ou C/C++. Pour des applications de niveau production nécessitant potentiellement une solution de classe IPC 2, MicroPython est plus utile car il implémente la plupart du langage Python 3 de base, bien qu'il ne dispose pas de toutes les bibliothèques Python standard. Cependant, vous pouvez toujours construire une gamme d'applications avec MicroPython en utilisant des paquets et des bibliothèques open-source. Certains domaines d'application pour le Pico incluent :

• Petits robots ou systèmes électromécaniques
• Automatisation légère industrielle
• Cartes de capteurs environnementaux ou de mouvement

Un autre point qui distingue le MCU RP2040 des autres composants est que la mémoire Flash est hors puce. Certains MCU vous donneront l'option de démarrer à partir d'une mémoire Flash externe via SPI, mais ils dédieront toujours un espace sur la puce pour le flashage. La Flash hors puce est suffisante pour de grandes applications avec un démarrage rapide via QSPI pour des applications professionnelles. À mesure que de nouvelles itérations du module Pico et du MCU RP2040 sont publiées, attendez-vous à des variantes plus puissantes de ce module avec des fonctionnalités supplémentaires sur la puce.

Carte autonome ou module montable ?

À mon avis, ce qui rend le Raspberry Pi Pico intéressant, c'est sa nature montable en surface grâce aux trous métallisés le long du bord de la carte. Le côté arrière n'a pas de composants ni de cuivre exposé, sauf pour 6 points de test, donc le Pico pourrait être monté sur une carte porteuse sur des pads SMD.

Vous pouvez concevoir une carte porteuse et souder le Pico directement sur la carte le long du bord des trous, tout comme vous le feriez pour d'autres modules SMD. Cependant, il existe également une connexion standard par broches le long du bord arrière des trous. Si vous souhaitez une fiabilité bien supérieure, vous pouvez mettre des broches sur le Pico et créer une connexion traversante sur la carte porteuse.

Ce qui est bien avec cette fonctionnalité, c'est qu'elle vous donne l'option d'utiliser soit le style de montage/connexion. Avec le Pico, vous pourriez utiliser la connexion par broches pour le prototypage et immédiatement utiliser les trous métallisés pour attacher le même module Pico à une carte porteuse. D'autres cartes MCU avec des trous métallisés ne vous donnent pas cette option. Il y a aussi des trous de montage dans les quatre coins de la carte Pico, donc elle peut être utilisée avec des entretoises ou montée directement sur un boîtier.

Si vous êtes intéressé par le travail avec des trous métallisés, regardez cette vidéo de Altium Academy:

Avec les outils CAO dans Altium Designer®, vous pouvez facilement créer une empreinte avec des pastilles de soudure pour les trous métallisés sur le Raspberry Pi Pico. Cela facilite l'inclusion d'un microcontrôleur Raspberry Pi ou d'un autre module métallisé dans votre agencement de PCB. Vous serez également en mesure de préparer rapidement vos cartes pour la fabrication et l'assemblage.

Une fois que vous avez créé votre carte, vous pouvez partager vos données de conception sur la plateforme Altium 365®, vous offrant ainsi un moyen facile de travailler avec une équipe à distance et de placer votre carte en fabrication. Nous n'avons fait qu'effleurer la surface de ce qu'il est possible de faire avec Altium Designer sur Altium 365. Vous pouvez consulter la page du produit pour une description plus approfondie des fonctionnalités ou l'un des Webinaires à la Demande.