Raspberry Pi входит в мир микроконтроллеров

Новые разработчики встроенных систем, возможно, не знают об этом, но Raspberry Pi не известна производством плат микроконтроллеров. Этот известный производитель встроенного оборудования лучше известен одноплатными компьютерами (SBCs) и компьютерами-модулями (COMs) для производственных встроенных приложений. Но на этой неделе все изменилось.

Около 48 часов назад Фонд Raspberry Pi выпустил свою первую плату микроконтроллера, и мы можем официально приветствовать Raspberry Pi в мире легковесного встроенного дизайна. Более того, плата доступна по отличной низкой цене всего в $4, при этом она оснащена силовым IP, который хорошо конкурирует с другими популярными МК, которые вы найдете на рынке. Если вы ждали микроконтроллер от Raspberry Pi, Pico может стать вашим ответом. Давайте рассмотрим характеристики и узнаем, как микроконтроллер Raspberry Pi сравнивается с другими платами МК.

Характеристики микроконтроллера Raspberry Pi Pico

Прежде всего, стоит отметить сам компонент MCU. Pico разработан на основе MCU RP2040, построенного на двухъядерном ARM Cortex-M0 и произведенного по 40-нанометровому технологическому процессу. Этот специально разработанный MCU включает в себя интегрированное программируемое регулирование, память, тактирование (работает на частоте 133 МГц) и множество вводов-выводов, которые вы ожидаете увидеть на микроконтроллере Raspberry Pi или на другой плате микроконтроллера. Вот основные характеристики RP2040:

• Программируемый LDO для генерации основного напряжения
• 264 КБ встроенной SRAM
• Выделенная шина QSPI для подключения до 16МБ внешней Flash-памяти
• Генерация тактового сигнала ядра и сигналов USB с помощью 2 внутренних ФАПЧ
• 30 выводов GPIO, включая 4 АЦП
• 2x UART/2x SPI/2x I2C
• Контроллер USB 1.1 и интегрированный PHY
• 8 машин состояний PIO

Проанализировав список характеристик, мы не видим некоторых интегрированных функций, которые можно найти в других популярных линейках МКУ, но RP2040 обладает всеми необходимыми функциями для начала разработки производственных встраиваемых приложений. Также имеется встроенный разъем USB-C и интегрированный PHY для подключения к ПК для прошивки. Это простой дизайн, но он очень универсален и имеет маленький размер.

Одним из недостатков является отсутствие Bluetooth, Wifi или Ethernet на модуле Pico. Чтобы получить эти возможности, вам нужно будет подключить внешнюю плату расширения с интегрированным трансивером (и соединителем RJ45 для Ethernet). Другой вариант - воспользоваться отверстиями с обжимными контактами вдоль края платы и использовать их для монтажа Pico на несущую плату (подробнее об этом ниже).

Поддержка программирования

RP2040 может быть запрограммирован с использованием MicroPython, CircuitPython или C/C++. Для приложений производственного класса, требующих потенциально решения класса IPC 2, MicroPython является более полезным, поскольку реализует большинство основных возможностей языка Python 3, хотя и без всех стандартных библиотек Python. Тем не менее, вы все еще можете создавать различные приложения с MicroPython, используя пакеты и библиотеки с открытым исходным кодом. Некоторые области применения для Pico включают:

• Маленькие роботы или электромеханические системы
• Легкая промышленная автоматизация
• Платы для экологических или движущихся датчиков

Еще один момент, который выделяет микроконтроллер RP2040 среди других компонентов, это то, что память Flash находится вне чипа. Некоторые микроконтроллеры предлагают возможность загрузки с внешней памяти Flash через SPI, но все равно выделяют некоторое пространство на чипе для записи. Внешняя память Flash достаточна для крупных приложений с быстрой загрузкой через QSPI для профессиональных приложений. По мере выхода новых версий модуля Pico и микроконтроллера RP2040 ожидайте более мощные варианты этого модуля с дополнительными функциями на кристалле.

Отдельная плата или монтажный модуль?

По моему мнению, то, что делает Raspberry Pi Pico интересным, это его возможность монтажа на поверхность благодаря отверстиям с замковым соединением вдоль края платы. На обратной стороне нет компонентов или обнаженной меди, кроме 6 тестовых точек, так что Pico может быть установлен на несущую плату на SMD-площадках.

Вы можете спроектировать носительную плату и припаять Pico непосредственно к ней вдоль края отверстий, так же, как вы бы это делали для других SMD-модулей. Однако также есть стандартное соединение через штыревые разъемы вдоль заднего края отверстий. Если вам нужна гораздо более высокая надежность, вы можете установить штыревые разъемы на Pico и создать сквозное соединение с носительной платой.

Преимущество этой функции заключается в том, что она предоставляет вам возможность использовать любой стиль монтажа/соединения. С Pico вы можете использовать соединение через штыревые разъемы для прототипирования и сразу же использовать отверстия с замковыми выступами для крепления того же модуля Pico к носительной плате. Другие платы MCU с замковыми выступами не предоставляют вам такой возможности. Также на плате Pico есть монтажные отверстия во всех четырех углах, так что ее можно использовать с дистанционными стойками или монтировать непосредственно к корпусу.

Если вас интересует работа с отверстиями с замковыми выступами, посмотрите это видео от Altium Academy:

С помощью инструментов CAD в Altium Designer® вы можете легко создать посадочное место с паяльными площадками для сквозных отверстий на Raspberry Pi Pico. Это упрощает включение микроконтроллера Raspberry Pi или другого модуля с краевыми контактами в вашу плату PCB. Вы также сможете быстро подготовить ваши платы к производству и сборке.

После создания вашей платы, вы можете поделиться данными дизайна на платформе Altium 365®, что дает вам простой способ работать с удаленной командой и отправить вашу плату в производство. Мы только коснулись поверхности того, что возможно сделать с Altium Designer на Altium 365. Вы можете проверить страницу продукта для более подробного описания функций или один из Вебинаров по запросу.