La carte Raspberry Pi Pico¶

MicroPythonMCU.RPi_Pico est une réplique de la carte Raspberry Pi Pico : le même microcontrôleur programmable que le bloc MCU — même programme Python, même API machine/time, mêmes paramètres —, mais avec le brochage réel de la carte (40 broches) et son alimentation : connecteur USB, VBUS, VSYS, régulateur 3,3 V, 3V3(OUT).

Quand choisir l'un ou l'autre ?

• MCU : un microcontrôleur simplifié, 8 broches toutes polyvalentes, alimentation idéale et implicite. Le plus simple pour apprendre à programmer et pour les montages où l'alimentation n'est pas le sujet.
• RPi_Pico : pour câbler comme sur la vraie carte (numéros de broches, multiplexage UART/I2C, ADC sur GP26-GP28), et pour étudier l'alimentation : autonomie sur piles, consommation, mise sous tension, chute de tension.

Les deux blocs contiennent le même cœur programmable (core, un composant Internal.McuCore : le RP2040 et son programme). Ouvrir le schéma interne de la Pico (onglet Diagram) montre ce cœur câblé au connecteur USB, à la diode Schottky, au régulateur, aux diviseurs de mesure et à la LED, comme sur la carte. L'icône a les proportions réelles de la carte (21 × 51 mm, broches au pas de 2,54 mm) ; un éclair sur le connecteur USB signale qu'elle est alimentée par le câble (usbConnected).

Brochage¶

Vue de dessus, connecteur USB en haut, comme la carte réelle. Les noms des connecteurs reprennent la sérigraphie ; trois sont adaptés, un nom Modelica ne pouvant pas commencer par un chiffre ni être répété.

La LED embarquée (Pin("LED") ou Pin(25)) est dessinée à sa place sur l'icône. Les broches internes de la carte sont accessibles comme sur la vraie : Pin(24) lit la présence de VBUS, ADC(3) (GPIO29) lit VSYS/3, ADC(4) le capteur de température du RP2040 ; Pin(23) (mode du régulateur) existe sans effet.

Alimentation¶

La carte n'exécute son programme que si elle est alimentée. Trois façons de le faire, comme en vrai :

1. Par le câble USB (par défaut, usbConnected = true) : 5 V sur VBUS, rien à câbler. C'est la carte branchée à l'ordinateur.
2. Par VSYS, typiquement une pile ou deux piles AA, avec usbConnected = false. Le régulateur est un buck-boost : il fournit 3,3 V même si VSYS est en dessous (de 1,8 à 5,5 V).
3. Par VBUS avec une alimentation 5 V externe, usbConnected = false.

Schéma de principe de l'alimentation, avec les numéros des broches physiques. Les couleurs sont celles des fils du schéma interne de RPi_Pico dans OMEdit.

Dans OMEdit, le schéma interne de RPi_Pico (onglet Diagram) montre ce câblage tel qu'il est modélisé, avec les mêmes couleurs : le cœur core (RP2040), l'USB, la diode, les diviseurs, le régulateur, le filtre d'ADC_VREF et la LED.

Le régulateur fabrique le rail 3,3 V à partir de VSYS. C'est un modèle moyen, sans découpage : la tension de sortie est tenue à 3,3 V, et le courant tiré de VSYS vaut la puissance fournie divisée par le rendement (eta, 0,9) et par la tension de VSYS. Le rail alimente le RP2040 et sa flash (ICore, 20 mA), les broches — le courant d'une LED branchée sur une sortie est pris sur le rail, donc sur la pile — et la sortie 3V3(OUT).

Exemple de bilan, deux piles AA (3 V) : 20 mA × 3,3 V / (0,9 × 3 V) ≈ 24,5 mA tirés des piles, programme seul ; quelques milliampères de plus par LED allumée.

Mise sous tension et coupure¶

• Le programme (boot.py/main.py ou le script) démarre à la mise sous tension : la première fois que le rail 3,3 V dépasse VPowerOn (1,8 V) avec RUN haut. time.ticks_ms() compte depuis cet instant, pas depuis le début de la simulation. Avec l'USB, c'est à t = 0.
• Si ensuite le rail retombe sous VPowerOff (1,6 V) — pile vide, VSYS coupé, 3V3_EN ou RUN à la masse —, le programme est arrêté pour de bon : ses broches sont relâchées (haute impédance), un avertissement daté apparaît dans le journal. Le retour de l'alimentation ne le relance pas : le redémarrage n'est pas simulé.
• Une carte jamais alimentée n'exécute rien ; la simulation se termine normalement.

Exemple : Pico.PowerUp, une rampe sur VSYS.

Alimenter les périphériques par la carte¶

Les périphériques de la bibliothèque (appareils série, modules radio, périphériques I2C, HX711) ont une alimentation idéale interne par défaut. Cocher leur paramètre useSupplyPin fait apparaître une broche VCC (en bas à gauche de leur icône) : la relier à 3V3(OUT) de la carte. Leurs niveaux hauts suivent alors la tension reçue, et leur consommation (IQ) est tirée de la carte, donc comptée dans le bilan de la pile.

MicroPythonMCU.RPi_Pico pico(usbConnected = false);
MicroPythonMCU.Peripherals.UartEchoDevice echo(useSupplyPin = true, IQ = 0.002);
equation
  connect(pico.V3V3, echo.VCC);   // 3V3(OUT) -> VCC
  connect(pico.GND_3, echo.GND);

Programmer la Pico¶

Le programme est celui d'une vraie Pico sous MicroPython. Par rapport au bloc MCU, ce qui change suit la carte réelle :

from machine import Pin, ADC, UART
uart = UART(1, baudrate=9600)        # TX GP4, RX GP5 : broches par défaut
vsys = ADC(3).read_u16() * 3.3 / 65535 * 3
temp = 27 - (ADC(4).read_u16() * 3.3 / 65535 - 0.706) / 0.001721

Une broche qui n'est pas permise pour ce périphérique lève l'erreur du port rp2 (« bad TX pin », « bad SCL pin »). La simulation n'a qu'un moteur UART et qu'un maître I2C : UART(0) et UART(1) sont acceptés, mais un seul à la fois (de même pour I2C(0)/I2C(1)).

Paramètres¶

Les onglets du bloc MCU sont les mêmes (script, temps d'exécution, système de fichiers, débogage, Electrical sans VOH) : voir Le bloc MCU. Le niveau haut des sorties est la tension du rail 3,3 V. L'onglet Power supply est propre à la carte :

Grandeurs à tracer¶

Pour le courant d'une pile, placer un CurrentSensor sur le fil de VSYS, comme dans l'exemple Pico.Battery.

Pour aller plus loin¶

• Référence rapide MicroPython du port rp2 : l'API telle qu'elle tourne sur la vraie carte ; généralités du port rp2 ; module rp2 (PIO, non simulé).
• Fiche technique de la Raspberry Pi Pico : schéma, alimentation (chapitre « Powering Pico »), cotes ; brochage.
• Fiche technique du RP2040 : multiplexage des broches (fonctions des GPIO), ADC et capteur de température.
• Documentation Raspberry Pi des cartes Pico.