Raspberry Pi Pico

Der Raspberry Pi Pico ist ein Mikrocontroller-Board von der Raspberry Pi Foundation, dass je nach Modell für etwa 4 bis 7 Euro zu haben ist. Oft wird er liebevoll einfach nur „Pico“ genannt. Er hat einige nützliche Funktionen für Steuerungen, wie man es von anderen Mikrocontrollern kennt. Er lässt sich mit MicroPython, C/C++ und Visual Studio Code programmieren. Die Platine hat das Arduino-Nano-Format und lässt sich über eine Micro-USB-Buchse mit Strom versorgen und programmieren.
Der Mikrocontroller ist ein eigens entwickelter RP2040. Zum Speichern des Programmcodes ist ein 2 MByte großer Flash-Speicher vorhanden. Eine Besonderheit, im Vergleich zu anderen Mikrocontrollern, sind die Programmable IOs (PIO), die unabhängig programmierbar sind.

Modelle

  • Raspberry Pi Pico (ursprüngliches Modell)
  • Raspberry Pi Pico H: mit integrierten Pin-Headern
  • Raspberry Pi Pico W: mit WLAN
  • Raspberry Pi Pico WH: mit WLAN integrierten Pin-Headern

Was ist ein Mikrocontroller?

Ein Mikrocontroller ist ein Prozessor, der über zusätzliche analoge und digitale Eingänge und Ausgänge verfügt und für Steuerungsaufgaben vorgesehen ist. Man kann einen Mikrocontroller als vollständigen Computer angesehen. Er ist allerdings kein Universal-Computer, sondern ein Embedded-System. Das heißt, es wird auf die klassische Eingabe über Maus und Tastatur, sowie die Ausgabe auf einem Bildschirm verzichtet.

Unterschied zum Raspberry Pi

Ein Raspberry Pi ist ein Mini-Computer, der ursprünglich für Schüler und Studenten gedacht war. Grundsätzlich ist er auch für Bastler, Maker und Hobby-Elektroniker interessant. Ganz nebenbei kann man damit viel über die grundsätzliche Funktionsweise von Computern, Programmieren und auch Elektronik lernen.

So ein Mikrocontroller, wie der Pico, unterscheidet sich sehr stark von Einplatinencomputern, wie dem Raspberry Pi.
Auf einem Raspberry Pi Pico befindet sich kein Betriebssystem, sondern seine Programm wird direkt auf dem Pico programmiert. Das heißt, ohne eine eigene Software läuft er gar nicht. Er ist dafür gedacht, einzelne Aufgaben zu übernehmen. Typischerweise aus dem Bereich der Steuerung, Regelung und Automation. Dafür verfügt er über zahlreiche analoge und digitale Eingänge und Ausgänge mit unterschiedlichen Funktionen.

Ausstattung

  • Hauptprozessor (CPU): 32-Bit RP2040 Cortex-M0+ Dual-Core-Prozessor mit 133 MHz Taktfrequenz
  • Arbeitsspeicher (RAM): 264 kByte SRAM
  • Programmspeicher: 2 MByte Q-SPI-Flash
  • Micro-USB-Anschluss (USB 1.1) für Stromversorgung (+5V) und Daten (Programmierung)
  • GPIO: 26 GPIOs (+3,3V kompatibel)
  • Debugging: Serial-Wire-Debug-Anschluss (SWD)
  • Schnittstellen: 2 x UART, 2 x I2C, 2 x SPI
  • PWM-Kanäle: 16
  • ADC: 3 x 12 Bit
  • Zusätzlich: Onboard-LED (an Pin 25), Timer mit 4 Alarm-Optionen und Echtzeituhr (RTC)
  • Sensor: Onboard-Temperatursensor
  • Programmierung: MicroPython, C, C++ und weitere

Raspberry Pi Pico mit WLAN

Die Modelle Raspberry Pi Pico W und WH haben zusätzlich zum Mikrocontroller-Chip auch einen Funk-Chip mit WLAN auf dem Board. Damit lässt sich der Pico auch im lokalen Netzwerk betreiben und mit dem Internet verbinden.

Anschlüsse, Schnittstellen und Komponenten

Raspberry Pi Pico

Zentraler Baustein auf dem Board ist der Mikrocontroller RP2040. Daneben gibt es eine Mikro-USB-Buchse zum Verbinden mit einem Computer über ein USB-Kabel. Eine programmierbare LED und ein Temperatursensor sind bereits auf dem Board vorhanden.
Die Platine des Raspberry Pi Pico hat insgesamt 40 Pins. Davon sind 26 Pins für GPIOs mit +3,3 Volt vorgesehen, wovon einige für I2C, SPI, UART, PWM, ADC und Timer programmierbar sind.

GPIO

Raspberry Pi Pico GPIO Belegung

GPIO ist die Abkürzung für General Purpose Input Output. Man bezeichnet damit programmierbare Ein- und Ausgänge für allgemeine Zwecke.
Bei der Beschaltung der GPIOs als Eingang (mit Schalter oder Taster) und Ausgang (mit Leuchtdiode und Transistor) sollten einige Dinge beachtet werden.

Energieversorgung

Die Stromversorgung erfolgt regulär über die Micro-USB-Buchse mit 5 Volt. Desweiteren gibt es viele Möglichkeiten den Pico mit Strom zu versorgen. Der integrierte Spannungswandler unterstützt einen Spannungsbereich von 1,8 bis 5,5 Volt. Somit kann der Pico auch mit einem Akku oder einer Batterie betrieben werden.

Alternativen zum Raspberry Pi Pico

Außer dem Original „Raspberry Pi Pico“ von der Raspberry Pi Foundation gibt es noch weitere Boards mit dem RP2040-Mikrocontroller von anderen Herstellern. Und dann gibt es noch den allseits bekannten Arduino in unbeschreiblich vielen Bauweisen.

Raspberry Pi Pico programmieren

Auf dem Raspberry Pi Pico befindet sich kein Betriebssystem, sondern das Programm muss direkt auf dem Pico gespeichert werden. Er lässt sich mit MicroPython, C/C++ und Visual Studio Code programmieren. Standardmäßig ist der Raspberry Pi Pico für die Programmierung mit C und C++ eingerichtet.
Wenn Du eine andere Programmiersprache verwenden möchtest, dann musst Du eine Datei aus dem Internet herunterladen und auf dem Pico installieren.
Das Schreiben des Programms erfolgt in einer Entwicklungsumgebung. Die Thonny Python IDE wird dazu empfohlen, die es für viele Betriebssysteme gibt.
Das Schreiben eines Programms auf dem Pico erfolgt durch Speichern der Datei auf ein Laufwerk, dass den Pico im Betriebssystem repräsentiert.

Erste Schritte mit dem Raspberry Pi Pico

Der Raspberry Pi Pico ist ein Mikrocontroller, der über keine typischen Eingabe- und Ausgabe-Möglichkeiten verfügt. Das Mikrocontroller-Platine muss mit einem Computer verbunden werden, über den der Pico programmiert werden muss.

  • Computer mit Windows 10 oder höher, macOS oder Linux zum Programmieren (Windows 7 und 8 werden nicht unterstützt)
  • Internet-Zugang zum Herunterladen von Software

Auf dem Raspberry Pi Pico befindet sich kein klassisches Betriebssystem, wie man es von einem Computer kennt. Damit der Pico etwas tut, muss ein Programm geschrieben und auf dem Pico gespeichert werden.
Für Anfänger wird zum Programmieren die Programmiersprache MicroPython und der Thonny-Editor empfohlen. Zuerst sollte man den Thonny-Editor auf dem eigenen Computer installieren und anschließend MicroPython auf dem Raspberry Pi Pico.

Sofort loslegen

Der Raspberry Pi Pico hat auf seiner Platine eine LED und einen Temperatursensor. Ganz ohne externe Beschaltung kann man sofort loslegen und ausprobieren.

10 einfache Experimente für Anfänger zum Nachbauen

Jetzt hast Du einen Raspberry Pi Pico und weist aber noch nicht, was Du damit anstellen kannst. Anfänger und Einsteiger ins Hardware-nahe Programmieren mit dem Raspberry Pi Pico und MicroPython sollten am Anfang kleine Experimente nachbauen, um ein Gefühl für die Möglichkeiten zu bekommen.

10 nützliche Anwendungen und Projekte zum Nachbauen

Was, schon alles ausprobiert? Das glaube ich Dir nicht. Aber wenn Du Lust auf mehr hast, dann versuche Dich doch mal an wirklich nützlichen Anwendungen und Projekten.

Highlights: Elektronik mit dem Raspberry Pi Pico

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Hardware-nahes Programmieren mit dem Raspberry Pi Pico und MicroPython

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