Per fornire un'esperienza di apprendimento completa e più agevole ai principianti, Seeed Studio, azienda leader nella produzione di hardware elettronico per applicazioni IoT, ha creato il Grove Starter Kit per Raspberry Pi Pico, compatibile con MicroPython e Arduino. Il kit si configura come uno strumento di avviamento ed include 5 sensori, 5 attuatori, 2 LED, 1 display LCD e 1 schermo Grove, oltre a una grande quantità di risorse per i corsi inerenti la scheda Raspberry Pi Pico. Con questo kit, gli studenti, i makers e gli appassionati di elettronica possono iniziare rapidamente a prendere dimestichezza con le schede di sviluppo e procedere così alla realizzazione dei propri progetti.

Introduzione

Probabilmente nessuno di noi si aspettava che la Raspberry Pi, il produttore di computer a scheda singola più famoso al mondo, avrebbe rilasciato una propria scheda a microcontrollore. Questo è accaduto proprio nel 2021 con Raspberry Pi Pico. Raspberry Pi Pico (Figura 1) basa infatti il suo design su un nuovissimo chip, il microcontrollore RP2040. RP2040 è un chip microcontrollore progettato in modo indipendente da Raspberry Pi ed è alimentato da un processore ARM dual-core Cortex-M0+ che funziona fino a 133 MHz. Oltre al nuovo potentissimo chip, la scheda Raspberry Pi Pico possiede 26 pin GPIO multifunzione, inclusi 2 SPI, 2 I2C, 2 UART, 3 ADC a 12 bit e 16 canali PWM controllabili. Oltre a questi pin GPIO, Pico ha anche otto pin di messa a terra e una serie di pin di alimentazione. Il lancio sul mercato della scheda Raspberry Pi Pico ha dato uno slancio importante al mondo delle MCU. La piattaforma Raspberry Pi Pico nasce con prestazioni potenti, prezzo economico e un set completo di risorse. Tutto ciò ha reso Raspberry Pi Pico un'ottima piattaforma per l'apprendimento elettronico. È progettata come una scheda a microcontrollore a basso costo e ad alte prestazioni con interfacce digitali flessibili. Nel campo delle MCU, Raspberry Pi Pico è diventato subito uno dei più versatili strumenti di prototipazione. Sulla base del successo riscontrato da Raspberry Pi Pico nel mercato elettronico e tra le community di makers e progettisti, Seeed Studio ha creato il Grove Starter Kit per Raspberry Pi Pico.

Figura 1: La scheda a microcontrollore Raspberry Pi Pico

Per realizzare i nostri progetti con Raspberry Pi Pico, dobbiamo prima programmarlo. Raspberry Pi Pico supporta due tipi di linguaggi di programmazione: C++ e MicroPython; C++ è un linguaggio sviluppato sulla base del linguaggio C, che viene spesso utilizzato nello sviluppo con ESP32 e Arduino, ed è molto diffuso nelle community di sviluppatori con micro. Da quando è stata progettata e rilasciata la prima versione di Python da Guido van Rossum del National Research Institute for Mathematics and Computer Science nel 1991, Python è diventato rapidamente uno dei linguaggi più popolari al mondo con la sua sintassi concisa, ottima leggibilità del codice e risorse disponibili. Sebbene Python funzioni bene su computer desktop, terminali e server di grandi dimensioni, non può però essere distribuito su microcontrollori con risorse computazionali limitate e memoria ridotta, motivo per il quale è nato MicroPython, un linguaggio basato su Python e appositamente progettato per il mondo dei micro.

Dettagli e Caratteristiche tecniche del kit elettronico Grove Starter Kit

All'interno del Pico Grove Starter Kit, seguendo un approccio modulare, è incluso un set di sensori, attuatori e display più comunemente utilizzati sia in ambito hobbistico che educativo. Il kit si presta infatti ad un impiego anche didattico nell'ambito delle discipline STEM (acronimo di Science, Technology, Engineering and Mathematics). Con l'aiuto dello Shield Grove Pico incluso nel kit si possono collegare e scollegare tutti i moduli sensore direttamente a Raspberry Pi Pico semplicemente utilizzando i cavi in dotazione (la scheda Raspberry Pi Pico non è però inclusa in questo kit). Ciò ridurrà notevolmente la difficoltà di utilizzare Raspberry Pi Pico per l'apprendimento e la prototipazione di progetti e fornirà supporto nell'iniziare rapidamente con Micropython. Grove Base Shield è testato e pienamente compatibile con Pi Pico. Inoltre, si può avere accesso all'ecosistema Seeed Studio Grove dove è possibile selezionare più sensori, attuatori e display. Nel corso degli anni Seeed Studio ha sviluppato più di 400 moduli Grove, coprendo un'ampia gamma di applicazioni in grado di soddisfare diverse esigenze. L'azienda fornisce anche tutorial dettagliati per ogni modulo. Sono attualmente supportati dal kit Micropython e Arduino. Seeed Studio fornisce documentazione di supporto tecnico ricca e completa, tutorial Micropython dettagliati e completi per ogni modulo elettronico Grove, esempi di codice e librerie. Ciò significa che con questo kit elettronico si può scegliere un linguaggio di programmazione adatto al nostro scopo per accendere rapidamente una luce a LED, controllare un motore o un servo, leggere i valori e i dati ambientali dei vari sensori e visualizzarli sul display LCD. Grazie a questo potente e versatile kit di facile utilizzo diventa più semplice e veloce la prototipazione elettronica, infatti, non è richiesto nessun cablaggio, nessuna saldatura, nessuna esperienza plug & play. Si può direttamente iniziare con Raspberry Pi Pico, creando i propri progetti facilmente e rapidamente. L'hardware elettronico è quindi estremamente user friendly e si adatta anche all'apprendimento da parte di principianti. Lato software, dopo aver compreso i concetti di Python e Micropython e aver imparato l'installazione e l'uso dell'ambiente di sviluppo integrato Thonny o IDE, potremo scrivere il nostro primo programma. In Figura 2 e Figura 3 è mostrato il kit con i componenti.

Tabella 1: Specifiche tecniche del kit

Utilizzando la scheda Raspberry Pi Pico come controller, in combinazione al Grove Starter Kit di Raspberry Pi Pico, si può imparare a programmare Pico con il linguaggio MicroPython. Di seguito vediamo in modo dettagliato quali componenti compongono il kit (Tabella 2).

Figura 2: Pico Grove Starter Kit

Figura 3: I componenti del Pico Grove Starter Kit

Come abbiamo specificato, non eseguiremo cablaggi né utilizzeremo breadboard o cavi durante la costruzione di progetti. E questo proprio grazie alla scheda di espansione Grove Shield per Pi Pico (Figura 4). Il Grove Shield per Raspberry Pi Pico è una scheda di espansione plug-and-play. Integra vari tipi di connettori Grove su una scheda di espansione compatta, tra cui 2 I2C, 3 ADC, 2 UART, 3 porte digitali, interfaccia di debug SWD e un pin SPI. Sullo Shield è presente anche un interruttore di alimentazione da 3,3 V/5 V, che può commutare la tensione tra 3,3 V/5 V per soddisfare le esigenze di una maggiore varietà di progetti. Quando si utilizzano i moduli Pico e il Grove Shield per costruire un prototipo o un progetto, non è più necessario eseguire complicati lavori di cablaggio, bisogna semplicemente collegare i pin di Raspberry Pi Pico all'interfaccia dello Shield e collegare direttamente i vari moduli elettronici Grove utilizzando i cavi Grove in dotazione.

Figura 4: Grove Shield per Pi Pico

Conclusioni

Quando si hanno tra le mani kit basici, dopo aver preso dimestichezza con l'hardware, si può iniziare a stimolare la propria fantasia creando applicazioni con scenari del mondo reale e realizzando vari prototipi attraverso diverse combinazioni di moduli elettronici e codice. Pensiamo ad esempio al monitoraggio della temperatura e dell'umidità, alla creazione di una luce intelligente, di una ventola o di una porta automatica. In questo modo, possiamo applicare abilmente le conoscenze che abbiamo appreso, e così facendo realizziamo e sviluppiamo progetti reali mostrandone anche i risultati.

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