Come avrete notato durante le prime sperimentazioni con il PiPico, possiamo depositare all’interno della memoria del microcontrollore più programmi in MicroPython e decidere quali di questi mandare in esecuzione. Nel caso in cui si desideri rendere l’avvio automatico e continuo uno programma non appena il PiPico viene connesso ad una fonte di alimentazione, è sufficiente rinominate il file in main.py.
Può accadere quindi che le nostre sperimentazioni ci portino a memorizzare più programmi all’interno della memoria del PiPico pertanto si potrebbe avere la necessità di dover cancellare o rinominare alcuni di questi.
In questo breve tutorial vedremo come cancellare un file usando i comandi che inseriremo nella shell di Thonny.
Come aprire un programma memorizzato nel PiPico
Per poter consultare la lista di file memorizzati all’interno del microcontrollore con l’IDE Thonny, fate clic su “Apri” (seconda icona)
Si aprirà un pannello che richiede la selezione dell’unità da aprire: sul computer o sul PiPico, selezionare il Raspberry Pi Pico
Ciò aprirà la finestra di seguito indicata da cui poter visionare la lista dei file e con cui potrete aprire uno dei file per poi modificarlo o eseguirlo.
Cancellare un file memorizzato nel PiPico
Posizionate il cursore nella prima riga della Shell e digitate il comando. Inseriremo una serie di comandi terminali in Python:
import os
in Python “import os” consente di importare i moduli necessari per interfacciarsi con il sistema operativo sottostante su cui Python è in esecuzione ed eseguire una serie di operazioni sui file, come ad esempio la cancellazione, lo spostamento dei file, rinominare file, creare directory e molto altro. Poichè con MicroPython non si ha nessun sistema operativo il modulo os fornisce tutte quelle funzioni relative alla gestione del semplice del file system e le informazioni relativo al sistema.
L’installazione del Firmware sul Raspberry Pi Pico è descritta nel primo post pubblicato, rispetto alla prima pubblicazione del mio post, le pagine della documentazione di Raspberry Pi Fundation sono state modificate, il clic sul file INDEX.HTM all’interno del vostro PiPico rimandava direttamente alla pagina di download, ora invece rimanda alla home page della documentazione. Per rendere più agevole il download, quindi, così come segnalato sul mio profilo Facebook, segnalo il link diretto alla pagina e alla sezione specifica di download.
Ciò che scaricherete è l’ultima versione (stable), ma nel caso in cui abbiate necessità di avere l’ultima versione, oppure desiderate sperimentare l’uso dell’ultima versione beta o ancora avere tutte le versioni passate del firmware, il sito di riferimento è https://micropython.org
Nella pagina troverete tutte le versioni, un clic sul link corrispondente per effettuare il download
L’installazione può avvenire tramite REPL, oppure premendo il pulsante sulla scheda BOOTSEL e procedere come descritto nel mio post.
L’installazione del Firmware può avvenire in una modalità ancora più comoda utilizzando anche l’editor Thonny che abbiamo iniziato a conoscere.
Connettete il PiPico al computer mantenendo premuto il pulsante BOOTSEL, dopo non più di 3 secondi rilasciate il pulsante, comparirà l’unità USB sul vostro computer. Avviate Thonny comparirà la seguente finestra:
Clic sul “Installa”
Al termine comparirà il messaggio “Done!”
Se fate clic su “Done!” si aprirà la finestra di stato che vi dirà su quale porta USB è connesso il vostro PiPico:
Nel primo post pubblicato sull’uso di Raspberry Pi Pico, avevo concluso il tutorial mostrando come controllare l’accensione del LED sulla scheda, quello connesso alla pin 25. Il passo successivo, molto semplice, in quanto riprende i medesimi passaggi dell’ultimo esempio mostrato, sarà quello di controllare un LED esterno alla scheda.
Ovviamente sappiamo già che in serie al LED dovrà essere inserita una resistenza per controllare la corrente che fluisce nel LED (per approfondimenti consultare il link). Poiché in questo caso la tensione di alimentazione del LED sarà quella disponibile sulla scheda, 3,3 Volt, considerando un LED rosso, con una corrente di funzionamento di 15 mA ed una tensione di soglia di 1,8V, usando la legge do Ohm il valore della resistenza serie dovrà essere di 100 Ohm. Nel caso non abbiate questo valore potrete utilizzare anche i classici valori, 220 Ohm o 330 Ohm, che trovate in un qualsiasi kit di sperimentazione, valori più grandi di resistenza ovviamente faranno emettere a parità di tensione, una luminosità inferiore.
Colleghiamo un reoforo del resistore al pin digitale 15 (GPIO 15), il restante reoforo all’anodo del LED ed il catodo del LED al GND. Di seguito le immagini del Pin Out del PiPico e schema di collegamento:
Prendendo a riferimento il programma in MicroPython del precedente tutorial, andiamo a variare alcune linee di codice. Bisognerà modificare solamente il numero del pin digitale utilizzato:
# Prof. Maffucci Michele
# Blink LED connesso al pin 15
# 10.09.2021
# libreria che permette di utilizzare MicroPython con il RaspyMicro
import machine
# per la gestione del tempo
import utime
#pin 15 dichiarato come OUTPUT
ledEsterno = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
# loop infinito, while sempre vero, che scrive, ad intervalli di 1 secondo
# sul pin 15 il valore 1 e 0
while True:
ledEsterno.value(1) # imposta il livello logico 1 sul pin 15
utime.sleep(1) # lo stato logico 1 viene mantenuto per 1 secondo
ledEsterno.value(0) # imposta il livello logico 0 sul pin 15
utime.sleep(1) # lo stato logico 0 viene mantenuto per 1 secondo
Raspberry Pi Pico è una nuovissima scheda di prototipazione elettronica estremamente potente ed economica che monta il microcontrollore RP2040 costituito da un Cortex-M0+. La scheda è prodotta da Raspberry Pi ed ha un costo estremamente contenuto, circa € 4,5.
La scheda ha una dimensione simile a quella di un Arduino Nano, però rispetto alle schede della famiglia Arduino che montano microcontrollori ATmega, possiede una potenza di calcolo e di memoria superiore. Inoltre è possibile programmarla in MicroPython, C e C++.
La scheda è stata messa in vendita qualche settimana fa e non appena commercializzata ho deciso di acquistarne 10 schede, ulteriori 10 schede mi arriveranno tra qualche giorno ciò mi permetterà di gestire un’intera classe di studenti e le prime sperimentazioni le effettuerò con i miei studenti di 5′ Elettronica e Automazione a cui assegnerò il compito di sviluppare le esercitazioni che poi utilizzerò nel prossimo anno scolastico con i miei studenti di 3′ del percorso elettronica e automazione.
Come prima attività in DaD ho chiesto ai miei allievi di realizzare in autonomia un documento di presentazione del prodotto e una tabella di confronto con le schede Arduino che montano microcontrollori ATmega tutto ciò mi farà risparmiare tempo e ci permetterà di concentraci sull’attività pratica in laboratorio.
Con questo post ne voglio presentare le caratteristiche tecniche e la modalità di installazione del firmware ed un esempio di programmazione in MicroPython. Sul sito di riferimento potete trovare tutta la documentazione necessaria per utilizzare la scheda.
Pico viene venduto senza piedini di collegamento, quindi dovrete acquistarli e procedere poi voi a sedarli sulla scheda, quindi armatevi di tanta pazienza ed utilizzando una breadboard per fissare i pin, procedete con la saldatura.
L’RP2040 è il primo microcontrollore di Raspberry Pi. I due core del processore Cortex-M0+ del Pico funzionano a 48 MHz, anche se questo può essere modificato nel software fino a 133 MHz.
La RAM del microcontrollore è incorporata nello stesso chip dei core del processore, è costituita da sei banchi di memoria per un totale di 264kB (264.000 byte) di RAM statica (SRAM). La RAM viene utilizzata per memorizzare i vostri programmi e i dati di cui hanno bisogno i programmi.
L’RP2040 include 30 pin GPIO (general-purpose input / output) multifunzione, 26 dei quali sono collegati a connettori pin fisici sul vostro Pico e uno dei quali è collegato a un LED integrato sulla scheda. Tre di questi pin GPIO sono collegati a un convertitore analogico-digitale (ADC), mentre un altro canale ADC è collegato a un sensore di temperatura su chip.
L’RP2040 include due UART (ricevitore-trasmettitore asincrono universale), due SPI (Serial Periferal Interface) e due bus I2C (Inter-Integrated Circuit) per i collegamenti a dispositivi hardware esterni come sensori, display, convertitori digitale-analogico (DAC) e molto altro. Il microcontrollore include anche un ingresso/uscita programmabile (PIO), che consente al programmatore di definire nuove funzioni hardware e bus nel software.
Il Pico include un connettore micro USB, che permette un collegamento seriale UART-over-USB al microcontrollore RP2040 per la programmazione e l’interazione e che alimenta il chip. Tenendo premuto il pulsante BOOTSEL quando si collega il cavo, il microcontrollore passerà alla modalità “Dispositivo di archiviazione di massa USB”, consentendo di caricare il nuovo firmware.
L’RP2040 include anche un on-chip clock e timer, che permette di tenere traccia in modo preciso dell’ora e della data. Il clock può memorizzare l’anno, il mese, il giorno, il giorno della settimana, l’ora, i minuti e i secondi e tiene automaticamente traccia del tempo trascorso finché viene fornita l’alimentazione alla scheda. RP2040 include il single-wire debug (SWD) un debug hardware a tre fili nella parte inferiore del tuo Pico.
Pinout del Raspberry Pi Pico
Caratteristiche tecniche
CPU: 32-bit dual-core ARM Cortex-M0+ at 48MHz, configurabile fino a 133MHz
RAM: SRAM da 264kB disposi in 6 banchi indipendenti configurabili
Memoria: flash RAM esterna da 2MB
GPIO: 26 pins
ADC: 3 × 12-bit ADC pin
PWM: 16
Clock: Orologio e timer accurati su chip con anno, mese, giorno, giorno della settimana, ora, secondi e calcolo automatico dell’anno bisestile
Sensori: Sensore di temperatura On-chip connesso connesso ad un ADC 12-bit
Alimentazione: 5 V via micro USB, 3.3 V via 3V3 pin, o 2–5V via VSYS pin
Installare MicroPython
Dopo che avete effettuato le saldature dei pin abbiamo bisogno di installare MicroPython sulla scheda. Colleghiamo un cavo micro USB alla porta micro USB del vostro Pico.
Per installare MicroPython sul vostro Pico dovrete scaricarlo da Internet. Questa operazione è da fare una sola volta, dopo averlo installato rimarrà sul vostro Pico a meno che voi non decidiate di sostituirlo con qualcos’altro.
Mantenete premuto “BOOTSEL” nella parte superiore del tuo Pico, vicino al connettore USB, quindi, tenendolo ancora premuto, collega l’altra estremità del cavo micro USB a una delle porte USB del vostro computer Raspberry Pi o altro computer. Contate tre secondi, dopo di che rilasciate il pulsante “BOOTSEL”. Dovreste vedere il vostro Pico apparire come un’unità rimovibile, come se avessimo collegato un’unità flash USB o un disco rigido esterno. Sul vostro computer verrà aperta una finestra per aprire l’unità (la scheda) che avete connesso.
Nella finestra del vostro File Manager, vedrete due file sul Pico: INDEX.HTM e INFO_UF2.TXT. Il file INFO_UF2.TXT contiene informazioni sul Pico tra cui la versione del bootloader attualmente in esecuzione sul Pico.
Il file, INDEX.HTM, contiene tutte le informazioni utili per usare il Pico, fate doppio clic, sarete reindirizzati sulla pagina di benvenuto da cui reperire tutte le informazioni che servono per iniziare. Fate clic sulle schede scorrete la pagina per accedere alle guide, ai progetti e alla raccolta di libri: una libreria di documentazione tecnica dettagliata che copre tutto, dal funzionamento interno del microcontrollore RP2040 il cuore della vostra scheda, alla programmazione in Python e C / C ++.
Leggete tutte le informazioni sulla pagina, andate in “Getting started with MicroPython” e fate clic sul pulsante “Scarica file UF2” per scaricare il firmware MicroPython, che è un piccolo file che contiene MicroPython per il vostro Pico. Il download dal sito di riferimento richiede pochissimi secondi.
Una volta scaricato, andate nella vostra cartella Download cercate il file “micropython” seguito da una data e dall’estensione “uf2”. Fare clic e tenere premuto il pulsante del mouse sul file UF2, quindi trascinatelo sull’unità di archiviazione rimovibile di Pico (quindi all’interno del Pico). Posizionalo sulla finestra e rilascia il pulsante del mouse per rilasciare il file sul vostro Pico.
Dopo qualche secondo il vostro Pico scomparirà dal vostro File Manager e potreste anche vedere un messaggio del vostro sistema operativo che vi dice che un’unità è stata rimossa senza essere stata espulsa: non preoccupatevi, non è successo nulla di grave, ciò accade perchè quando avete trascinato il file del firmware MicroPython sul Pico, avete detto di eseguire il flashing del firmware nella memoria interna di Pico. Per fare il flashing il Pico esce dalla modalità speciale in cui lo avete inserito con il pulsante “BOOTSEL” (modalità periferica USB), vedrete lampeggiare il LED sulla scheda, ciò indica che Pico ora esegue MicroPython.
Bene! Ora siete pronti per iniziare a programmare in MicroPython su Raspberry Pi Pico! 🙂
Installiamo l’IDE Thonny per programmare in MicroPython.
Scarichiamo ora l’IDE di programmazione Thonny, vedremo in una lezione successiva come utilizzare Visual Studio Code.
Andate sul sito https://thonny.org e scaricate la versione per il vostro sistema operativo
Doppio click sull’applicazione, si aprirà la seguente finestra:
Configuriamo ora l’IDE per poter programmare il Pico, dal menù > Strumenti > Opzioni… selezionare “Interprete”
Scegliere MicroPython (Raspberry Pi Pico)
Determiniamo ora la porta seriale di connessione a cui abbiamo collegato il Pico, possiamo effettuare questa operazione oppure manualmente selezionate quella identificata da una lunga serie di 0 che termina con 1
Dal menù Strumenti > Gestione plug-in… inserire nel campo di ricerca “machine”
Si avvierà l’installazione, al termine chiudete la finestra.
Vediamo ora come effettuare il blink del LED sulla scheda.
Scrivimi all’interno dell’area di programmazione il seguente codice, fate attenzione all’indentazione, come sapete in Python è importante.
Questa prima linea di codice è importantissima in quanto vi consentirà di lavorare con MicroPython sul Pico, importerà la libreria “machine” che contiene tutte le istruzioni necessarie che permettono per fare comunicare MicroPython con Pico ed altri dispositivi compatibili con MicroPython.
Senza questa linea di codice non sarete in grado di controllare nessuno dei pin GPIO di Pico e non potrete controllare il LED sulla scheda.
La seconda linea di codice
import utime
Importa la libreria di MicroPython: “utime”. Questa libreria gestisce tutto ciò che ha a che fare con il tempo, dalla misurazione all’inserimento di ritardi.
led_onboard = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)
Questa riga definisce un oggetto chiamato led_onboard, che è il nome che assegniamo noi per fare riferimento al LED sulla scheda, possiamo tecnicamente utilizzare qualsiasi nome, possibilmente meglio scegliere nomi che abbiamo attinenza con la funzionalità dell’oggetto in modo da rendere più semplice la lettura del programma.
Come si può notare la funzione machine.Pin() è costituita da due parametri: il pin a cui è connesso il LED, il 25, seguito dalla modalità con cui viene usato il pin, OUT. Per chi ha familiarità con la programmazione con Arduino noterà che l’azione è la medesima, cambia solo la sintassi.
Definiamo un loop infinito in cui andremo ad inserire le istruzioni che vogliamo vengano ripetute per sempre.
while True:
Analizziamo le istruzioni nel corpo del while
led_onboard.value(1)
Questa linea di codice imposta il pin ad HIGH però da sola non permetterà ancora l’accensione del LED, è necessario indicare per quanto tempo il LED starà ad HIGH con la riga di codice che segue manteniamo ad 1 (HIGH) il Led per 1 secondo
utime.sleep(1)
Allo stesso modo impostiamo a 0 (LOW) il il pin a cui è connesso il LED
led_onboard.value(0)
facciamo in modo che questo stato duri per 1 secondo:
utime.sleep(1)
Fare ora clic sull’icona play per eseguire lo script:
il LED sulla scheda inizierà a lampeggiare
Per fermare l’esecuzione dello script sulla scheda fare click su STOP
Nel caso in cui invece desiderate rendere l’esecuzione automatica non appena il Pico viene connesso ad una fonte di alimentazione, rinominate il file in main.py e salvatelo sulla scheda
Disegnare immagini statiche è divertente, ma ancora più divertente è farle muovere e fare questo con MicroPython è molto semplice, è sufficiente indicare un elenco di immagini, in questa lezione vedremo come fare.
Per capire come animare una serie di immagini abbiamo necessità di utilizzare le liste.
Lista della spesa:
Uova
Prosciutto
Pomodori
Questo è il modo per rappresentare una lista in Python:
spesa = ["Uova", "Prosciutto", "Pomodori" ]
Abbiamo creato un elenco chiamato spesa che contiene tre elementi. Python sa che è un elenco perché è racchiuso tra parentesi quadre ([ e ] ). Gli elementi nella lista sono separati da una virgola (, ) e in questo caso gli elementi sono tre stringhe di caratteri: “Uova”, “Prosciutto” e “Pomodori”. Sappiamo che sono stringhe di caratteri perché sono racchiusi tra virgolette “.
Nota
I numeri non hanno bisogno di essere inseriti all’interno delle doppie virgolette, in quanto rappresentano un valore (piuttosto che una stringa di caratteri).
Quindi 2 senza virgolette rappresenta il valore numerico 2 mentre 2 tra virgolette “2” rappresenta il carattere/cifra che rappresenta il numero 2.
È possibile memorizzare elementi di diverso tipo all’interno della stessa lista:
lista_mista = [“ciao!”, 1.234, Image.HAPPY]
Notate che l’ultimo elemento è un’immagine!
E’ possibile dire a MicroPython di animare un elenco di immagini. Fortunatamente sono disponibili un paio di elenchi di immagini già integrate, si chiamano Image.ALL_CLOCKS e Image.ALL_ARROWS :
from microbit import *
display.show(Image.ALL_CLOCKS, loop=True, delay=100)
Verrà visualizzata una lancetta che girerà in senso orario, l’intervallo di accensione dei tre LED è di 100 millisecondi.
Come abbiamo visto per la visualizzazione di una sola immagine usiamo display.show per mostrarlo sul display del micro:bit. Quando diciamo a MicroPython di usare Image.ALL_CLOCKS ci verranno mostrate in sequenza tutte le immagini della lista, inoltre nell’istruzione con il parametro loop=True indichiamo che la lista delle immagini deve scorrere per sempre e con l’argomento delay=100 indichiamo che ogni immagine deve essere visualizzata per 100 millisecondi (1/10 di secondo).
Avete capito come animare la lista Image.ALL_ARROWS ?
Come si evita il loop infinito?
(suggerimento: l’opposto di True è False sebbene il valore predefinito per loop sia False )
Potete cambiare la velocità dell’animazione?
Vediamo come creare un’animazione di un’esplosione di luci, una sequenza che parte con l’accensione del LED centrale per espandersi verso il perimetro con differenti intensità luminose dei LED
Come si nota è stato inserito all’interno di un loop infinito: while True l’istruzione display.show(luci, delay=ritardo) . Rispetto alla versione precedente è stata anche parametrizzato il valore del delay , inserito come parametro ritardo all’inizio del codice, ciò permetterà di variare ad inizio programma la velocità con cui apparirà la sequenza delle sei immagini.
L’esempio riportato sopra ripeterà ad ogni ciclo la sequenza delle immagini da luce1 a luce6 , nel caso in cui si voglia dare un’effetto di ribalzo sarà sufficiente creare due collezioni luciA e luciB i cui la sequenza delle immagini è invertita:
