Raspberry Pi Pico: Onboard-LED blinken lassen

Elektronik macht immer dann am meisten Spaß, wenn es blinkt und blitzt. Aber bitte nicht zu viel davon. Wenn es zu sehr blitzt, dann ist es meistens kaputt. Deshalb beschränken wir uns sicherheitshalber auf das Blinken einer Leuchtdiode.

Damit eine LED blinkt oder blitzt gibt es in der Elektronik ein paar Grundschaltungen. Die folgenden Programmcodes ersetzen die Funktion dieser elektronischen Schaltungen. Die Leuchtdiode wird per Software gesteuert, was uns viele Möglichkeiten der Steuerung eröffnet, während wir bei einer elektronischen Schaltung auf deren Funktion beschränkt bleiben.
Mit MicroPython lässt sich das Blinken der Onboard-LED mit wenigen Zeilen erledigen.

Dabei gibt es nicht nur einen Weg, wie man die Onboard-LED zum Blinken bringen kann. Es gibt gleich mehrere davon. Und genau das sollst Du ausprobieren. Und es wäre denkbar, dass es noch weitere Lösungen gibt, die hier nicht berücksichtigt wurden.

Im folgenden Aufbau wird der Mikrocontroller Raspberry Pi Pico verwendet. Zum Einstieg und erste Versuche empfehlen sich Erste Schritte mit dem Raspberry Pi Pico und Programmieren mit MicroPython.

Aufbau und Bauteile

Raspberry Pi Pico: Onboard-LED blinken lassen

Der Vorteil dieses Aufbaus ist, dass außer dem Raspberry Pi Pico nichts weiter erforderlich ist.

GPIO-Belegung (Pinout)

1. Programmcode: Endlos-Schleife

Nach dem Start der Programme beginnt die Onboard-LED zu blinken. Beim ersten Programm wird die LED nach einer bestimmten Wartezeit eingeschaltet und ausgeschaltet.

# Bibliotheken laden
from machine import Pin
from time import sleep

# Initialisierung von GPIO25 als Ausgang
led_onboard = Pin(25, Pin.OUT)

# Wiederholung (Endlos-Schleife)
while True:
    # LED einschalten
    led_onboard.on()
    # halbe Sekunde warten
    sleep(0.5)
    # LED ausschalten
    led_onboard.off()
    # 1 Sekunde warten
    sleep(1)

Hilfe, die Onboard-LED funktioniert nicht!

Programmcode für CircuitPython

# Bibliotheken laden
import time
import board
import digitalio

# Initialisierung der Onboard-LED
led_onboard = digitalio.DigitalInOut(board.LED)
led_onboard.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

# Wiederholung (Endlos-Schleife)
while True:
    # LED einschalten
    led_onboard.value = True
    # halbe Sekunde warten
    time.sleep(0.5)
    # LED ausschalten
    led_onboard.value = False
    # 1 Sekunde warten
    time.sleep(1)

Programmcode für MMBasic

SETPIN GP25, DOUT
DO
  PIN(GP25) = 1
  PAUSE 300
  PIN(GP25) = 0
  PAUSE 300
LOOP

Programmcode für MicroPython mit picozero

„picozero“ ist eine Einsteiger-freundliche MicroPython-Bibliothek, um elektronische Bauteile, wie LEDs, Taster und Sensoren einfacher zu programmieren und zu steuern.

from picozero import pico_led
pico_led.blink()

2. Programmcode: Endlos-Schleife mit Toggle-Funktion

Das zweite Programm nutzt die Toggle-Funktion, die zwischen zwei Zuständen hin- und herwechselt, unabhängig davon, welcher Zustand gerade herrscht.

# Bibliotheken laden
from machine import Pin
from time import sleep

# Initialisierung von GPIO25 als Ausgang
led_onboard = Pin(25, Pin.OUT)

# Wiederholung (Endlos-Schleife)
while True:
    # LED-Zustand wechseln (EIN/AUS)
    led_onboard.toggle()
    # 1 Sekunde warten
    sleep(1)

3. Programmcode: Timer-Steuerung

Die beiden vorherigen Programme sind sicherlich zweckmäßig. Allerdings entspricht die Lösung mit einer Schleife eher dem Stil eines Anfängers. Wir wollen aber etwas lernen und auch unsere Programmierfähigkeiten verbessern. Deshalb nutzen wir hier die Lösung mit einem Timer. Das ist eine interne Funktion des Mikrocontrollers.
Zu beachten ist hier, dass der Wechsel von ein nach aus nicht über die Zeit, sondern die Frequenz in Hertz (Hz) eingestellt wird. Eine Frequenz gibt die Zahl von etwas an, das in einer Sekunde durchlaufen wird. Soll eine Leuchtdiode 2 mal in einer Sekunde blinken, dann gibt man als Wert 2 (Hertz) an.

# Bibliotheken laden
from machine import Pin, Timer

# Initialisierung von GPIO25 als Ausgang
led_onboard = Pin(25, Pin.OUT)

# Definition einer Funktion, die der Timer aufruft
def blink(timer):
    led_onboard.toggle()

# Timer initialisieren
Timer().init(freq=2.5, mode=Timer.PERIODIC, callback=blink)

Welche Vorteile hat die Timer-Lösung? Die Timer-Lösung hat den Vorteil, dass sie unabhängig von anderen Programmabläufen funktioniert. Bei einer Schleifen-Lösung blinkt die LED nur dann, wenn die Schleife nicht unterbrochen oder gestoppt wird.
Wenn nicht nur eine LED blinken soll, dann ist die Timer-Steuerung sicherlich die bessere Lösung.

4. Programmcode: Minimale Timer-Steuerung

Gehen wir noch einen Schritt weiter. Versuchen wir den Programmcode so kurz wie möglich zuhalten.

Der Timer wird hier auch nicht mit einer Frequenz (freq) initialisiert, sondern mit der Dauer der Periode in Millisekunden (period). Das vereinfacht oft die Einstellung der Blinkgeschwindigkeit.

# Bibliotheken laden
from machine import Pin, Timer

# Initialisierung von GPIO25 als Ausgang
led = Pin(25, Pin.OUT)

# Timer initialisieren
Timer().init(mode=Timer.PERIODIC, period=100, callback=lambda t: led.value(not led.value()))

Experimente

Auch wenn Du die folgenden Experimente bereits mit einer externen Leuchtdiode durchgeführt hast, mache es mit der Onboard-LED noch einmal. Diese wird sich anders verhalten.

Versuche verschiedene Kombination mit unterschiedlichen Leucht- und Pausezeiten aus. Zum Beispiel 0.5 und 2.
Welche kleinste Zeit kann man als Leuchtdauer angeben, damit man die Leuchtdiode noch leuchten sieht?
Welche kleinste Zeit kann man als Pausedauer angeben, damit die Leuchtdiode noch ausgeht?

Der Programmcode mit der Timer-Lösung hat das Problem, dass der Timer zwar beendet wird, aber die LED dabei anbleibt bzw. leuchtet.

Finde eine Lösung, bei der die LED nach der Timer-Beendigung nicht mehr leuchtet.
Wähle eine andere Timer-Frequenz. Wann blinkt die LED langsamer und schneller?

Darf es ein bisschen mehr sein?

Hurra, das hat gut geklappt. Aber schwer war das wirklich nicht. Steigern wir die Komplexität mit einer externen LED, die wir einschalten und ausschalten. Das Programm bleibt dabei fast gleich. Hinzu kommt eine externe Beschaltung, wodurch die Komplexität durch die Elektronik hinzukommt.

Raspberry Pi Pico: Externe LED blinken lassen

Highlights: Elektronik mit dem Raspberry Pi Pico

Elektronik mit dem Raspberry Pi

Die Stärken des Raspberry Pi liegen klar in der Computer-Architektur mit typischen Computer-Schnittstellen und Möglichkeit zum Ausführen von Open-Source-Software für Linux.

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