Raspberry Pi Entra no Mundo dos Microcontroladores

Novos projetistas de sistemas embarcados talvez não saibam disso, mas a Raspberry Pi não é conhecida por construir placas de microcontroladores. O renomado fabricante de hardware embarcado é mais conhecido por computadores de placa única (SBCs) e módulos computacionais (COMs) para aplicações embarcadas de nível de produção. Isso tudo mudou esta semana.

Há cerca de 48 horas, a Fundação Raspberry Pi lançou sua primeira placa de microcontrolador, e podemos oficialmente dar as boas-vindas à Raspberry Pi ao mundo do design embarcado leve. Melhor ainda, a placa está disponível a um excelente preço baixo de apenas $4, mas conta com IP de silício que compete bem com outros MCUs populares que você encontrará no mercado. Se você estava esperando por um microcontrolador Raspberry Pi, o Pico pode ser a sua resposta. Vamos analisar as especificações e ver como este microcontrolador Raspberry Pi se compara a outras placas MCU.

Especificações do Microcontrolador Raspberry Pi Pico

Em primeiro lugar, há o componente MCU em si. O Pico é projetado em torno do MCU RP2040, construído sobre um núcleo Dual ARM Cortex-M0 e fabricado no nó de processo de 40 nm. Este MCU desenvolvido sob medida inclui regulação programável integrada, memória, clock (funcionando a 133 MHz) e muitas IOs que você esperaria em um microcontrolador Raspberry Pi ou outra placa de microcontrolador. Aqui estão as especificações principais para o RP2040:

• LDO programável para geração de tensão de núcleo
• 264 KB de SRAM integrado
• Ônibus QSPI dedicado para até 16MB de memória Flash externa
• Relógio do núcleo e sinais USB gerados com 2 PLLs internos
• 30 pinos GPIO, incluindo 4 ADCs
• 2x UART/2x SPI/2x I2C
• Controlador USB 1.1 e PHY integrado
• 8 máquinas de estado PIO

Olhando através da lista de especificações, não vemos algumas das mesmas características integradas que você poderia encontrar em outras linhas de produtos MCU populares, mas o RP2040 tem os recursos de que você precisaria para começar a desenvolver aplicações embarcadas de nível de produção. Há também o conector USB-C integrado e PHY para conexão com seu PC para programação. É um design simples, mas muito versátil com um pequeno tamanho.

Uma desvantagem é a falta de Bluetooth, Wifi ou Ethernet no módulo Pico. Para obter essas capacidades, você precisará conectar uma placa externa com um transceptor integrado (e um conector RJ45 para Ethernet). A outra opção é aproveitar os furos castelados ao longo da borda da placa e usá-los para montar o Pico em uma placa de suporte (mais sobre isso abaixo).

Suporte à Programação

O RP2040 pode ser programado usando MicroPython, CircuitPython ou C/C++. Para aplicações de nível de produção que requerem uma solução potencialmente de Classe 2 da IPC, o MicroPython é mais útil, pois implementa a maioria da linguagem Python 3, embora sem todas as bibliotecas padrão do Python. No entanto, você ainda pode construir uma variedade de aplicações com MicroPython usando pacotes e bibliotecas de código aberto. Algumas áreas de aplicação para o Pico incluem:

• Pequenos robôs ou sistemas eletromecânicos
• Automação industrial leve
• Placas de sensores ambientais ou de movimento

Outro ponto que diferencia o MCU RP2040 de outros componentes é que a memória Flash é externa. Alguns MCUs oferecem a opção de inicialização a partir de memória Flash externa via SPI, mas ainda reservam algum espaço no chip para gravação. A Flash externa é suficiente para grandes aplicações com inicialização rápida via QSPI para aplicações profissionais. À medida que novas iterações do módulo Pico e do MCU RP2040 forem lançadas, espere por variantes mais potentes deste módulo com recursos adicionais integrados.

Placa Autônoma ou Módulo Montável?

Na minha opinião, o que torna o Raspberry Pi Pico interessante é sua natureza montável em superfície, graças aos furos castelados ao longo da borda da placa. O lado de trás não possui componentes ou cobre exposto, exceto por 6 pontos de teste, então o Pico poderia ser montado em uma placa de transporte em pads SMD.

Você pode projetar uma placa de suporte e soldar o Pico diretamente nela ao longo da borda dos furos, assim como faria com outros módulos SMD. No entanto, também existe uma conexão padrão de pinos ao longo da borda traseira dos furos. Se você deseja uma confiabilidade muito maior, pode colocar pinos no Pico e criar uma conexão através do furo na placa de suporte.

O que é interessante sobre essa característica é que ela oferece a opção de usar qualquer estilo de montagem/conexão. Com o Pico, você poderia usar a conexão de pinos para prototipagem e imediatamente usar os furos castelados para fixar o mesmo módulo Pico a uma placa de suporte. Outras placas MCU com furos castelados não oferecem essa opção. Há também furos de montagem nos quatro cantos da placa Pico, então ela pode ser usada com espaçadores ou montada diretamente em um invólucro.

Se você está interessado em trabalhar com furos castelados, assista a este vídeo da Altium Academy:

Com as ferramentas CAD em Altium Designer®, você pode facilmente criar uma footprint com pads de solda para os furos castelados no Raspberry Pi Pico. Isso facilita a inclusão de um microcontrolador Raspberry Pi ou outro módulo castelado no layout da sua PCB. Você também será capaz de preparar rapidamente suas placas para fabricação e montagem.

Uma vez que você tenha criado sua placa, você pode compartilhar seus dados de design na plataforma Altium 365®, oferecendo uma maneira fácil de trabalhar com uma equipe remota e colocar sua placa em fabricação. Nós apenas arranhamos a superfície do que é possível fazer com o Altium Designer no Altium 365. Você pode verificar a página do produto para uma descrição de recursos mais aprofundada ou um dos Webinars Sob Demanda.