Una guida per principianti a MicroPython con Raspberry Pi Pico

Il Raspberry Pi Pico è il nuovo membro della famiglia Raspberry Pi. Prima di questo, la linea di prodotti Raspberry Pi era costituita da computer a scheda singola in grado di eseguire un sistema operativo.

Basato sul nuovo chip RP2040, il Raspberry Pi Pico supporta sia MicroPython che C/C++. Con il Raspberry Pi Pico, i principianti e gli appassionati possono controllare l'hardware e i dispositivi collegati. I pin GPIO del Raspberry Pi Pico possono essere utilizzati per attenuare le luci, leggere lo stato degli interruttori e molto altro.

Cos'è MicroPython?

La programmazione su microcontrollori è stata effettuata prevalentemente in linguaggio C, come si vede utilizzato nelle schede di sviluppo Arduino . Poi, nel 2014, è stato pubblicato un nuovo linguaggio di programmazione per microcontrollori, MicroPython. MicroPython ti permette di scrivere codice Python sul bare metal di un microcontrollore. Ciò significa che puoi scrivere codice Python senza un sistema operativo.

Python è un linguaggio di programmazione di alto livello adatto ai principianti che consente agli utenti di concentrarsi sull'apprendimento dei concetti di programmazione. Questo è più o meno lo stesso con MicroPython.

Utilizzo di un LED

Per controllare l'hardware, il Pico comunica con la serie di pin lungo entrambi i bordi. Questi sono chiamati pin GPIO (General Purpose Input Output) e il LED integrato si trova su GPIO 25. Per controllarlo, importa prima le librerie necessarie:

import machine

import utime

Quindi chiama la funzione Pin usando la libreria della macchina per gestire il pin GPIO del Pin, in questo caso stiamo impostando il Pin su GPIO 25, quindi è il primo parametro. Il secondo parametro lo imposta come pin di output anziché come pin di input, così facendo il pin sa cosa dovrebbe fare:

onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)

Per continuare, nel codice seguente, stiamo dicendo al Pico di impostare il suo valore pin su GPIO 25 su 1, o "on".

while True: onboard_led.value(1)

Tuttavia, potresti renderti conto che non sembra accadere nulla. Questo perché il Pico funziona molto velocemente, quindi il LED si accende più velocemente di quanto tu possa percepire con l'occhio. Per risolvere questo problema, dobbiamo rallentare il programma utilizzando il comando sleep dalla libreria utime . Il codice completo in cui il LED si accenderà e si spegnerà può essere visto di seguito:

import machine import utime onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT) while True: onboard_led.value(1) utime.sleep(5) onboard_led.value(0) utime.sleep(5)

Attivazione e disattivazione dei LED

In alternativa, c'è un altro modo per accendere e spegnere i LED, con il comando toggle :

import machine import utime onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT) while True: led_onboard.toggle() utime.sleep(5)

Nell'esempio, il comando toggle sostituisce la necessità di impostare il valore del LED a 1 e successivamente a 0. Si accenderà comunque per 5 secondi e poi si spegnerà per altri cinque, finché il programma è in esecuzione.

Creazione di funzioni

Man mano che i programmi diventano più complessi, è utile raggruppare pezzi di codice in modo da mantenere la coerenza. Per fare ciò, MicroPython come Python consente l'uso di funzioni. Le funzioni sono un gruppo di istruzioni correlate che esegue un'attività specifica. Ad esempio nel codice seguente viene definita una funzione denominata printNames :

def printNames: print(“Raspberry Pi 1”) print(“Raspberry Pi 2”) print(“Raspberry Pi 3”) print(“Raspberry Pi 4”) print(“Raspberry Pi Compute Module”) print(“Raspberry Pi 400”) print(“Raspberry Pi Pico”) printNames()

L'ultima riga del codice chiama la funzione in modo che venga effettivamente eseguita.

loop

La logica condizionale esegue azioni diverse a seconda che un vincolo booleano valga come vero o falso. Molti progetti Raspberry Pi Pico si basano su queste affermazioni logiche. Nell'esempio seguente, viene utilizzata un'istruzione if-else per determinare se verrà eseguita un'istruzione print :

i = 17 def printNames(): if i > 15: print("i is greater than 15!") else: print("i is not greater than 15") printNames()

Nel prossimo esempio, il ciclo for viene utilizzato con la funzione range . Questi cicli possono essere usati per ripetere un blocco di codice un certo numero di volte.

Per questo esempio, il comando print verrà eseguito cinque volte con un ritardo di cinque secondi tra ciascuno di essi con il comando sleep :

import utime def printNames(): for i in range(5): print("Raspberry Pi Pico") utime.sleep(5) printNames()

Convertitore da analogico a digitale (ADC)

Anche se non sarai in grado di vederlo, il Raspberry Pi Pico ha un convertitore analogico-digitale interno. Nell'esempio seguente, un potenziometro è collegato al Raspberry Pi Pico su GPIO 26, che è in grado di funzionare con ADC:

import machine import utime pot = machine.ADC(26) while True: print(pot.read_u16()) utime.sleep(1)

Qui, prima di poter utilizzare questo pin compatibile con ADC, è necessario configurarlo con la funzione ADC. Quindi, mentre il programma è in esecuzione, il valore del potenziometro verrà stampato ogni secondo. Altri pin sul Raspberry Pi Pico compatibili con ADC includono GPIO27, 28 e 29.

Modulazione di larghezza di impulso (Pwm)

L'uscita digitale di un microcontrollore può essere solo 1 o 0. Per creare un segnale analogico, avresti bisogno di un convertitore da digitale ad analogico. Tuttavia, un altro modo è creare artificialmente un segnale analogico, utilizzando la modulazione di larghezza di impulso o PWM in breve.

Attivando e disattivando un segnale digitale, questo è noto come impulso. Modulando la larghezza di un impulso, questo crea artificialmente un segnale analogico come mostrato nell'esempio seguente:

import machine import utime pot = machine.ADC(26 led = machine.PWM(machine.Pin(21)) led.freq(1000) while True: led.duty_u16(pot.read_u16())

Innanzitutto, sono state importate le librerie macchina e utime . Viene creato un oggetto, onboard_led con un'uscita PWM attivata sul pin 21 GPIO. Quindi, utilizzando il comando freq , imposta la frequenza per modulare la larghezza dell'impulso. Immagina di girare il potenziometro, il LED diventerà più luminoso se ruotato in una direzione.

Questo accade perché il valore analogico del potenziometro viene utilizzato come valore per il duty cycle del segnale PWM, è un valore compreso tra 0 e 65535. Tuttavia, senza conversione, ruotare leggermente il potenziometro potrebbe già far sì che il LED raggiunga il livello di luminosità massimo .

Per risolvere questo problema, in modo che il potenziometro raggiunga la piena luminosità solo quando ruotato fino alla fine, il valore viene convertito con la funzione duty_u16 . Questa funzione lo trasforma in un intero a 16 bit che è un valore compreso tra 0 e 1024 che è lo stesso intervallo di valori che riceveresti dal pin analogico di Pico.

Crea di più con Raspberry Pi Pico

Questo articolo ha coperto i comandi di base in MicroPython sul Raspberry Pi Pico. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione ufficiale sulla programmazione MicroPython con Raspberry Pi Pico .

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