Raspberry Piがマイクロコントローラーの世界に参入

新しい組み込みデザイナーは気づかないかもしれませんが、Raspberry Piはマイクロコントローラーボードを製造していることで知られているわけではありません。この著名な組み込みハードウェアメーカーは、生産グレードの組み込みアプリケーション用のシングルボードコンピュータ（SBC）やコンピュータオンモジュール（COM）でより知られています。しかし、今週すべてが変わりました。

約48時間前、Raspberry Pi Foundationは初のマイクロコントローラーボードをリリースし、軽量組み込みデザインの世界にRaspberry Piを正式に迎え入れることができました。さらに良いことに、このボードはたったの$4という優れた低価格で提供されており、市場で見つかる他の人気のMCUと競合するシリコンIPを搭載しています。Raspberry Piのマイクロコントローラーを待っていたなら、Picoがあなたの答えかもしれません。このRaspberry Piマイクロコントローラーが他のMCUボードとどのように比較されるか、スペックを詳しく見てみましょう。

Raspberry Pi Picoマイクロコントローラースペック

まず第一に、MCUコンポーネント自体があります。Picoは、デュアルARM Cortex-M0コアを搭載し、40nmプロセスノードで製造されたRP2040 MCUを中心に設計されています。このカスタム開発されたMCUには、統合されたプログラマブルレギュレーション、メモリ、クロッキング（133 MHzで動作）、Raspberry Piマイクロコントローラーや他のマイクロコントローラーボードに期待される多くのIOが含まれています。RP2040の主要な仕様は次のとおりです：

• コア電圧生成用プログラマブルLDO
• オンチップSRAM 264KB
• 最大16MBの外部フラッシュメモリ用に専用のQSPIバス
• 2つの内部PLLによって生成されるコアクロックとUSB信号
• 4つのADCを含む30のGPIOピン
• 2x UART/2x SPI/2x I2C
• USB 1.1コントローラーと統合PHY
• 8つのPIOステートマシン

仕様リストを見てみると、他の人気のあるMCU製品ラインで見られるような統合機能のいくつかは見当たりませんが、RP2040には製品グレードの組み込みアプリケーションの開発を始めるのに必要な機能が備わっています。また、PCに接続してフラッシングするためのオンボードUSB-Cコネクタと統合PHYもあります。シンプルな設計ですが、小さなフットプリントで非常に多用途です。

Picoモジュールの欠点の一つは、Bluetooth、Wifi、Ethernetが搭載されていないことです。これらの機能を得るためには、統合トランシーバー（およびイーサネット用のRJ45コネクタ）を搭載した外部のハットボードを接続する必要があります。もう一つの選択肢は、ボード端に沿って配置されたキャステレーションホールを利用し、これらを使用してPicoをキャリアボードに取り付けることです（以下で詳しく説明します）。

プログラミングサポート

RP2040は、MicroPython、CircuitPython、またはC/C++を使用してプログラムすることができます。IPCクラス2ソリューションが求められる生産グレードのアプリケーションには、MicroPythonがより有用です。これはPython 3のコア言語のほとんどを実装していますが、すべての標準Pythonライブラリは含まれていません。しかし、オープンソースのパッケージやライブラリを使用して、MicroPythonでさまざまなアプリケーションを構築することができます。Picoのアプリケーションエリアには以下のようなものがあります：

• 小型ロボットや電気機械システム
• 軽工業オートメーション
• 環境またはモーションセンサーボード

RP2040 MCUを他のコンポーネントと区別するもう一つのポイントは、フラッシュメモリがチップ外にあることです。一部のMCUはSPI経由で外部フラッシュメモリからのブートオプションを提供しますが、フラッシング用にチップ上にいくらかのスペースを専用にします。チップ外フラッシュは、QSPI経由での高速ブートを伴う大規模アプリケーションにとって十分です。PicoモジュールとRP2040 MCUの新しいイテレーションがリリースされるにつれて、追加のオンダイ機能を備えたこのモジュールのより強力なバリアントが登場することを期待してください。

スタンドアロンボードまたは取り付け可能モジュール？

私の意見では、Raspberry Pi Picoを興味深いものにしているのは、ボードエッジに沿ったキャステレーションホールのおかげで表面実装が可能な性質です。裏面には6つのテストポイントを除いてコンポーネントや露出した銅がないため、PicoはSMDパッドにキャリアボードに取り付けることができます。

キャリアボードを設計し、他のSMDモジュールのように、穴の端に沿ってPicoを直接キャリアにはんだ付けすることができます。しかし、穴の背面の端には標準のピンヘッダ接続もあります。もっと高い信頼性を求める場合は、Picoにピンヘッダを取り付け、キャリアボードにスルーホール接続を作成することができます。

この機能の良い点は、どちらの取り付け/接続スタイルも使用できるオプションを提供してくれることです。Picoを使用する場合、プロトタイピングにピンヘッダ接続を使用し、すぐにキャステレーションホールを使用して同じPicoモジュールをキャリアボードに取り付けることができます。キャステレーションホールを持つ他のMCUボードでは、このオプションを提供していません。また、Picoボードの四隅には取り付け穴があり、スタンドオフを使用するか、直接エンクロージャに取り付けることができます。

キャステレーションホールの取り扱いに興味がある場合は、Altium Academyのこのビデオをご覧ください：

Altium Designer®のCADツールを使用すると、Raspberry Pi Picoのキャステレーション穴に対応するはんだパッドを持つフットプリントを簡単に作成できます。これにより、Raspberry Piマイクロコントローラーや他のキャステレーションモジュールをPCBレイアウトに簡単に含めることができます。また、製造と組み立ての準備を迅速に行うこともできます。

ボードを作成したら、Altium 365®プラットフォーム上で設計データを共有できます。これにより、リモートチームと簡単に作業を進めたり、ボードを製造に移行させたりする方法が提供されます。Altium DesignerとAltium 365でできることは、これまでに触れたことの表面をかすめただけです。より詳細な機能説明やオンデマンドウェビナーのいずれかを、製品ページで確認できます。