#raspberry pico

Ich will mit dem Pico auskommen und schnell wird klar, wenn ich jeder LED eine GP zum Schalten zuweise sind dem Grenzen gesetzt. Beim Pico stehen 26 GP zur Verfügung. Das bestimmt also mein Layout und die Anzahl der maximal möglichen LED’s und somit auch stark die Gestaltung der Buchstaben. Ein gutes Beispiel ist der Buchstabe “M” oder auch das “P”. Um einen Buchstaben halbwegs leserlich darstellen zu können benötige ich mindestens 5 LED in der Breite und 5 LED in der Höhe. 

Jede einzelne LED muss beschaltet und verdrahtet werden. Mit dem Layout benötige ich also 25 GP des Picos und folglich 25 LED’s. Die müssen dann noch abgesichert werden. Ein GND Anschluss des Picos wird dafür ausreichen um den Kreislauf zu schließen. Jede Zahl auf dem Layout ist eine LED und jede LED ist zweifach Programmiercode für “ein” und “aus”. Was den Code angeht orientiere ich mich an einem anderen Projekt, welches ich bereits auf GitHub veröffentlich habe. Ihr findet den Link dazu am Schluss des Beitrags. Wenn das Projekt fertig ist wird es natürlich auch ganz extra auf GitHub zu finden sein-

Bis dahin ist aber noch einiges an arbeit zu leisten. Erstmal muss man schich klarwerden wie die Buchstaben aussehen sollen und welche LED’s auf dem Layout jeweils eine Kombination aus Zahlen ergeben. Ein “I” braucht wenig LED und wenig Programmiercode. Beispielsweise ergibt ein “I” (groß geschrieben) folgende Zahlen auf dem Layout = LED: 3, 8, 13, 18, 23. Am aufwendigsten ist der Buchstabe “E”. In der nachfolgenden Tabelle seht ihr wie ich die einzelnen Buchstaben (nur groß geschriebene) darstellen möchte. Später werde ich mir ein Code-Layout erstellen, so das ich die Codes pro benötigter LED für einen Buchstaben einfach zusammenkopieren kann. So die Idee bis hierhin.

Ich habe mir zum Ausbohren der Löcher für meine LED’s das Layout ausgedruckt und mit Tesafilm auf meiner Plexiglasplatte fixiert. Ich benötige ja 25 Löcher für 25 LED’s. Allerdings bin ich mir derzeit noch nicht schlüssig welche LED’s ich verwenden werde. Also es geht um die Farbe. Mache ich alle rot oder blau oder grün oder weis? Ich dachte auch an LED’s die in drei Farben leuchten können. Doch das geht leider nicht, da ich dann dreimal soviele GP’s auf dem Pico benötigen würde. Ohne weiteres zubehör ist das nicht zu lösen. Und auch wenn der Code einfach bleiben soll, damit jeder (auch Kinder) es nachvollziehen können. Es gibt solche LED Felder zu kaufen, die aber etwas mehr Technik auf der eigenen Platine haben. Aber das will ich nun mal nicht, denn es soll ein einfaches Shema sein, welches man auch mit einer Schulklasse ganz einfach nachbauen und nachvollziehen können soll. Was man dann später mehr daraus macht - so long! 

Es ist ja ganz leicht zu sagen:”Papa, cool wäre ein LED Board das Buchstaben leuchten lässt.”  Kaum den Spruch rausgehauen, muss man sich aber dann einaml damit befassen, was die Realisierung überhaupt bedeutet. Aktuell eine gute Möglichkeit für erweitertes Homescooling zum Fach Pysik und Mathematik - lol! Also wie bei einem anderen Projekt nehme ich einen Plexiglas-Bilderrahmen, den ich auseinandernehme. Der kostet im Drogeriemarkt ca. 3-5 Euro. Dazu kommt der Pico für 3 Euro und Kabel und LED’s und Wiederstände/Dioden, etc. und so wird das Projekt wohl ohne die Versandkosten zu rechnen ca. 20-30 Euro kosten. Das gönnen wir uns doch mal.

Im nächsten Schritt werde ich also die Löcher für die LED’s borhen und die LED einkleben und verlöten. Auf dem Bild seht Ihr in etwa wie das aussehen wird. Danach kommt die Verkabelung und dann die Programmierung in Micropython.

Etwas Code wird es also brauchen und ich orientiere mich an einem meiner anderen Beispielprojekt: https://github.com/techcree/PiPico/blob/main/ledleisteblink.py

Eine Steckplatte werde ich auch noch nutzen, weil ich dann die Kabel nicht direkt auf den Pico bringen muss und so flexibler bin. Wenn Ihr auch sowas bauen wollt, dann denkt bitte daran das es mit Strom zu tun hat und Ihr bitte in jedem Fall einen dabei haben solltet der sich mit Strom auskennt oder wenigstens einen Erziehungsberechtigten infomriert und die wichtigsten Vorkehrungen für eure Sicherheit trefft! 

Meine Überlegung war es meinen Mini Super Computer auf der Basis von drei Raspberry Pi’s und mit zwei Vierer-Relais bestück noch weiter aufzubohren. Eben um zwei Pico Microcontroller. Frage ist was kann man eigentlich mit einem Pico tun. Also der Pico kann ein auf ihm gespeichertes Skript ausführen. Dazu stehen Micro Python oder C++ zur Wahl. Ich habe mich für Micro Python entschieden. Er kann also dieses Skript immer un immer wieder durchlaufen bis man ihm den Strom kappt. Ist das Skript bspw. als main.py gespeichert, so beginnt er auch automatisch wieder das Skript auszuführen sobald er Strom hat. Das war es im Prinzp auch schon. Aber der Pico verfügt über zwei GPIO Leisten mit je 20 Pins, wobei einige davon fest mit bspw. 3.5 V oder GND fest vergeben sind.

Mit dem Rest kann man Schaltungen vornehmen. So bspw. LEDs leuchten lassen, da diese mit eben der Spannung vom Pico schon ausreichend versorgt werden können. Der Pico selbst bekommt in meinem Fall seine Power von je einem Raspberry Pi. Über den Pi kann ich also den Pico jeweils programmieren. Dazu verwende ich Thonny und habe den Pico entsprechend vorbereitet. Wie das geht findet Ihr auch auf der Website der Raspberry Pi Foundation unter Pico, erste Schritte, etc.! In meinen Skripten habe ich erst die LED angesteuert, die fest auf dem Pico verbaut ist. Dies zeigt mir also an das bzw. ob der Pico arbeitet.

Da es nicht möglich ist den Pico direkt aus dem Pi anzusteuern habe ich den Stromkreislauf der LEDs jeweils über eines der Relais geführt und kann somit die LEDs von dem jeweiligen Pi aus ein- und ausschalten. Einer meiner Pis im Cluster übernimmt die Kontrolle der anderen Pis und steuert selbst den Lüfter und dessen Beleuchtung. Einer der anderen Pis fürht regelmäßig einen Speedtest meines Glasfaseranschlusses durch. Jetzt übernimmt der Pico also künftig die Aufgabe die LED Leiste immer blinken zu lassen, wenn auf diesem Pi der Speedtest läuft.

Der andere Pico hat von mir zwei dreifarbige LEDs zu schalten und führt eine Aufgabe durch die mit einem der anderen Pi zusammenhängt. Warum pro Pico ein Pi? Mir ist es nicht oder noch nicht gelungen mehrer Picos an einem Pi zu betreiben. Mir ist bisher noch nicht klar ob das überhaupt geht. Die Picos benötigen den Pi auch eigentlich nur zur Programmierung. Strom könnte der Pico auch durch ein USB Kabel nebst Netzteil bekommen.

Hier habe ich euch mal Screenshots von einem meiner Skripte gemacht, die auf einem der Picos läuft. Es ist das Skript, welches die LED Leiste mit fünf roten LEDs läuchten lässt.

Erst lasse ich also die LED leuchten, die direkt auf dem Pico verbaut ist. Es ist die LED, welche mit GPIO Pin 25 angesprochen wird. Sie blinkt also kurz um anzuzeigen, dass das Skript gestartet ist. Dannach lasse ich LED 1, dann LED 2,dann LED 3 und so weiter anschalten. Wenn alle fünf LEDs leuchten geht das Spiel rückwärts und schaltet jede LED einzeln aus. Die zeitliche Verzögerung erreiche ich durch je ein utime.sleep(1) Kommando. Der Wert in der Klammer definiert dabei die Länge der Zeit in Sekunden.

Fazit: Nachdem ich endlich wenigstens zwei Picos zum Preis von 4 € zzgl. Versandkosten ergattern konnte, habe ich mir die Picos näher angesehen und etwas herumprobiert. Auf den ersten Blick war ich etwas enttäuscht. Warum? Erstens musste ich PIN Leisten anlöten, denn die Picos kommen immer ohne diese und 2x20 Pins anlöten ist nur mit gerigem Spaß verbunden. Ich hatte mir auch etwas mehr erwartet. 

Gerne würde ich auf einem Pi ein Skript ausführen welches die GPIOs auf dem Pico direkt ansteuern kann. Doch ich kann nicht direkt in dieser Form auf den Pico zugreifen. Das geht nur über Thonny um jeweils die Datei an der man arbeitet bspw. abzuspeichern. Andere Lösungsversuche, die ich getestet hatte haben leider nicht funktioniert. Den Pico vom Chromebook aus zu programmieren scheitert leider auch daran, das Linux auf dem Chromebook aktuell auch keine Verbindung zum Pico von Thonny aus zulässt. Nachdem der Pico mit Micro Python geladen ist verschwindet er und bleibt unerreichbar.

Es ist nicht neu, dass die Raspberry Pi Fan-Gemeinde eine Bastel-Freak-Show ist. Eben Leute die gerne an elektronischen Geräten basteln oder programmieren. Das ist es letztlich was alle bisherigen Raspberry Pi Mini-Computer so bekannt und aauch beliebt gemacht hat. Zahlreiche Projekte lassen sich damit realisieren. 

Der Pico aber verfügt nicht über die Intelligenz und die Power eines Raspberry Pi Mini-Computers. Der Pico verfügt über einen Speicher von 2 MByte + 265 KByte SRAM. Ein Cortex-M0+-Prozessor mit zwei Kernen (Taktung 133 MHz) sorgt dafür, dass die auf dem Speicher befindlichen Programme (bspw. Python oder C++) ausgeführt werden können. Das Besondere ist aber, dass die CPU von der Raspberry Pi Foundation UK entwickelt wurde. Wichtigstes Element aber beim Pico sind die GPIO Schnittstellen. Zwar ist der Pico einem richtigen Pi auch hier weit unterlegen, doch sein Einsatzgebiet dürfte auch ein Anderes sein. Fakt ist aber, dass dieses kleine und pfiffige Stück Elektronik gerade einmal 4€ kostet.

Gegenüber dem Pi verfügt der Pico nicht über die zwei 5V GPIO Pins. Er wartet schlicht mit einem 3V (out) an Pin 37 auf. Seine Pins sind zudem nicht wie beim Pi in zwei Zeilen nebeneinander, sondern befinden sich rechts und links jeweils an der Seite der kleinen Platine. Also je 20 Pins machen dann zusammen ebenfalls 40 Pins ähnlich wie beim Raspberry Pi. Die Programme werden als bspw. *.uf2 Files einfach in den Speicher des Picos kopiert und schon erweckt der Pico zum Leben. Die benötigte Stromversorgung bekommt er dabei von dem Computer über 5V USB an dem er angeschlossen ist und natürlich auch nur solange er daran angeschlossen ist.

Ist der Pico also mit Strom via USB versorgt und mein einem Programm betankt kann er zuverlässig sein Programm abfahren und zahlreiche Dinge steuern, welche mit seinen GPIO Pins verbunden sein können. Jedenfalls solange diese mit der bereitgstellten Stromversorgung auskommen oder mit Hilfe eines 3V Relais Moduls.

Mit Hilfe eines solchen Moduls ist es möglich einen Stromkreislauf zu unterbrechen oder zu schließen. Also bspw. eine Lampe ein- und auszuschalten. Hinweis; Bitte achtet immer beim Umgang mit Elektronik und Strom auf die richtigen und zusammenpassenden Bauteile und sorgt mit Vorsicht für die nötige Sicherheit. 

Die Anwendungsgebiete für den Pico dürften sich im Laufe der Zeit in Massen ergeben. Schließlich gibt es solche Microcontroller für die Realisierung eigener Projekte auch nicht erst seit heute. Viele von euch werden da schon einige Ideen haben oder bekommen. 

Was mich betrifft bedeutet der Pico eine neue möglichkeit im Zusammenhang mit einem Chromebook. Da viele neuere Chromebooks die Möglichkeit haben Linux Anwendungen zu nutzen kann heute auf einem solchen Chromebook auch wunderbar programmiert werden. Eine Software ist bspw. Thonny mit der man bspw. Python Programme erstellen kann. Da Chromebooks wie andere Computersysteme üblicherweise nicht über eine GPIO Schnitstelle verfügen, Ausnahme sind natürlich Raspberry Pi’s oder Minicomputer auch anderer Hersteller, kann der Pico dieses Defizit beseitigen und so lässt sich nahezu jeder Computer (Windows, Linux, Mac) für solche Projekte aufrüsten.