Microcontrolador Raspberry Pi PICO

Como todos sabemos, Raspberry Pi es una marca muy conocida a nivel mundial por sus famosos mini ordenadores que desde el 29 de febrero de 2012 no han parado de venderse. Sin embargo, en la actualidad tiene otros proyectos interesantes como la creación de sus propios microcontroladores, pues a principios de este año dio a conocer un microcontrolador que ellos diseñaron, el cual esta basado en la arquitectura de procesadores ARM Cortex-M0+ y se le dió el nombre de RASPBERRY Pi PICO.
Por lo que en esta ocasión veremos cuales son las cualidades de esta nueva tarjeta y porque se ha posicionado como una de las favoritas en tan poco tiempo.

Conociendo Raspberry Pi PICO

Raspberry Pi PICO es una maravilla en miniatura que pone en la palma de la mano tecnología que sustenta casi todo tipo de aplicaciones, desde sistemas básicos de domótica hasta la automatización de ambientes mas complejos de la industria. Ya sea que se esté buscando aprender sobre el lenguaje de programación MicroPython, dar los primeros pasos en computación física o construir un proyecto de hardware, Raspberry Pi Pico y su increíble comunidad apoyará en cada paso del camino.
Aunque el tamaño de esta tarjeta es similar al de una barra de goma de mascar, Raspberry Pi PICO tiene una sorprendente cantidad de potencia gracias al chip ubicado en la parte central: el microcontrolador RP2040.

Esta tarjeta no está diseñada para reemplazar a la tradicional Raspberry Pi, ya que es una clase diferente de dispositivo conocida como computadora de placa única, dado que puede usar su Raspberry Pi para jugar, escribir historias y navegar por la web. Por otra parte, Raspberry Pi PICO está diseñada para proyectos de computación física en los que controla cualquier cosa, desde LED y botones hasta sensores, motores e incluso otros microcontroladores.

Especificaciones

Raspberry Pi PICO (“PICO” para abreviar), tiene pin headers muy similares a los que componen las entradas y salidas de propósito general (GPIO) de una Raspberry Pi, pero mientras que la mayoría de las computadoras Raspberry Pi vienen con los pin headers metálicos físicos ya conectados, RPi PICO no lo hace. La razón de esto es porque nos dan la libertad de colocar pin headers macho o hembra, rectos o de ángulo (dependiendo de la necesidad de cada proyecto).

Es claro que al ser un microcontrolador no va a tener algún tipo de periférico de computadora como USB host, puerto Ethernet o HDMI, pero si tiene un conector micro- USB que nos permitirá conectar nuestra PICO a la PC para programarla así como se observa en la siguiente imagen.

Vista superior e inferior de RPI PICO.

Características técnicas

Ya que hemos visto de manera superficial lo que contiene nuestra PICO, a continuación detallamos algunas características que todo aquel que empiece a utilizar la tarjeta debe conocer para su correcto funcionamiento, así como la definición de cada uno de los pines para una mayor comprensión del microcontrolador.

  • Chip del microcontrolador: RP2040 diseñado por Raspberry pi en Reino Unido
  • Memoria Flash: 2MB
  • Frecuencia de reloj: 133 MHz
  • SRAM: 264K
  • Procesador: ARM Cortex-M0+
  • Interfaces de comunicación: 2-UART, 2-SPI, 2-I2C, 16-PWM
  • Temperatura (C): -20° a 85°
  • Voltaje de operación: 1.8–5.5VCD
  • Puertos de entrada y/o salida digitales (GPIO): 26
  • ADC: 3 Canales – 12bits
  • Programación: Drag-and-drop usando almacenamiento masivo a través de USB
  • Modos: reposo e inactivo para un bajo consumo
  • Sensor de temperatura interno
Pines RPi PICO

Soldando los Pin Headers

Al obtener nuestra Raspberry Pi PICO, notaremos que NO viene con pin headers hembra o macho como sucede en los mini ordenadores Raspberry Pi. Sin embargo, la forma más fácil de usar la PICO es montarla en una protoboard.
Para ello, antes se deberán soldar los pin headers utilizando un cautín, algo de soldadura, una esponja de limpieza y dos tiras de pin headers macho de 20 pines de 2,54 mm.
Si ya tiene una protoboard, puede usarla para facilitar el proceso de soldadura como se ve en la imagen inferior.

A veces, los pin headers de 2,54 mm se proporcionan en tiras de más de 20 pines, si los que tiene son más largos, simplemente cuente 20 pines desde un extremo y mire el plástico entre los pines 20 y 21, verá que tiene una pequeña muesca a cada lado. Este es un punto de ruptura: coloque los headers en ambas manos izquierda y derecha y doble la tira, se romperá limpiamente, dejándolo con una tira de exactamente 20 pines. Si la banda de encabezado restante tiene más de 20 pines, vuelva a hacer lo mismo para tener dos bandas de 20 pines.

Protoboard de apoyo para soldar los pin headers de su PICO.

Después de soldar los pin headers con ayuda del cautín y soldadura convencional de 1mm 0.8mm, ya podemos empezar a desarrollar nuestros proyectos como lo haríamos con cualquier otro microcontrolador, solo recordemos tener listo un cable mini USB para su conexión a la computadora. Cabe mencionar que es compatible con los sistemas operativos mas comerciales como lo son Windows, Mac o Linux.

Programación

A continuación explicaremos el proceso para empezar a programar nuestra PICO, cabe mencionar que se puede realizar con dos tipos de lenguaje de programación como son: C++ y MicroPython.

En esta ocasión, utilizaremos el código de programación en MicroPython que contiene el núcleo principal de instrucciones de Python y una adecuación de códigos para manipular el hardware de nuestro microcontrolador.

Primero, necesitaremos descargar el firmware para la programación de PICO en MicroPython, ya que por default cuando se adquiere la tarjeta PICO no es posible programarla directamente. Para ello nos dirigimos a la pagina de Raspberry Pi en el siguiente link:

https://www.raspberrypi.org/documentation/rp2040/getting-started/#getting-started-with-micropython.

Ya en el sitio oficial, daremos scroll hasta la parte donde nos aparezca las pestañas descritas en la siguiente imagen para descargar el firmware en C++ o MicroPython, aunque como mencionamos anteriormente, el ejemplo que realizaremos será con MicroPython.

Pestaña Micro Python para la descarga del respectivo firmware.

Una vez en la pestaña, procedemos a realizar unos sencillos pasos como a continuación describimos textualmente y con la imagen gif al inferior:


1.- Dar clic en un botón verde que dice “Download UF2 file” para instalar MicroPython más fácilmente.

2.- Mantenga presionado el botón “BOOTSEL” y conecte su RPi PICO al puerto USB de su Raspberry Pi u otra computadora. Suelte el botón “BOOTSEL” después de que su Pico esté conectada.

3.- Se montará como un dispositivo de almacenamiento masivo llamado RPI-RP2.

4.- Arrastre y suelte el archivo MicroPython UF2 en el volumen RPI-RP2. Su RPI Pico se reiniciará.

5.- Ahora está ejecutando MicroPython y puede empezar a programar.

MicroPython

Ahora que ya tenemos la posibilidad de empezar a crear nuestros proyectos, algunos podríamos preguntarnos ¿Qué es MicroPython? y prácticamente es una implementación completa del lenguaje de programación Python versión 3 que se ejecuta directamente en hardware integrado como el caso de Raspberry Pi PICO. Obtiene un indicador interactivo (el REPL) para ejecutar comandos inmediatamente a través de USB Serial y un sistema de archivos incorporado.

Para el caso de nuestra RPI PICO, MicroPython incluye módulos para acceder a hardware específico del chip a bajo nivel y no solo de RPi PICO, sino algunos otros microcontroladores conocidos como Nodemcu o microbit por mencionar algunos.

Si deseas conocer más sobre el tema, te invitamos a leer los siguiente artículos:

Introducción a la electrónica con micro:bit
Programando NodeMCU con MicroPython

Hola Mundo!

Es bien sabido en el mundo de los microcontroladores o la programación en general, que el primer programa para testear que todo funcione bien su nombre es “Hola Mundo!” y en PICO no es la excepción, por lo que a continuación mostraremos como llevarlo a cabo.

Existen muchas herramientas que nos permitirán programar nuestra RPi PICO, pero la mas recomendable es Thonny ya que es un IDE que desarrollo la fundación Raspberry Pi, el cual es de código abierto y cuanta con optimizaciones para instalarse en todo sistema operativo incluyendo en un mini ordenador Raspberry Pi.

Da click aquí para descargar esta herramienta.

En la siguiente imagen, podremos ver rápidamente su apartado de descargas y como luce el IDE al abrir el link.

Página principal del IDE Thonny.

Una vez que se descargo el IDE procedemos a instalarlo, para ello solo bastara con dar click derecho, elegir instalar y dar siguiente como cualquier programa habitual. En este caso debemos tener también conectada nuestra RPi PICO a la PC para que el IDE la reconozca en automático y logremos programarla, de esta manera si todo salió bien deberíamos tener el IDE dividido en dos pantallas que son de arriba hacia abajo, la primera donde se estará creando el código que se cargara a la memoria flash de la RPi PICO y la segunda pantalla (la de abajo), es para el REPL es decir un interprete de MicroPython para ejecutar código sin tener que cargarlo aún a la PICO.

Por default el IDE viene configurado para actuar como un interprete del lenguaje Python en general, por lo que necesitamos cambiar este interprete por el de PICO.

Para ello, nos dirigimos a la barra de menú y seleccionamos herramientas -> opciones y aparecerá una ventana emergente con un par de pestañas de las cuales seleccionaremos “Intérprete”.

Ahora tendremos una lista de opciones de interpretes por lo que elegiremos la opción marcada como MicroPython (Raspberry Pi Pico), también podemos elegir el puerto serial COM de nuestra PICO pero es preferible dejar la opción como < Try detect port automatically > para siempre lo seleccione por nosotros como vemos en la siguiente imagen.

Una vez realizada toda esta configuración, podremos observar que en la ventana de REPL aparece un mensaje señalando que se está usando ahora el interprete de PICO para el microcontrolador RP2040 como se ve a continuación.

IDE Thonny con interprete RPI PICO.

Finalmente en la ventana de edición del código, escribimos un programa para hacer el “Hola mundo!” que en hardware es encender y apagar un led.

El led de color verde que ya viene conectado por default en nuestra tarjeta PICO en el GPIO25, el código se muestra en la siguiente imagen junto con comentarios que explican el mismo, después de escribir el código solo hay que dar click en el botón verde con el triangulo blanco para subir el programa a nuestra PICO.

Captura de pantalla de la ejecución del programa en nuestra PICO.

De esa forma veríamos que el led que viene sobre la placa PICO (como se puede observar en la imagen inferior) empezará a encender y apagar a cada segundo, con esto presente podremos empezar a integrar más componentes a nuestra protoboard y realizar proyectos mas complejos con MicroPython, además de ser un lenguaje de programación con una curva de aprendizaje muy rápida.

Prueba de la conmutación de led de encendido y pagado indefinidamente.

Si estás interesado en conocer más sobre este u otro tema no dudes en escribirnos en los comentarios y seguirnos en nuestras redes sociales para conocer más de las tecnologías mas innovadoras del mundo de la electrónica.


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