Přeskočit obsah

Řadič RP2040

RP2040 je mikrokontroleér Raspberry Pi. Nejznámější deska na něm je Raspberry Pi Pico.

Pro DIY periferie kolem 3D tiskárny je RP2040 jednou z nejpraktičtějších voleb: je levný, dobře zdokumentován, pracuje s logikou 3.3V, je pohodlný na nahrávání přes USB a je vhodný jako dodatečný MCU pro Klipper.

Kde je RP2040 užitečný

RP2040 je vhodný pro:

  • dodatečnou I/O desku pro Klipper;
  • kontrolér ventilátoru přes MOSFET/drivery;
  • čtení termistorů a jednoduchých analogových senzorů;
  • připojení OLED přes I2C;
  • připojení RFID/NFC přes SPI nebo UART;
  • ovládání servomotoru PWM signálem;
  • jednoduchou samostatnou desku bez Wi-Fi;
  • testovací pult na sensory a rozhraní.

Pokud potřebujete síťování ze startovního balíčku, je jednodušší podívat se na ESP32 nebo Pico W. Pokud potřebujete dodatečný drátový MCU pro Klipper, je RP2040 často pohodlnější.

Proč je Raspberry Pi Pico vhodný

Raspberry Pi Pico je hotová vývojová deska na bázi RP2040. Má USB, flash paměť, regulátor napájení, tlačítko BOOTSEL a exponované piny.

Výhody Pica:

  • nízké náklady;
  • slušná dokumentace a rozložení pinů;
  • USB pro nahrávání a komunikaci;
  • mnoho GPIO;
  • logika 3.3V;
  • 2 UART, 2 SPI, 2 I2C;
  • 16 PWM kanálů;
  • 3 ADC vstupy na exponovaných pinech Pica;
  • PIO pro nestandardní rozhraní;
  • pohodlné nahrávání UF2 přes USB paměťové zařízení.

Pro první projekt je lepší koupit Pico nebo Pico H se připájenými piny než holý čip RP2040. Holý čip vyžaduje vlastní desku, flash paměť, napájení, USB, vedení a testování.

BOOTSEL a UF2

Jednou ze sil Pica je jednoduchý proces nahrávání:

  1. Podržte tlačítko BOOTSEL.
  2. Připojte USB k počítači.
  3. Deska se objeví jako USB disk.
  4. Zkopírujte soubor .uf2 firmwaru.
  5. Deska se restartuje s novým firmwarem.

To je pohodlné pro MicroPython, CircuitPython, projekty C/C++ a firmware Klipperu. Pro začátečníka je tato metoda obvykle srozumitelnější než ST-Link, DFU nebo oddělený USB-UART.

RP2040 a Klipper

RP2040 je dobrým kandidátem na dodatečný MCU v Klipperu.

Typické schéma:

Raspberry Pi Pico s čipem RP2040

Zdroj: Wikimedia Commons, Phiarc, CC BY-SA 4.0

Myšlenka je:

  • Linux host s Klipperem zůstává primárním kontrolérem;
  • Pico/RP2040 se nahraje s firmwarem Klipperu MCU;
  • do printer.cfg se přidá sekce hlavního nebo dodatečného [mcu];
  • piny RP2040 lze použít na ventilátory, sensory, PWM a další periferie;
  • síťové zátěže se stále připojují přes MOSFET, driver, relé nebo SSR.

To je užitečné, když potřebujete separovat část periferie do samostatného bloku: například ventilátory, senzory kamer, filtr, podsvícení, tlačítko, koncový spínač nebo servisní výstupy.

GPIO a logika 3.3V

RP2040 pracuje s logikou 3.3V. To znamená:

  • neaplikujte 5V na GPIO;
  • u modulů 5V může být potřeba měnič úrovně;
  • pull-up rezistory I2C by měly být na 3.3V;
  • GPIO by nemělo přímo napájet zátěž;
  • ventilátor, LED pásku, relé nebo topidlo vyžaduje externí spínač/driver.

Pokud je modul "Arduino-kompatibilní", neznamená to, že je bezpečný pro RP2040. Musíte zkontrolovat vstupní úrovně a pull-upy.

Napájení

Pico je obvykle napájen z USB nebo přes pin VSYS. Deska má regulátor na napájení mikrokontroléru.

Praktická pravidla:

  • nenapájejte motory, servomotory a relé z pinu 3V3 na Picu;
  • používejte oddělené napájení na zátěž;
  • připojte společnou GND s nízkonapěťovými drivery;
  • zkontrolujte, odkud pochází napájení k VSYS a USB;
  • zvažte proud externí modulů, ne jen samotného Pica.

Pokud se Pico resetuje, když se spustí servo nebo ventilátor, je skoro vždycky napájení, zem nebo šum.

ADC na Picu

Pico má ADC vstupy, které můžete použít na jednoduché analogové úlohy:

  • termistor přes dělič napětí;
  • potenciometr;
  • snímač světla;
  • měření nízkého napětí přes dělič napětí.

Omezení:

  • ADC vstup nesmí přesáhnout bezpečné napětí GPIO;
  • na měření 12V nebo 24V potřebujete dělič a ochranu;
  • termistor vyžaduje správný rezistor, tabulku/model a mechanický kontakt;
  • ADC nenahrazuje multimetr nebo průmyslový měřič.

Na topidla si pamatujte: ADC pouze čte senzor. Bezpečnost topidla je zajištěna spínačem napájení, limity firmware, pojistkou a nezávislou tepelnou ochranou.

PIO v jednoduchých pojmech

PIO je Programmable I/O. RP2040 má malé programovatelné bloky, které mohou generovat nebo číst nestandardní signály bez trvalého zatížení hlavního kódu.

Začátečník nemusí začínat s PIO. Ale toto je jeden důvod, proč je RP2040 populární na rozhraní, timingu a nestandardních periferiích.

Pro jednoduché zařízení podobné iDryer je obvykle dost normální GPIO, PWM, I2C, SPI, UART a ADC.

Pico, Pico W a Pico 2

Je důležité nepleist si desky:

  • Pico / Pico H — klasická deska RP2040 bez Wi-Fi;
  • Pico W / Pico WH — RP2040 s modulem Wi-Fi/Bluetooth na desce;
  • Pico 2 / Pico 2 W — nová generace na bázi RP2350, to není RP2040.

Pokud článek nebo projekt říká RP2040, obvykle myslí prvou generaci Pica nebo kompatibilní desku. Pico 2 je konceptuálně podobný, ale je to jiný mikrokontroleér a kompatibilita firmware/pinů je třeba zkontrolovat zvlášť.

Co zkontrolovat před nákupem

Před nákupem desky na bázi RP2040 zkontrolujte:

  • zda je to originální Pico, Pico W nebo klon;
  • zda jsou piny připájeny;
  • zda má USB konektor, který potřebujete;
  • zda existuje správné rozložení pinů;
  • které GPIO jsou dostupné;
  • zda potřebujete Wi-Fi;
  • zda je deska vhodná pro firmware Klipperu;
  • jak budou deska a zátěž napájeny;
  • zda máte dostatek ADC/PWM/I2C/SPI/UART na úkol;
  • zda je místo v pouzdru na montáž.

Pokud plánujete MCU Klipperu, zkontrolujte předem existující pokyny pro konkrétní desku a metodu nahrávání.

Běžné chyby

  • aplikace 5V na GPIO RP2040;
  • napájení serva nebo relé z 3V3;
  • zapomenutí společné GND s MOSFET/driverem;
  • myšlenka, že Pico W je obyčejný Pico bez zohlednění využitých prostředků/napájení Wi-Fi;
  • nákup Pica 2 s očekáváním přesného chování RP2040;
  • měření 12V/24V na ADC bez dělače;
  • připojení topidla přímo k pinu;
  • výběr RP2040 pro Wi-Fi úkol, když normální Pico nemá Wi-Fi;
  • nekontrolování rozložení pinů konkrétního klonu.

Klíčové body

RP2040 a Raspberry Pi Pico jsou silnou volbou na drátové DIY periferie a dodatečný MCU v Klipperu. Deska je levná, srozumitelná, dobře zdokumentovaná a pohodlná na nahrávání.

Ale RP2040 je mikrokontroleér 3.3V, nikoli silový kontrolér. Zátěž se připojuje přes drivery, MOSFET, relé nebo SSR. Pro Wi-Fi úlohy potřebujete Pico W nebo jiný síťovaný kontrolér.

Související materiály