Singleboard-Computer Raspberry Pi Pico jetzt auch Wireless und mit Header

Von Margit Kuther

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Raspberry Pi erweitert seine Mikrocontroller-Boardfamilie Pico um eine Wireless-Variante (Pico W), eine Variante mit Header (Pico H) und einen Allrounder mit Wireless und Header, den Pico WH. Alle Modelle sind gelauncht, lediglich der Pico WH soll erst ab August folgen.

Raspberry Pi Pico W: Dank Wirelessfunktionalität eignet sich das Mikrocontrollerboard bestens für IoT-Anwendungen.
Raspberry Pi Pico W: Dank Wirelessfunktionalität eignet sich das Mikrocontrollerboard bestens für IoT-Anwendungen.
(Bild: RaspberryPi.org )

Raspberry Pi präsentierte im Januar 2021 erstmals ein eigenes Mikrocontrollerboard, den Raspberry Pi Pico. Herzstück des Raspberry Pi Pico ist der selbst entwickelte Mikrocontroller-Chip RP2040. Dieser basiert auf dem 40-nm-Low-Power-Prozess von TSMC und bietet zwei 133-MHz-Arm-Cortex-M0+-Kerne, 264 kB SRAM, 2 MB Flash und das bei Entwicklern beliebte programmierbare I/O-Subsystem von Raspberry Pi.

Raspberry Pi Pico stellte ein Novum innerhalb der mittlerweile 10-jährigen Erfolgsgeschichte der gemeinnützigen Raspberry-Pi-Organisation dar: Die Organisation, die bis dato verschiedenste Singleboard-Computer für die Industrie, Maker sowie Schüler und Studenten präsentierte – beispielsweise das leistungsfähige Topmodell Raspberry Pi 4B, den preiswerten Winzling Raspberry Pi Zero, etwa in der Variante Raspberry Pi Zero 2 W und die Industrievariante Raspberry Pi Compute Module 4 – präsentierte mit dem Pico nicht nur seinen ersten Mikrocontroller, sondern auch seinen ersten, selbst entwickelten Chip RP2040, der übrigens auch solo erhältlich ist. Alle früheren Raspberry Pis hingegen enthalten einen System on Chip (SoC) von Broadcom.

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Wie bereits erwähnt, ist die Raspberry-Pi-Pico-Familie kein Singleboard-Computer, sondern ein einfaches Mikrocontroller-Entwicklerboard. Die Picos unterstützen daher kein Linux, sondern werden direkt programmiert.

Eben Upton, Chief Executive Raspberry Pi Trading, zum Raspberry Pi Pico: „Seit der Markteinführung haben wir fast zwei Millionen Pico-Boards verkauft, und der RP2040 hat seinen Weg in eine große Anzahl von Produkten anderer Hersteller gefunden. Wir waren schon immer der Meinung, dass der RP2040 hervorragend für kommerzielle und industrielle Anwendungen geeignet ist, aber die weltweite Halbleiterknappheit hat die Verbreitung enorm beschleunigt. Da heute bereits Millionen von Geräten im Umlauf sind und weitere Millionen in der Pipeline sind, haben Entwicklungsingenieure, die von ihren derzeitigen Lieferanten im Stich gelassen wurden, eine perfekte Ausrede, um zu experimentieren.“

Raspberry Pi gibt den Preis für den bisherigen Raspberry Pi Pico jetzt mit 4 $ an, für Pico H 5 $, für den Raspberry Pi Pico W 6 $ und für Pico WH 7 $. Letzterer soll erst ab August erhältlich sein. Allerdings können die Preise im Handel variieren. Raspberry Pi gibt für die Pico-Modelle eine Verfügbarkeit bis mindestens Januar 2028 an. Erhältlich sind die Picos (wenn nicht schon vorübergehend ausverkauft) etwa bei Astradis Elektronik, Conrad, Elektor, bei pi3g und im Rasppishop.

Netzwerkfähige Raspberry Pis W und WH

Raspberry Pi Pico ist dank seiner schnellen CPU, seines großen Speichers und der flexiblen Schnittstellen an sich prädestiniert für Entwicklungen rund um das Internet der Dinge (IoT). Doch für mobile Entwicklungen und Edge-Applikationen fehlte dem Mikrocontroller ein wesentliches Element, die Wireless-Funktionalität. Dieses Manko ist nun mit den netzwerkfähigen Raspberry Pis Pico W und WH behoben. Zum Einsatz kommt der Wireless-Chip CYW43439 von Infineon, der nur das langsame IEEE-802.11b/g/n-Singleband mit 2,4 GHz unterstützt, wie es etwa im Raspberry Pi 3B zu finden ist.

Die Bluetooth-5.2-Funktion des Infineon-Chips CYW43439 fehlt bei den Raspberry Pis Pico W und WH. Eben Upton kommentiert dies folgendermaßen: „CYW43439 unterstützt sowohl Bluetooth Classic als auch Bluetooth Low-Energy: Wir haben Bluetooth auf dem Pico W bei der Markteinführung nicht aktiviert, werden dies aber in Zukunft möglicherweise tun.“ Der Wireless-Chip des Pico W ist jedoch, wie Raspberry Pi 3 B+ und Raspberry Pi 4B gekapselt und von Raspberry Pi nach den FCC-Regeln (Federal Communications Commission) zertifiziert. Allerdings meistern Raspberry Pi 3B und 4B den Netzwerk-Funkstandard IEEE 802.11ac.

Auch Raspberry Pi Pico W ist für einen 40-Pin-Raspberry-Pi+-Header vorbereitet bei voller Kompatibilität zu früheren Pis. Raspberry Pi Pico W unterstützt zudem die Raspberry-Pi-Spezifikation Raspberry Pi 3 Pin Debug. Dieser kann entweder für UART oder serielle 2-Draht-Debug-Schnittstellen genutzt werden. Die 3-polige serielle Debug-Schnittstelle ist für den Betrieb mit einem einzigen unidirektionalen Taktstift und einem bidirektionalen Daten-I/O-Pin vorgesehen. Diese Anordnung kann ARMs Serial Wire Debug (SWD) oder etwa cJTAG unterstützen.

Raspberry Pi Pico H und Pico WH

Raspberry Pi Pico H enthält kein Wireless-Modul ist aber mit einem 40-Pin-Header ausgestattet. Dieser ist kompatibel zu den 40-Pin-Headern früherer Raspberry Pis und bietet Anschluss für zahlreiche Steckmodule wie Sensoren und kann etwa zum Messen, Testen, Steuern und für Wartungsaufgaben eingesetzt werden. Raspberry Pi Pico WH ist der Allrounder unter den Picos. Schließlich bietet er Wireless-Funktionalität und einen integrierten Header.

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Die technischen Daten aller Picos auf einen Blick

  • Chip: RP2040-Mikrocontroller-Chip, entwickelt von Raspberry Pi in Großbritannien;
  • Dual-Core Arm Cortex-M0+ bis 133 MHz Takt
  • Speicher: 264 KB SRAM
  • 2-MB-QSPI-Flash-Speicher für Code- und Datenspeicherung
  • Wireless: 2,4-GHz IEEE 802.11n (Raspberry Pi Pico W and WH)
  • Anschlüsse: 2 x 20 I/O Pinleiste respektive Header mit 26 Multifunktions-GPIO-Pins einschließlich drei analoge Eingänge,
  • 2 x UART, 2 x SPI, 2 x I2C, 16 steuerbare PWM-Kanäle,
  • 1 x USB-1.1-Host- und Device-Unterstützung und PHY
  • 8 x programmierbare E/A-Zustandsautomaten (PIO) für kundenspezifische Peripherieunterstützung
  • Eingangsleistung: 1,8 – 5,5VDC
  • Betriebstemperatur: -20 °C bis 85 °C (Raspberry Pi Pico und Pico H); -20 °C bis 70°C (Raspberry Maße: 21 mm × 51,3 mmPi Pico W und Pico WH)
  • Sonstiges: 21 mm × 51,3 mmVergossenes Modul ermöglicht direktes Löten auf Trägerplatinen (Raspberry Pi Pico und Pico W)
  • Drag-and-Drop-Programmierung mit Massenspeicher über USB
  • Stromsparender Sleep- und Ruhemodus
  • Präzise On-Chip-Uhr
  • Temperatursensor
  • Beschleunigte Integer- und Gleitkomma-Bibliotheken auf dem Chip

Software für Raspberry Pi Pico W

Ein Novum für Raspberry Pi Pico ist die Wireless-Funktionalität. Deshalb veröffentlicht Raspberry Pi eine neue Version des Pico SDK für drahtlose Netzwerke. Der Netzwerkstack basiert auf lwIP und verwendet libcyw43 von Damien George (bekannt durch MicroPython), um mit dem drahtlosen Chip zu kommunizieren. Standardmäßig ist libcyw43 für die nicht-kommerzielle Nutzung lizenziert, aber Pico W-Benutzer und alle anderen, die ihr Produkt um RP2040 und CYW43439 herum bauen, profitieren von einer kostenlosen Lizenz für die kommerzielle Nutzung.

Nutzer von MicroPython können ein aktualisiertes UF2-Image mit Netzwerkunterstützung für Pico W herunterladen. Ist das USB-Kabel angeschlossen und das serielle Terminal geöffnet, ist folgenes in der REPL einzugeben:

import network

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)

wlan.active(True)

print(wlan.scan())

Danach sollte eine Liste der verfügbaren Access Points zu sehen sein.

Die UF2-Firmware, die Raspberry Pi für Pico W bereitstellt, ist ein separater Build der bestehenden MicroPython-Firmware für das ursprüngliche Pico-Board. Eben Upton: „Wir werden die Änderungen bald nach der Markteinführung in das MicroPython-Hauptrepository hochladen, aber da MicroPython separate Binärdateien pro Board und nicht pro Architektur hat, wird es in Zukunft immer zwei verschiedene UF2-Firmware-Versionen geben. Eine für den Pico, die andere für Pico W.“

Anleitungen für die ersten Schritte in C und MicroPython sowie Links zur Dokumentation auf API-Ebene finden Sie im Bereich Mikrocontroller auf unserer Dokumentations-Website. In den nächsten ein bis zwei Monaten werden wir weitere Demos und Dokumentationen veröffentlichen, damit Sie das Beste aus Ihrem Pico W herausholen können.“

Weitere Infos rund um die Raspberry-Pi-Pico-Varianten finden Interessenten etwa im Raspberry-Pi-Forum und in der Boardübersicht samt Pinbelegung des Headers und im Handbuch.

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