Raspberry Pi Pico on Ingenium MX

Instalar micro-ROS en la Pico

Sat, 16 Mar 2024 18:30:00 +0200

micro-ROS lleva ROS 2 a microcontroladores con recursos limitados. A continuación se describe cómo configurar el build system para la Raspberry Pi Pico utilizando el Pico SDK oficial.

Prerrequisitos

Toolchain Arm (arm-none-eabi-gcc), CMake y Ninja.
ROS 2 Humble (o posterior) instalado en tu sistema.
Repositorio micro_ros_setup clonado en el workspace de ROS 2.
Pico SDK inicializado (PICO_SDK_PATH).

Configurar el workspace

source /opt/ros/humble/setup.bash
mkdir -p ~/micro_ros_ws/src
cd ~/micro_ros_ws/src
git clone https://github.com/micro-ROS/micro_ros_setup.git
cd ..
colcon build
source install/local_setup.bash

Crear firmware para la Pico

Importa los repositorios necesarios:

ros2 run micro_ros_setup create_firmware_ws.sh freertos raspberripi_pico

Descarga dependencias:

ros2 run micro_ros_setup configure_firmware.sh freertos raspberripi_pico

Compila con opciones personalizadas (Wi-Fi deshabilitada por defecto):

ros2 run micro_ros_setup build_firmware.sh

El resultado (firmware.uf2) se genera en firmware/build. Cópialo a la Pico en modo BOOTSEL.

Ejemplo: nodo ping

Tras flashear, conecta la Pico por USB y ejecuta en el host:

Ampliar entradas digitales con I2C

Sat, 16 Mar 2024 18:00:00 +0200

Cuando el número de GPIO de la Raspberry Pi Pico no basta, puedes ampliar entradas digitales con expansores I2C. Estos integrados entregan 8, 16 o más pines configurables sin sacrificar recursos del microcontrolador.

Expansores populares

Chip	Bits	Voltaje	Características
MCP23017	16	1,8–5,5 V	Dos bancos de 8 bits, interrupciones configurables, pull-ups internos.
PCF8575	16	2,5–5,5 V	Entradas/salidas quasi-bidireccionales, ideal para lectura de botones.
TCA9555	16	2,3–5,5 V	Interrupciones separadas, compatible con 400 kHz.
SX1509	16	2,5–3,6 V	PWM por pin, debounce interno y lógica de interrupciones avanzada.

Conexión básica

Conecta SDA y SCL al bus I2C de la Pico (GPIO 4 y 5 por defecto) con pull-ups de 4,7 kΩ.
Alimenta el expansor con 3,3 V o el voltaje requerido.
Configura las direcciones mediante pines A0-A2.
Conecta pines de interrupción (INTA/INTB) a GPIO disponibles para detectar cambios sin sondeo constante.

Ejemplo con MCP23017 en MicroPython

from machine import I2C, Pin
from mcp23017 import MCP23017

i2c = I2C(0, scl=Pin(5), sda=Pin(4), freq=400000)
exp = MCP23017(i2c, address=0x20)
exp.setup(0, MCP23017.IN, pullup=True)
exp.setup(1, MCP23017.IN, pullup=True)

while True:
 estado0 = exp.input(0)
 estado1 = exp.input(1)
 # Procesa botones

En C/C++ utiliza la librería hardware/i2c.h y escribe a los registros IODIRA, GPPUA y GPIOA.

Programar la Pico en C++

Sat, 16 Mar 2024 13:30:00 +0200

Programar la Raspberry Pi Pico directamente en C/C++ ofrece máximo control sobre el hardware y mejor desempeño que las capas de compatibilidad Arduino. Estos son los pasos clave para configurar el entorno oficial Pico SDK en Windows, Linux o macOS.

Requisitos previos

Toolchain Arm GCC (arm-none-eabi-gcc y newlib).
CMake ≥ 3.13 y Ninja o Make.
Python 3 para scripts auxiliares.
Git para clonar el SDK y submódulos.

En Windows se recomienda usar WSL o el instalador oficial que empaqueta todas las dependencias.

Módulos PIO en la Pico

Sat, 16 Mar 2024 13:00:00 +0200

Los módulos PIO (Programmable I/O) del RP2040 permiten implementar periféricos programables sin cargar la CPU. Con dos bloques PIO y cuatro máquinas de estado cada uno, puedes crear controladores para protocolos no soportados de forma nativa.

Arquitectura PIO

Máquinas de estado: hasta 4 por bloque, cada una con 32 instrucciones de 16 bits.
FIFO TX/RX: buffers de 4 palabras para intercambio con la CPU o DMA.
Pins flexibles: mapeo independiente para entrada, salida y side-set.
Clock divider: ajusta la frecuencia de ejecución con resolución fraccional.

Flujo de trabajo

Escribe el programa PIO en ensamblador específico (.program).
Carga el código en la instrucción memory del bloque PIO.
Configura los registros de control (SM, clocks, pins).
Usa la API del SDK o MicroPython para enviar/recibir datos.

Ejemplos prácticos

WS2812 (NeoPixel)

Genera los pulsos de 800 kHz con side-set para controlar tiras RGB.
Libera a la CPU para calcular animaciones mientras PIO gestiona la temporización.

Interfaces VGA/DVI

Emite señales de sincronía y datos de vídeo usando múltiples máquinas coordinadas.
Requiere DMA para alimentar los buffers a alta velocidad.

Captura de señales

Configura una máquina PIO en modo IN para muestrear pines a alta frecuencia.
Vuelca los datos a memoria mediante DMA para análisis posterior.

Consejos de implementación

Planifica el ancho de palabra. Ajusta push/pull y shift registers para empaquetar datos eficientemente.
Utiliza DMA. Mantiene alimentadas las FIFOs sin bloquear la CPU.
Divide funciones entre máquinas. Un bloque puede generar reloj y otro manejar datos.
Depura con pioasm. El SDK incluye herramientas para validar el programa antes de compilar.
Sincroniza con IRQ. Usa interrupciones PIO para coordinar eventos con el firmware principal.

Recursos adicionales

Documentación oficial del RP2040 Datasheet (capítulo PIO).
Ejemplos del Pico SDK (pio/): UART, I²C, PWM mejorado, DVI.
Librerías comunitarias como rp2040-pio-emulator para pruebas en PC.

Dominar PIO te permitirá extender la Raspberry Pi Pico más allá de sus periféricos estándar y construir soluciones de tiempo real personalizadas.

Raspberry Pi Pico

Sat, 16 Mar 2024 11:00:00 +0200

La Raspberry Pi Pico es la primera placa oficial basada en el microcontrolador RP2040 de la Fundación Raspberry Pi. Combina precio contenido, doble núcleo Cortex-M0+ y periféricos flexibles que la convierten en una plataforma ideal para proyectos embebidos y de enseñanza.

Especificaciones esenciales

Microcontrolador: RP2040 con dos núcleos Arm Cortex-M0+ a 133 MHz (overclock estable hasta ~250 MHz).
Memoria: 264 KB de SRAM repartida en bancos y hasta 16 MB de flash externa QSPI.
Periféricos: 30 GPIO, 2×USB 1.1, 2×UART, 2×I²C, 2×SPI, 16 canales PWM, ADC de 12 bits, 8 máquinas PIO.
Alimentación: 1,8–5,5 V, regulador buck-boost integrado.
Formatos: Pico estándar, Pico W (Wi-Fi), Pico H (headers soldados) y módulos embebibles.

Fortalezas del RP2040

PIO (Programmable I/O). Motores de estado que permiten implementar protocolos personalizados a nivel de hardware.
Doble núcleo. Separar tareas críticas en un core mientras el otro maneja lógica de alto nivel.
Bajo costo y disponibilidad. La placa base ronda los 4 USD.
Comunidad y documentación amplia. SDK en C/C++, MicroPython, CircuitPython y ejemplos oficiales.

Casos de uso recomendados

Controladores de robots educativos gracias a su PWM abundante y soporte MicroPython.
Interfaces personalizadas (DVI, VGA, audio PDM) mediante PIO.
IoT económico con el modelo Pico W y su módulo Wi-Fi CYW43439.
Instrumentos de laboratorio DIY como generadores de señales y analizadores lógicos.

Ecosistema de software

Pico SDK (C/C++). Acceso directo al hardware con CMake, soporte para FreeRTOS y drivers oficiales.
MicroPython y CircuitPython. Repl inmediato, ideal para iterar rápido.
TinyUSB. Implementaciones de dispositivos USB (CDC, HID, MIDI) listas para usar.
Bibliotecas de terceros. Drivers para pantallas, sensores y motores mantenidos por la comunidad.

Consejos para proyectos

Usa el SMPS integrado (VSYS) para alimentar sensores de 3,3 V y evita exceder 300 mA.
Aprovecha el debug por SWD expuesto en los pads debajo de la placa.
Para aplicaciones críticas, añade flash externa de calidad y watchdog habilitado.
Documenta la versión del SDK en tu repositorio para reproducibilidad.

Con estos puntos tendrás un panorama claro de lo que ofrece la Raspberry Pi Pico y podrás decidir cuándo utilizarla frente a otras opciones.