Raspberry Pi entra nel mondo dei microcontrollori

I nuovi progettisti di sistemi embedded potrebbero non esserne a conoscenza, ma Raspberry Pi non è famoso per la produzione di schede microcontrollore. Il rinomato produttore di hardware embedded è più conosciuto per i computer a scheda singola (SBC) e i computer-on-modules (COM) per applicazioni embedded di grado produttivo. Tutto questo è cambiato questa settimana.

Circa 48 ore fa, la Fondazione Raspberry Pi ha rilasciato la sua prima scheda microcontrollore, e possiamo ufficialmente accogliere Raspberry Pi nel mondo del design embedded leggero. Ancora meglio, la scheda è disponibile a un eccellente prezzo basso di soli $4, eppure dispone di IP siliconico che compete bene con altri MCU popolari che troverete sul mercato. Se stavate aspettando un microcontrollore Raspberry Pi, il Pico potrebbe essere la vostra risposta. Scaviamo nelle specifiche e vediamo come questo microcontrollore Raspberry Pi si confronta con altre schede MCU.

Specifiche del Microcontrollore Raspberry Pi Pico

In primo luogo, c'è il componente MCU stesso. Il Pico è progettato attorno all'MCU RP2040, costruito su un core Dual ARM Cortex-M0 e prodotto con un processo a 40 nm. Questo MCU sviluppato su misura include regolazione programmabile integrata, memoria, clock (che funziona a 133 MHz) e molte IO che ci si aspetterebbe su un microcontrollore Raspberry Pi o su altre schede microcontrollore. Ecco le specifiche principali per l'RP2040:

• LDO programmabile per la generazione della tensione di core
• 264 KB di SRAM integrato
• Bus QSPI dedicato per fino a 16MB di memoria Flash esterna
• Generazione dei segnali di clock del core e USB con 2 PLL interni
• 30 pin GPIO, inclusi 4 ADC
• 2x UART/2x SPI/2x I2C
• Controller USB 1.1 e PHY integrato
• 8 macchine a stati PIO

Esaminando l'elenco delle specifiche, non vediamo alcune delle stesse funzionalità integrate che potresti trovare in altre popolari linee di prodotti MCU, ma l'RP2040 ha le caratteristiche di cui avresti bisogno per iniziare a sviluppare applicazioni embedded di grado produttivo. C'è anche il connettore USB-C a bordo e il PHY integrato per collegarsi al PC per il flashing. È un design semplice, ma molto versatile con un ingombro ridotto.

Uno svantaggio è la mancanza di Bluetooth, Wifi o Ethernet sul modulo Pico. Per ottenere queste capacità, sarà necessario collegare una scheda esterna con un trasmettitore integrato (e un connettore RJ45 per Ethernet). L'altra opzione è sfruttare i fori castellati lungo il bordo della scheda e utilizzarli per montare il Pico su una scheda di supporto (maggiori dettagli di seguito).

Supporto alla Programmazione

Il RP2040 può essere programmato utilizzando MicroPython, CircuitPython o C/C++. Per applicazioni di grado produttivo che richiedono una soluzione potenzialmente di Classe IPC 2, MicroPython è più utile poiché implementa la maggior parte del linguaggio Python 3 core, sebbene senza tutte le librerie standard di Python. Tuttavia, è ancora possibile costruire una gamma di applicazioni con MicroPython utilizzando pacchetti e librerie open-source. Alcune aree di applicazione per il Pico includono:

• Piccoli robot o sistemi elettromeccanici
• Automazione industriale leggera
• Schede per sensori ambientali o di movimento

Un altro punto che distingue il MCU RP2040 da altri componenti è che la memoria Flash è esterna al chip. Alcuni MCU ti danno l'opzione di avviare dalla memoria Flash esterna tramite SPI, ma comunque dedicano dello spazio sul chip per il flashing. La Flash esterna è sufficiente per applicazioni di grandi dimensioni con avvio rapido tramite QSPI per applicazioni professionali. Con il rilascio di nuove iterazioni del modulo Pico e del MCU RP2040, ci si può aspettare varianti più potenti di questo modulo con ulteriori funzionalità integrate.

Scheda autonoma o modulo montabile?

A mio parere, ciò che rende interessante il Raspberry Pi Pico è la sua natura montabile in superficie grazie ai fori castellati lungo il bordo della scheda. Il lato posteriore non ha componenti o rame esposto eccetto per 6 punti di test, quindi il Pico potrebbe essere montato su una scheda portante su pad SMD.

Puoi progettare una scheda carrier e saldare direttamente il Pico alla scheda lungo il bordo dei fori, proprio come faresti per altri moduli SMD. Tuttavia, esiste anche una connessione standard a pin lungo il bordo posteriore dei fori. Se desideri una affidabilità molto più elevata, puoi mettere dei pin header sul Pico e creare una connessione passante sulla scheda carrier.

La bellezza di questa caratteristica è che ti dà l'opzione di utilizzare entrambi gli stili di montaggio/connesione. Con il Pico, potresti usare la connessione a pin header per il prototipaggio e immediatamente usare i fori castellati per attaccare lo stesso modulo Pico a una scheda carrier. Altre schede MCU con fori castellati non offrono questa opzione. Ci sono anche fori di montaggio in tutti e quattro gli angoli della scheda Pico, quindi può essere utilizzata con distanziatori o montata direttamente su un involucro.

Se sei interessato a lavorare con i fori castellati, guarda questo video dell'Altium Academy:

Con gli strumenti CAD in Altium Designer®, puoi facilmente creare un footprint con pad di saldatura per i fori castellati sul Raspberry Pi Pico. Questo rende facile includere un microcontrollore Raspberry Pi o altro modulo castellato nel layout del tuo PCB. Sarai anche in grado di preparare rapidamente le tue schede per la produzione e l'assemblaggio.

Una volta creato il tuo circuito, puoi condividere i tuoi dati di progettazione sulla piattaforma Altium 365®, offrendoti un modo semplice per lavorare con un team remoto e avviare la produzione della tua scheda. Abbiamo appena sfiorato la superficie di ciò che è possibile fare con Altium Designer su Altium 365. Puoi consultare la pagina del prodotto per una descrizione delle funzionalità più dettagliata o uno dei Webinar On-Demand.