Primeiros Passos com Raspberry Pi Pico

O que é?

Lançada em 2021, Raspberry Pi Pico é a primeira placa microcontrolada da série Raspberry Pi. Diferentemente das demais, seu chip principal é o RP2040, o primeiro microcontrolador desenvolvido pela empresa. Tendo baixo custo quando comparada com as demais placas com chips de 32 bits, é bem versátil e, portanto, tem potencial para integrar diversos projetos. A seguir, algumas características destacadas no datasheet da placa:

• 2MB de memória flash;
• 264KB de memória SRAM;
• 26 GPIO, das quais 3 podem ser utilizadas como entrada analógica de 12 bits;
• Alimentação de 1.8 a 5.5 V, com conversão chaveada para 3.3 V;
• Processador Dual Core Cortex M0+;
• Clock de até 133MHz;
• 2 x UART, 2 x I2C, 2 x SPI;
• Timer, RTC, PWM de 16 bits;

Pinagem

• VBUS: Ligado diretamente à alimentação USB (pode ser utilizado para alimentar o Pico);
• VSYS: Ligado por meio de um diodo à alimentação USB (pode ser utilizado para alimentar o Pico sem impor tensão à porta USB);
• 3V3_EN: Conectado ao pino "enable" do chip de chaveamento (desabilita o Pico quando colocado em nível baixo);
• 3v3(OUT): Saída do conversor DC-DC;
• ADC_VREF e AGND: Pinos de referência para o ADC (usados quando a precisão do conversor é um fator crítico);
• ADC0-2: Conversores analógico-digital;
• I2c0-1: Portas I2C (para cada porta, diferentes pinos podem ser utilizados para a interface);
• RUN: Habilita o RP2040 (quando colocado em nível baixo, reseta o sistema);
• SPIo-1: Portas SPI (para cada porta, diferentes pinos podem ser utilizados para a interface);
• UART0-1: Portas UART (para cada porta, diferentes pinos podem ser utilizados para a interface);
• SWD: Porta para depuração em circuito.

Como Programar?

A forma mais simples de programar o Raspberry Pi Pico é utilizando o MicroPython. Este interpretador pode ser carregado como firmware na placa e usado para traduzir os códigos em Python salvos em sua memória flash. Já o software que melhor funciona com este interpretador é o Thonny Python, que pode ser baixado pelo link.

Exemplos

Em todos os exemplos utilizaremos a montagem vista a seguir. Nela serão utilizados:Materiais necessários para os projetos de exemplo

• Conversor de Nível Lógico 3.3V-5V Bidirecional - 2 Canais (já que o LCD opera em 5 volts e o Pico em 3.3 volts)
• Potenciômetro linear 50 k
• Led Alto Brilho 5mm Amarelo
• Resistores 220 ohm e 6k8 ohm
• Botão de 2 pinos
• Jumpers rígidos
• Jumpers Macho/Femea
• LCD com módulo I2C e backlight azul
• Protoboard 830 pontos
• Raspberry Pi Pico

Blink

#importa as classes a serem utilizadas
from machine import Pin, Timer

#instancia o pino 15 como uma saída para led
led = Pin(15, Pin.OUT)

#instancia timer como um objeto do tipo Timer()
timer = Timer()

#descreve a função blink
def blink(timer): #colocar timer como parâmetro é necessário para indicar que a função é callback deste objeto
    led.toggle()  #inverte o estado do led

#inicia o timer com frequencia de 1 Hz, modo periódico (não encerra após o primeiro ciclo) e callback para blink
timer.init(freq = 1, mode = Timer.PERIODIC, callback = blink)

PWM

#importa as classes que serão utilizadas
from machine import Pin, PWM
from time import sleep

#instancia o pino 15 como saída PWM
pwm = PWM(Pin(15))

#define a frequencia, em Hz, da saída
pwm.freq(1000)

#ciclo infinito
while True:
    for duty in range(65025): #varia duty de 0 a 2^16
        pwm.duty_u16(duty)    #define o duty-cicle como igual a duty
        sleep(0.0001)         #delay de 100 us
    for duty in range(65025, 0, -1): #realiza o mesmo processo
        pwm.duty_u16(duty)           #do ciclo anterior, mas com
        sleep(0.0001)                #duty variando decrescentemente

Botão

#importa as classes que serão utilizadas
from machine import Pin
from time import sleep

#instancia led como saida digital
#e button como entrada digital
led = Pin(15, Pin.OUT)
button = Pin(16, Pin.IN)

#ciclo infinito
while True:
    if not button.value(): #se o botao não estiver em nível alto
                           #e, portanto, estiver apertado
                           #já que liga a entrada ao GND
        led.toggle()       #inverte o valor do led
        sleep(0.5)         #delay para debounce

Leitura analógica demonstrada em LCD

#importa as classes que serão utilizadas
from pico_i2c_lcd import I2cLcd
from machine import I2C, Pin, ADC
from time import sleep

#instancia o pino de entrada analógica
adc = ADC(Pin(26))

#instancia a conexão I2C, utilizando a interface 0
#o pino 1 como scl, o 0 como sda e a frequencia de
#medições como 100000 Hz
i2c = I2C(id=0,scl=Pin(1),sda=Pin(0),freq=100000)

#instancia o LCD com a conexão i2c iniciada anteriormente,
#o endereço 0x27 do barramento e 2 linhas de 16 caracteres
lcd = I2cLcd(i2c, 0x27, 2, 16)

#ciclo infinito
while True:
    lcd.putstr('V: ')                               #escreve a partir da primeira posição
    lcd.putstr(str(adc.read_u16()  * 3.3 / 65535))  #escreve a leitura do ADC convertida p/ tensão
    sleep(0.5)                                      #aguarda meio segundo
    lcd.clear()                                     #limpa o LCD e volta p/ primeira posição

import machine
 
sda=machine.Pin(0)
scl=machine.Pin(1)
 
i2c=machine.I2C(0,sda=sda, scl=scl, freq=400000)
 
print('I2C address:')
print(i2c.scan(),' (decimal)')
print(hex(i2c.scan()[0]), ' (hex)')

Por Fim

Neste post, vimos algumas funcionalidades do Raspberry Pi Pico e uma forma diferente de programar um microcontrolador. O MicroPython também pode ser utilizado junto aos ESP's e outros chips. Futuramente, veremos como explorar sua divisão de núcleos e como programa-lo com linguagens compiladas, aumentando sua eficiência e aproveitando melhor seu armazenamento. Obrigado pela leitura!

Referência:

Sobre o Autor

Eduardo Henrique Formado técnico em mecatrônica no CEFET-MG, atualmente estuda Engenharia de Controle e Automação na UFMG.