Raspberry Pi Pico W: характеристики

Raspberry Pi Pico W — беспроводная версия Raspberry Pi Pico, представленная 30 июня 2022 года. Плата построена на том же микроконтроллере RP2040, что и обычная Pico, но дополнена беспроводным чипом Infineon CYW43439, обеспечивающим Wi-Fi 2,4 ГГц и Bluetooth 5.2.

Как и обычная Pico, Raspberry Pi Pico W является микроконтроллерной платой, а не одноплатным компьютером. Она не запускает Linux и выполняет пользовательский код непосредственно на RP2040. Беспроводные интерфейсы делают Pico W особенно удобной для IoT-устройств, сетевых датчиков, контроллеров, небольших веб-серверов и систем домашней автоматизации.

Кроме базовой Pico W без распаянных штыревых разъёмов существует Raspberry Pi Pico WH — беспроводная версия с заводскими GPIO-разъёмами. Это позволяет использовать плату непосредственно с макетными платами и Dupont-проводами без самостоятельной пайки.

Основные характеристики Raspberry Pi Pico W

Микроконтроллер: RP2040
Процессор: 2-ядерный Arm Cortex-M0+ с частотой до 133 МГц
Оперативная память: 264 КБ SRAM
Flash: 2 МБ QSPI Flash на плате
Wi-Fi: однодиапазонный 2,4 ГГц IEEE 802.11b/g/n
Bluetooth: 5.2, включая Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy
Беспроводной чип: Infineon CYW43439
USB: 1 × USB 1.1 с поддержкой host и device, разъём Micro USB
GPIO: 26 многофункциональных GPIO, включая 3 аналоговых входа
UART: 2 интерфейса
SPI: 2 контроллера
I²C: 2 контроллера
PWM: 16 каналов
PIO: 8 программируемых state machines
Питание: 1,8–5,5 В постоянного тока
Размеры: 21 × 51 мм
Программирование: C/C++ и MicroPython, загрузка прошивки через USB в режиме USB-накопителя UF2

Технические характеристики

Процессор и RP2040

В основе Raspberry Pi Pico W находится микроконтроллер RP2040, разработанный Raspberry Pi. Он содержит два ядра Arm Cortex-M0+, работающих с частотой до 133 МГц. В RP2040 также предусмотрены контроллер USB 1.1, периферийные интерфейсы UART, SPI и I²C, 16 каналов PWM и программируемая подсистема PIO.

В отличие от обычной Raspberry Pi Pico, модель Pico W дополнительно оснащена беспроводным чипом CYW43439. С точки зрения основного микроконтроллера вычислительная платформа остаётся RP2040, однако беспроводная подсистема использует несколько внутренних линий связи, поэтому утверждение о полной электрической идентичности плат без оговорок некорректно.

Память

RP2040 располагает 264 КБ встроенной SRAM. Для хранения прошивки используется установленная на плате 2 МБ QSPI Flash. Память Flash используется для хранения программы и других данных, необходимых микроконтроллеру.

Wi-Fi

Беспроводная сеть реализована с помощью Infineon CYW43439. Pico W поддерживает однодиапазонный Wi-Fi 2,4 ГГц IEEE 802.11b/g/n. Модуль подключён к RP2040 по высокоскоростному SPI-интерфейсу. Поддерживаются WPA3 и режим программной точки доступа, рассчитанный максимум на четыре клиента.

Для радиосвязи используется встроенная антенна. Для нормальной работы желательно не размещать крупные металлические элементы непосредственно возле или под антенной, поскольку они могут ухудшать параметры беспроводной связи.

Bluetooth

Аппаратно CYW43439 поддерживает Bluetooth 5.2, включая Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy. Однако при выпуске Pico W в 2022 году программная поддержка Bluetooth ещё не была включена: первоначальная прошивка использовала беспроводной модуль только для Wi-Fi.

Поддержка Bluetooth была официально добавлена 14 июня 2023 года с выпуском pico-sdk 1.5.1 и соответствующей версии MicroPython. Pico W получил поддержку Bluetooth LE в режимах Central и Peripheral, а также Bluetooth Classic с отдельными ограничениями протоколов.

USB

Плата оборудована одним контроллером USB 1.1 с поддержкой режимов host и device. Используется разъём Micro USB, через который можно подавать питание, загружать прошивку и обмениваться данными с компьютером.

Для первоначальной загрузки прошивки используется встроенный USB bootloader RP2040. После перевода платы в режим BOOTSEL она определяется компьютером как USB-накопитель, после чего файл UF2 можно скопировать обычным перетаскиванием.

GPIO и периферия

Raspberry Pi Pico W предоставляет пользователю 26 многофункциональных GPIO. Большинство выводов могут использоваться одновременно с несколькими аппаратными функциями: UART, SPI, I²C, PWM и PIO.

Три доступных пользователю GPIO также работают как аналоговые входы ADC: GP26, GP27 и GP28. Это позволяет напрямую подключать простые аналоговые датчики и измерять напряжение.

Всего в RP2040 имеется 30 пользовательских GPIO, но на плату Pico W выведены 26. Некоторые внутренние сигналы используются самой платой. В частности, встроенный светодиод Pico W управляется беспроводным чипом через сигнал WL_GPIO0, а не напрямую обычным GPIO RP2040.

Распиновка Raspberry Pi Pico W:

Контакт	Сигнал	Основные функции
1	GP0	UART0 TX, I²C0 SDA, SPI0 RX
2	GP1	UART0 RX, I²C0 SCL, SPI0 CSn
3	GND	Земля
4	GP2	I²C1 SDA, SPI0 SCK
5	GP3	I²C1 SCL, SPI0 TX
6	GP4	UART1 TX, I²C0 SDA, SPI0 RX
7	GP5	UART1 RX, I²C0 SCL, SPI0 CSn
8	GND	Земля
9	GP6	I²C1 SDA, SPI0 SCK
10	GP7	I²C1 SCL, SPI0 TX
11	GP8	UART1 TX, I²C0 SDA, SPI1 RX
12	GP9	UART1 RX, I²C0 SCL, SPI1 CSn
13	GND	Земля
14	GP10	I²C1 SDA, SPI1 SCK
15	GP11	I²C1 SCL, SPI1 TX
16	GP12	UART0 TX, I²C0 SDA, SPI1 RX
17	GP13	UART0 RX, I²C0 SCL, SPI1 CSn
18	GND	Земля
19	GP14	I²C1 SDA, SPI1 SCK
20	GP15	I²C1 SCL, SPI1 TX
21	GP16	SPI0 RX, I²C0 SDA, UART0 TX
22	GP17	SPI0 CSn, I²C0 SCL, UART0 RX
23	GND	Земля
24	GP18	SPI0 SCK, I²C1 SDA
25	GP19	SPI0 TX, I²C1 SCL
26	GP20	I²C0 SDA
27	GP21	I²C0 SCL
28	GND	Земля
29	GP22	GPIO, PWM, PIO
30	RUN	Аппаратный сброс RP2040
31	GP26	ADC0, I²C1 SDA
32	GP27	ADC1, I²C1 SCL
33	GND / AGND	Аналоговая земля
34	GP28	ADC2
35	ADC_VREF	Опорное напряжение ADC
36	3V3(OUT)	Выход стабилизированного 3,3 В
37	3V3_EN	Включение стабилизатора; соединение с GND отключает питание 3,3 В
38	GND	Земля
39	VSYS	Системное входное питание
40	VBUS	5 В от USB

Кроме основных GPIO, на нижней стороне платы расположены три контактные площадки для аппаратной отладки по SWD: SWCLK, GND и SWDIO.

PIO

Одной из особенностей RP2040 остаётся программируемый блок PIO. В Pico W доступно 8 программируемых state machines, которые позволяют реализовывать нестандартные интерфейсы и протоколы с очень точным управлением временными характеристиками.

Питание

Pico W рассчитана на входное питание в диапазоне 1,8–5,5 В DC. Питание может подаваться через VSYS либо от USB. Разъём Micro USB одновременно используется для питания и передачи данных.

При работе Wi-Fi и Bluetooth потребление выше, чем у обычной Pico без радиомодуля. Это особенно важно при автономном питании от батареи: режим сна и частота беспроводных передач могут существенно влиять на продолжительность работы.

Размеры и конструкция

Размер Raspberry Pi Pico W составляет 21 × 51 мм. Плата имеет стандартный для семейства Pico 40-контактный DIP-подобный формат, при этом пользователь получает 26 GPIO, а остальные контакты используются для питания, земли и специальных функций.

По краям расположены металлизированные отверстия и castellated edges, благодаря которым Pico W можно устанавливать как самостоятельный модуль на другую печатную плату. Вариант Pico WH поставляется уже с распаянными штыревыми разъёмами.

Интерфейсы и разъёмы

Micro USB: питание, обмен данными и программирование
40 контактов: 26 GPIO, питание, земля и специальные сигналы
BOOTSEL: кнопка перехода в USB-режим загрузки прошивки
SWD: трёхконтактный интерфейс аппаратной отладки
Антенна: встроенная беспроводная антенна для CYW43439
LED: встроенный светодиод управляется через беспроводной чип

Способы программирования

C/C++: официальный Raspberry Pi Pico SDK предоставляет библиотеки для работы с RP2040, Wi-Fi и Bluetooth
MicroPython: поддержка сетевых функций и Bluetooth позволяет создавать сетевые и BLE-приложения без разработки низкоуровневой прошивки
CircuitPython: существует поддержка Pico W со стороны сообщества и экосистемы Adafruit

Одним из главных преимуществ экосистемы Pico остаётся возможность программирования через UF2. После перевода платы в режим BOOTSEL новый образ прошивки можно загрузить простым копированием файла на виртуальный USB-накопитель.

Возможности и особенности

встроенный Wi-Fi 2,4 ГГц избавляет от необходимости подключать внешний сетевой модуль;
Bluetooth 5.2 позволяет использовать Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy;
поддерживается режим программной точки доступа Wi-Fi до четырёх клиентов;
8 PIO state machines позволяют реализовывать нестандартные цифровые протоколы;
26 GPIO дают возможность одновременно подключать большое количество периферийных устройств;
встроенный USB-контроллер поддерживает как host, так и device;
вариант Pico WH поставляется с уже установленными GPIO-разъёмами.

Для чего подходит Raspberry Pi Pico W

Raspberry Pi Pico W хорошо подходит для небольших IoT-проектов, в которых микроконтроллер должен самостоятельно выходить в сеть. Это могут быть датчики температуры, влажности и освещённости, устройства сбора телеметрии, контроллеры реле, сетевые дисплеи, простые веб-серверы и MQTT-клиенты.

Благодаря Bluetooth можно строить устройства, взаимодействующие непосредственно со смартфонами и другими BLE-устройствами. Например, Pico W может работать как BLE-периферия, передающая показания датчиков мобильному приложению.

Плата также подходит для проектов домашней автоматизации и интеграции с системами вроде Home Assistant, особенно когда обмен данными выполняется через Wi-Fi и MQTT.

Преимущества

встроенные Wi-Fi и Bluetooth без внешнего радио-модуля;
компактный формат 21 × 51 мм;
26 GPIO и широкий набор аппаратных интерфейсов;
8 программируемых PIO state machines;
официальный SDK на C/C++ и развитая поддержка MicroPython;
удобная загрузка прошивки через USB и UF2;
наличие версии Pico WH с заводскими GPIO-разъёмами.

Ограничения

Главное ограничение Pico W связано с её классом устройства: это микроконтроллер, а не полноценный компьютер. На плате нельзя запускать Linux или традиционные desktop-приложения.

Wi-Fi работает только в диапазоне 2,4 ГГц. Поддержки 5 ГГц нет.

При интенсивном использовании беспроводных интерфейсов энергопотребление возрастает по сравнению с обычной Pico. В автономных устройствах необходимо учитывать это при выборе аккумулятора и режима работы.

Ещё одна особенность заключается в совместном использовании некоторых внутренних сигналов RP2040 и беспроводной подсистемы. Например, линия тактирования беспроводного SPI-интерфейса связана с мониторингом VSYS, поэтому чтение напряжения VSYS через ADC имеет ограничения во время SPI-трафика к CYW43439.

Raspberry Pi Pico W и похожие платы

Наиболее близкими платами являются обычная Raspberry Pi Pico без беспроводной связи и более новая Raspberry Pi Pico 2 W, которая использует тот же беспроводной чип CYW43439, но построена на значительно более новом RP2350.

Характеристика	Pico W	Pico	Pico 2 W
Поколение	Pico / первое поколение	Pico / первое поколение	Pico 2 / второе поколение
Чип	RP2040	RP2040	RP2350
Процессор	2× Arm Cortex-M0+, до 133 МГц	2× Arm Cortex-M0+, до 133 МГц	2× Arm Cortex-M33 или 2× Hazard3 RISC-V, до 150 МГц
SRAM	264 КБ	264 КБ	520 КБ
Flash	2 МБ	2 МБ	4 МБ
Wi-Fi	2,4 ГГц 802.11n	Нет	2,4 ГГц 802.11n
Bluetooth	5.2	Нет	5.2
GPIO	26	26	26
Аналоговые входы	3	3	3 на уровне платы
PWM	16 каналов	16 каналов	24 канала
PIO	8 state machines	8 state machines	12 state machines
USB	USB 1.1 host/device	USB 1.1 host/device	USB 1.1 host/device
Цена производителя	$6	$4	$7

Raspberry Pi Pico W сохраняет формат и распиновку Pico, добавляя беспроводную связь. Pico 2 W сохраняет тот же 21 × 51 мм форм-фактор и совместимый pinout, но использует RP2350 с более высокой частотой, большим объёмом SRAM, увеличенным Flash и 12 PIO state machines.

Pico W и Pico WH

Raspberry Pi Pico WH использует ту же вычислительную и беспроводную платформу, что и Pico W. Основное практическое отличие — предварительно распаянные GPIO-разъёмы. Поэтому Pico WH удобнее для экспериментов с макетной платой, тогда как обычная Pico W подходит тем, кто планирует самостоятельно паять контакты или устанавливать плату непосредственно на собственную PCB.

Заключение

Raspberry Pi Pico W — компактная микроконтроллерная плата на RP2040 со встроенными Wi-Fi и Bluetooth. Она сохраняет основные преимущества оригинальной Pico: 26 GPIO, большое количество аппаратных интерфейсов, PIO, USB и удобную разработку на C/C++ или MicroPython.

Основное назначение Pico W — проекты, которым требуется сетевое подключение без отдельного Wi-Fi-модуля. Это делает её удобным вариантом для IoT, датчиков, домашних автоматизированных устройств, MQTT-клиентов и небольших сетевых контроллеров.

При выборе между Pico W и более новой Pico 2 W необходимо учитывать поколение микроконтроллера: Pico 2 W использует RP2350 с 520 КБ SRAM, 4 МБ Flash, частотой до 150 МГц и 12 PIO state machines, сохраняя совместимый форм-фактор и беспроводной чип CYW43439.

Raspberry Pi Pico W — обзор платы: характеристики и применение

Основные характеристики Raspberry Pi Pico W