Spis treści:
- 1 Kurs, Ratgeber, Schulung?
- 2 Muss man etwas können?
- 3 Was werden Sie in den Tutorials zum Raspberry Pi Pico lernen?
- 4 Vor dem Start sollte das Team zusammengestellt werden
- 5 Der Hauptprotagonist, der Raspberry Pi Pico W
- 6 Die Bedeutung der Raspberry Pi Foundation in der heutigen Welt
- 7 Ein paar Worte zum Schluss...
Die Welt von heute wird von Elektronik aller Art beherrscht. Es ist schwer vorstellbar, ohne Computer zu arbeiten, Unterhaltung ohne Fernseher zu genießen oder zur Universität zu fahren, ohne Kopfhörer, die drahtlos mit einem Smartphone verbunden sind und den Lieblingspodcast abspielen. Alles ist von Elektronik umgeben, wir finden sie auf Schritt und Tritt, und das auch an völlig unerwarteten Orten. Doch trotz ihrer enormen Dominanz können wir sicher sein, dass die Bedeutung elektronischer Geräte in der heutigen Welt jeden Tag weiter zunehmen wird.
Vielleicht haben Sie sich schon einmal gefragt, wie es möglich ist, dass ein in den USA auf der Plattform YouTube eingestelltes Video problemlos in Deutschland angesehen werden kann, oder wie es möglich ist, dass Sie, wenn Sie im Winter in Ihr Auto steigen und die Temperatur unter Null sinkt, auf dem Bildschirm des Bordcomputers eine Warnung über möglicherweise ungünstige Wetterbedingungen sehen. Die Antwort kann nur eine sein: Technologie. Technologie, die von Menschen entwickelt wurde, die nicht klüger waren als wir, um ein Zitat von Steve Jobs zu paraphrasieren. Was hält Sie also davon ab, Ihre eigene Technologie zu entwickeln?
Bis vor einigen Jahren konnte man sagen, dass Elektronik und Programmierung zwei getrennte Wissenschaftsbereiche sind. Heute ist die Grenze jedoch viel unklarer. Elektroniker sollten die Grundlagen der Programmierung kennen, ebenso wie Programmierer etwas über die Hardware sagen können sollten, auf der der Code läuft.
Kurs, Ratgeber, Schulung?
Es gibt wirklich viele Möglichkeiten, mit dem Erlernen von Elektronik oder Programmierung zu beginnen. Es gibt viele Bücher, Online-Kurse, Video-Tutorials oder Schulungen vor Ort, die Sie in die erstaunliche Welt der Technologie einführen. Ich möchte Sie jedoch ermutigen, ein wenig länger auf Botland zu bleiben und die erstaunliche Welt von Codes genau hier zu erkunden, durch eine Reihe von Artikeln, in denen ich versuchen werde, Ihnen ein wenig über das Programmieren zu erzählen, auf eine etwas andere Art als gewöhnlich. Wenn Sie bereits mit meiner Online-Arbeit vertraut sind, wird es Ihnen sicher gefallen. Wenn Sie hingegen gerade erst in die Welt der Technik einsteigen, sollten Sie wissen, dass ich manchmal vom Thema abschweife.
Meine “Programmier”-Tutorials basieren auf der Raspberry Pi Pico W-Plattform, einem kleinen Board mit einem ziemlich leistungsstarken Mikrocontroller. Das Ganze wurde so vorbereitet, dass die aufeinanderfolgenden Artikel nacheinander abgearbeitet werden. Wir beginnen mit den Grundlagen und der Vorbereitung des entsprechenden Equipments, um später anhand von praktischen Beispielen weitergehende Programmierungen zu erlernen.
Kaufen Sie ein Set, um das Programmieren mit dem Raspberry Pi Pico W zu erlernen, und nutzen Sie die Vorteile des Kurses, der im Botland Blog verfügbar ist!
Im Set enthalten: Raspberry Pi Pico W-Modul, Kontaktplatte, Leitungen, LEDs, Widerstände, Tasten, Fotowiderstände, digitale Licht-, Temperatur-, Feuchtigkeits- und Drucksensoren, OLED-Display und ein USB-microUSB-Kabel.
Muss man etwas können?
Beim Verfassen meiner Artikel habe ich versucht, sie in erster Linie an Anfänger in der Kunst des Programmierens anzupassen, so dass ich hoffe, dass das im Kurs enthaltene Wissen auf einfache und zugängliche Weise präsentiert wird. Hier können Sie Ihr Programmierabenteuer beginnen. Um das Programmieren mit einem kleinen Mikrocontroller der Raspberry Foundation zu erlernen, sind Grundkenntnisse der Elektronik sicherlich hilfreich. Was ist elektrischer Strom und Spannung? Wofür wird ein Widerstand verwendet und welche Parameter zeichnen ihn aus? Wie funktioniert eine LED Diode? Wie baut man Schaltungen auf einer Kontaktplatte auf? Wenn Sie die Antworten auf diese Fragen kennen, können Sie getrost mit dem Lernen des Programmierens beginnen. Wenn Sie hingegen mit dieser Art von Thema nicht vertraut sind, können Sie sich vorher den Elektronikkurs für Anfänger auf der Forbot-Plattform ansehen. Es ist ein großartiger Ort, um den eigenen Denkhorizont zu erweitern. Natürlich können Sie auch ohne vorherige Vorbereitung lernen, wie man Codes für Mikrocontroller schreibt, und sich selbstständig informieren, wenn Sie auf ein unverständliches Konzept oder Problem stoßen. Das Internet ist eine nahezu unbegrenzte Wissensquelle. Wenn Sie etwas nicht wissen, brauchen Sie nur die richtige Frage in eine beliebige Suchmaschine einzugeben, aber denken Sie daran, die Informationen, die Sie lesen, wann immer möglich zu überprüfen.
Was werden Sie in den Tutorials zum Raspberry Pi Pico lernen?
Wie ich bereits erwähnt habe, werden wir mit den Grundlagen beginnen, uns gleich zu Beginn für eine bestimmte Programmiersprache entscheiden (deshalb vermeide ich es, mich ständig festzulegen) und die entsprechende Software vorbereiten. In den folgenden Materialien werden wir einfache Projekte durchführen, die als Grundlage für die Besprechung der grundlegenden Probleme und Konstruktionen dienen, die in Codes vorkommen. Sobald wir über die richtigen Grundlagen verfügen, werden wir uns fortgeschritteneren Themen zuwenden, und auch hier werden wir auf konkreten Beispielen aufbauen. Wir werden versuchen, mehrere elektronische Module wie Temperatur-, Feuchtigkeits– und Drucksensor, Lichtsensor und OLED-Display gemeinsam zu verbinden und zu betreiben. Darüber hinaus werden wir auch andere elektronische Bauteile wie LEDs, Fotowiderstände oder Tasten verwenden. Ich werde Ihnen auch etwas über UART, SPI und I2C erzählen, die beliebte Kommunikationsschnittstellen in der Industrie sind, und ganz am Ende werden wir sogar versuchen, eine Verbindung zum Internet herzustellen. Mit anderen Worten: Je weiter Sie sind, desto umfangreicher werden die von mir beschriebenen Projekte und Aufgaben. Obwohl die Artikel für Anfänger geschrieben sind, hoffe ich, dass auch Fortgeschrittene etwas finden, das ihnen gefällt. Wenn Sie mit der Arbeit mit Codes vertraut sind, wird das Verständnis von spezifischen Beispielen sicherlich viel einfacher sein. Außerdem kann es auch eine gute Wiederholung von bereits erworbenem Wissen sein, zusammen mit einem tieferen Verständnis der Raspberry Pi Pico Plattform.
Mein Kurs ist in Abschnitte unterteilt, die jeweils eine bestimmte Dosis Wissen anhand von Beispielen aus der Praxis vermitteln. Nachfolgend finden Sie ein Verzeichnis aller Materialien, geordnet nach der Reihenfolge ihrer Veröffentlichung. Wenn Sie das Programmieren lernen, ist es wichtig, die Artikel entsprechend der Nummerierung zu bearbeiten.
Inhaltsverzeichnis:
- Raspberry Pi Pico – #1 – Einstieg
- Raspberry Pi Pico – #2 – ein paar Worte zur Programmierung
- Raspberry Pi Pico – #3 – erstes Programm
- Raspberry Pi Pico – #4 – wir beginnen mit der Programmierung
- Raspberry Pi Pico – #5 – Schleifen, Variablen und bedingte Anweisungen
- Raspberry Pi Pico – #6 – PWM, ADC und Kommunikation mit dem Computer
- Raspberry Pi Pico – #7 – Codekorrekturen und eigene Funktionen
- Raspberry Pi Pico – #8 – Unterbrechungen und Alarme
- Raspberry Pi Pico – #9 – Indikatortheorie und Timer
- Raspberry Pi Pico – #10 – Arrays, Strukturen und Zustandsautomaten
Vor dem Start sollte das Team zusammengestellt werden
Wer das Programmieren anhand von realen Projekten erlernen möchte, braucht natürlich die richtige Ausrüstung, aber keine Sorge – Sie müssen jetzt nicht von einem Artikel zum nächsten springen und eine Liste der benötigten elektronischen Komponenten erstellen. Im Botland-Shop ist ein fertiger Bausatz erhältlich, der alle notwendigen Komponenten enthält, um die in der Tutorial-Reihe beschriebenen Projekte mit dem Raspberry Pi Pico durchzuführen. Natürlich enthält der Bausatz nicht den Computer, auf dem wir den Code vorbereiten, der später ausgeführt werden soll 😄.
In dem fertigen Set von Elementen finden Sie:
- Raspberry Pi Pico W,
- MicroUSB-Kabel,
- Kontaktplatte,
- Ein Set von Anschlusskabeln in drei Ausführungen,
- Ein Set von LEDs in drei Farben,
- Ein Set der in der Elektronik am häufigsten verwendeten Widerstände,
- Tact Switch-Tasten,
- Fotowiderstände,
- Digitaler Lichtsensor,
- Digitaler Feuchtigkeits-, Temperatur- und Drucksensor,
- OLED-Display.
Der Hauptprotagonist, der Raspberry Pi Pico W
Es gibt eine ganze Reihe verschiedener Plattformen auf dem Markt, mit denen man das Programmieren lernen kann. Mikroprozessoren in Form einzelner integrierter Schaltkreise, kleine Module mit einigen zusätzlichen Peripheriekomponenten oder leistungsfähige Starter-Kits, die mit einer Vielzahl zusätzlicher Komponenten ausgestattet sind. Meiner Meinung nach ist es am besten, mit der zweiten Option zu beginnen, d.h. mit einer kleinen Platine, auf der der Mikrocontroller bereits aufgelötet ist und auf der die notwendigen Komponenten für eine einfache und schnelle erste Inbetriebnahme vorhanden sind. Bei reinen ICs können die ersten Schritte ein Sprung ins kalte Wasser sein, was nicht unbedingt das Beste ist, während man bei großen Starter-Kits einen Teil des Spaßes an externen Modulen verliert, und diese Art von Wissen ist in der Zukunft sehr nützlich.
Es ist wichtig zu wissen, dass die Raspberry Pi Pico Module in verschiedenen Versionen erhältlich sind. Das erste Board, das auf dem Markt erschien, war einfach das Raspberry Pi PicoDies ist die erste Platine, die auf dem Foto oben zu sehen ist. Einige Zeit später wurde der Raspberry Pi Pico Wentwickelt, eine Version, die mit einem WIFI-Modul ausgestattet ist, um den RPI mit dem Internet zu verbinden. Der Chip, der diesen Kommunikationsstandard unterstützt, ist unter einer Metallabdeckung verborgen, die wegen möglicher Störungen nicht entfernt werden sollte. Darüber hinaus sind auch Raspberry Pi Pico H und Raspberry Pi Pico WH Boards erhältlich, die sich von den Originalen nur durch einen zusätzlichen Debugging-Anschluss unterscheiden.
Raspberry Pi Pico W ist ein kleines Board, mit dem Sie den RP2040-Chip zu Hause betreiben können. Das ist das Herzstück des RPI Pico (RPI – Raspberry Pi), dieser Mikrocontroller, ist ein Dual-Core-Chip, der auf ARM Cortex M0+-Kernen basiert und mit 133 MHz läuft. Für seine geringe Größe ist der Chip mit 26 Universalanschlüssen ausgestattet, die auch andere, etwas speziellere Funktionen übernehmen können. Dazu gehören die Pins für die verschiedenen Kommunikationsschnittstellen, die ADC-Eingänge zur Verarbeitung von Analogsignalen oder die PWM-Ausgänge mit recht interessanten Betriebscharakteristiken, die wir in Zukunft erkunden werden. Der RP2040 enthält außerdem einen 264kB großen SRAM Speicher. Hier werden die Daten gespeichert, die derzeit von dem zu implementierenden Programm verwendet werden. Im Gegensatz dazu wird der ausgeführte Code selbst außerhalb des Prozessors in einem 2 MB großen externen Flash-Speicher gespeichert.
Schauen wir uns das Board selbst etwas genauer an. Im Mittelpunkt steht der bereits erwähnte RP2040-Prozessor, der von den für das Funktionieren notwendigen Komponenten umgeben ist. Direkt daneben befindet sich der Flash-Speicherchip, auf dem das vom RPI ausgeführte Programm gespeichert ist. Als Nächstes folgt eine Miniaturtaste, die beim Einrichten und Vorbereiten des Raspberry Pi Pico für die Programmierung hilfreich ist. Außerdem befindet sich eine einzelne LED auf der Platine. Beim RPI Pico ist sie mit dem RP2040-Prozessor verbunden; bei der W-Version, die wir in Zukunft verwenden werden, ist sie mit einem der Anschlüsse des WIFI-Moduls verbunden. Für die Stromversorgung und die Kommunikation mit dem Computer wird eine microUSB-Buchse verwendet. Auf der Platine ist auch ein kleiner Chip mit den dazugehörigen Komponenten zu sehen, das ist das Stromversorgungsmodul, das die anderen Komponenten mit Strom versorgt. Der Raspberry Pi Pico W verfügt außerdem über einen dreipoligen Debugging-Anschluss und das oft erwähnte WIFI-Kommunikationsmodul auf Basis des CYW43439-Chips. Außerdem sind auf beiden Seiten der Platine Reihen von Anschlüssen zu sehen, an die universelle Goldpins angelötet werden können, so dass wir den RPI Pico W leicht auf einer Kontaktplatte unterbringen können. Es gibt eine ganze Reihe von Anschlüssen, aber wir werden ihren konkreten Zweck noch kennenlernen.
Die Bedeutung der Raspberry Pi Foundation in der heutigen Welt
Am Ende dieser vielleicht etwas langatmigen Einführung in das Programmieren mit dem Raspberry Pi Pico W möchte ich Ihnen ein wenig über den Hersteller dieses bemerkenswerten Boards erzählen, nämlich die Raspberry Pi Foundation. Das Unternehmen hat viel mehr Produkte in seinem Portfolio als nur ein paar einfache Starter-Kits für den RP2040-Chip. Der Raspberry Pi wird in erster Linie mit kleinen Mikrocomputern in Verbindung gebracht, die seit 2012, als die erste Hardware mit dem Raspberry-Logo, das RPI Model B, das Licht der Welt erblickte, kontinuierlich weiterentwickelt wurden. Die Geschichte der Raspberry Pi Foundation reicht jedoch viel weiter zurück, nämlich bis ins Jahr 2006. Damals machte es sich ein Team des University of Cambridge Computer Laboratory unter der Leitung von Eben Upton zur Aufgabe, ein einfaches und kostengünstiges Gerät zu entwickeln, mit dem junge Schüler das Programmieren lernen können. Der Erfolg des ersten Mikrocomputers war so groß, dass die Konstrukteure sofort mit der Arbeit an weiteren Versionen begannen, die noch leistungsfähiger und für Anfänger in Elektronik und Informatik noch leichter zugänglich sein sollten. In den folgenden Jahren wuchs das Unternehmen beträchtlich und begann, nicht nur Mikrocomputer, sondern auch selbst entwickelte Lösungen anzubieten, die als Grundlage für eigene elektronische Geräte dienten.
Ein paar Worte zum Schluss...
Dies war der erste Artikel einer größeren Serie von Tutorials, die auf dem RPI Pico basieren. Ich habe Ihnen kurz erklärt, was wir hier tun werden, was wir brauchen und was Sie lernen können. Außerdem haben wir uns das Raspberry Pi Pico W Board genauer angesehen. Im nächsten Material werden wir gemeinsam die Programmiersprache auswählen, in der wir den Code schreiben werden.
Quellen:
- https://www.raspberrypi.com/products/rp2040/
- https://datasheets.raspberrypi.com/picow/pico-w-datasheet.pdf
- https://datasheets.raspberrypi.com/rp2040/rp2040-datasheet.pdf
- https://blog.adafruit.com/2021/01/29/die-shots-of-the-raspberry-pi-rp2040-chip-teardown-dieshot-reverseengineering-piday-johndmcmaster-raspberry_pi/
