Nello scorso articolo abbiamo visto come configurare la Raspberry Pi Pico per poter essere programmata utilizzando il linguaggio MicroPython. In particolare abbiamo installato e configurato Thonny e caricato l’interprete MicroPython sulla scheda Pico.

In questo articolo vediamo come scrivere il nostro primo programma MicroPython e come caricarlo sulla Pico.

Colleghiamo la Pi Pico alla porta usb del computer e lanciamo l’ide Thonny. Dopo qualche istante sulla finestra shell dovremmo vedere la finestra interattiva di Python (REPL):

Utilizzando la finestra Shell è possibile eseguire direttamente dei semplici comandi. In questo modo è possibile testare delle funzioni o piccole parti di codice in modo molto veloce.

Ad esempio digitiamo sulla Shell il seguente codice e premiamo invio

print("Ciao Mondo!! Questa è la mia prima istruzione in MicroPython")

otterremo la risposta della Pico:

niente di entusiasmante! Ma comunque un semplice test per verificare che la scheda stia eseguendo il codice Python.

Scrivere un semplice programma

Nell’editor dei Thonny andiamo a scrivere delle istruzioni un po più utili. Sappiamo che il chip RP2040 è dotato di un sensore di temperature collegato all’ingresso analogico ADC4, quindi con il codice seguente andiamo a prelevare la tensione sulla linea ADC4 per poi convertirla in un valore espresso in gradi centigradi:

import machine
import utime

sensor_temp = machine.ADC(4)
conversion_factor = 3.3 / (65535)

while True:
    reading = sensor_temp.read_u16() * conversion_factor
    temperature = 27 - (reading - 0.706)/0.001721
        
    print(temperature)
    
    utime.sleep(2)

Il codice è stato copiato dal libro Get started with MicroPython.

Premiamo il pulsante Esegui lo script corrente (F5) per eseguire il programma. Thonny ci chiede dove vogliamo salvare il programma, salviamo sulla Raspberry Pi Pico:

Diamo un nome al nostro programma e premiamo sul pulsante OK:

Non appena premiamo il pulsante OK la Raspberry Pi Pico inizierà ad eseguire il programma. Sulla finestra Shell potremmo osservare il valore della temperatura rilevata dal microprocessore.

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Abbiamo visto nell’articolo procedente come installare Python nel nostro pc. Anche se non conoscete le istruzioni del linguaggio Python potete iniziare a scrivere un piccolo programma in modo tale da capire cosa avviene durante la scrittura del codice e durante la sua esecuzione.

Aprite IDLE e dal menu File selezionate New File. Verrà aperta una nuova finestra per poter scrivere il codice del nostro programma.

Inseriamo le seguenti istruzioni

#importo la libreria per inserire delle pause tra le istruzioni
import time

#eseguo un ciclo per 10 volte
for x in range (10):
    #scrivo sul monito la frase Ciao mondo e unisco il numero del ciclo
    print("Ciao Mondo " + str(x))
    #creo una pausa di mezzo secondo
    time.sleep(0.5)

Salviamo file seguendo il percorso File->Save, nominiamo il file con un nome a piacere e salviamolo su una cartella del nostro disco (ricordate che l’estensione del nome del file deve essere .py).

Per eseguire il programma dobbiamo andare nel menu Run e selezionare la voce Run Module (oppure premere sulla tastiera il tasto funzione F5).

Se non vengono segnalati errori nel codice il risultato è il seguente:

Ciao Mondo 0
Ciao Mondo 1
Ciao Mondo 2
Ciao Mondo 3
Ciao Mondo 4
Ciao Mondo 5
Ciao Mondo 6
Ciao Mondo 7
Ciao Mondo 8
Ciao Mondo 9
Ciao Mondo 10

Nel codice ho inserito alcuni commenti per capire meglio cosa fanno le istruzioni. Non importa, per ora, conoscere cosa fanno le istruzioni che avete scritto. Questo piccolo programma serve principalmente per capire come creare un file Python, come salvarlo ed eseguirlo.

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Quando iniziamo a sperimentare con una scheda elettronica spesso e volentieri ci ritroviamo, involontariamente, a freezzare la scheda o a eliminare file necessari al corretto funzionamento della stessa.
Per esempio se andate a cancellare i file contenuti nella flash (PyBFlash)della scheda PyBoard, questi file potranno essere ripristinati solamente eseguendo un Factory Reset. Fortunatamente con la scheda PyBoard basata su Micropython è impossibile commettere errori software che potrebbero comprometterne permanentemente la funzionalità.

Per testare questa procedura andremmo a cancellare tutti i file presenti nella PyBFlash della scheda, ovvero:

• pybcdc.inf
• README.txt
• boot.py
• main.py

Cancellati questi file se eseguiamo il reset della scheda, l’unico file che verrà automaticamente rigenerato sarà il file boot.py

Come eseguire il factory reset

Per poter ripristinare la nostra scheda PyBoard è necessario eseguire una semplice procedura utilizzando i pulsanti onboard.

1. Alimentare la scheda utilizzando la porta usb.
2. Tenere premuto il pulsante USR.
3. Tenendo sempre premuto il pulsante USR, premiamo e rilasciamo il pulsante di Reset.
4. Il led Verde e Arancio inizieranno a lampeggiare, alternativamente e contemporaneamente.
5. Nell’istante in cui entrambi i led risultano accesi dobbiamo rilasciare il pulsante USR.
6. Il led Verde e Arancio lampeggeranno in contemporanea per alcuni istanti, in maniera molto veloce.
7. Il Led Verde e Arancio resteranno accesi e in contemporanea verrà acceso anche il led Rosso.
8. Questi tre led resteranno accesi per 4 secondi e successivamente si spegneranno.
9. La scheda è ora ripristinata alle condizioni iniziali.

Verifica della PyBoard

Se la procedura è andata a buon fine dovremmo ritrovare nella PyBFlash i file originali che abbiamo precedentemente cancellato.

Verifichiamo che collegandoci via seriale otterremo una risposta dalla scheda.
Avviamo Putty e inseriamo i parametri corretti per il collegamento seriale alla PyBoard

Cliccando sul pulsante Open potremmo osservare il caricamento della sessione seriale e l’avvio del prompt REPL, come mostrato in figura:

Con queste istruzioni abbiamo imparato ad eseguire il factory restore utile in tutti quei casi in cui abbiamo bisogno di ripristinare alle impostazioni di fabbrica la nostra PyBoard.

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Arduino è sicuramente il sistema che ha permesso di avvicinare tantissimi hobbisti al mondo della prototipazione elettronica in modo semplice e a basso costo. Da allora numerosi sistemi si sono affacciati nel mercato cercando di imitare il successo di Arduino. Come non ricordare il .Net micro Framework, che grazie a Ghi Electronics, si è evoluto nel TinyCLROS o alla Raspberry PI, un vero mini computer a basso costo. Il successo di queste piattaforme ha un elemento in comune, la semplicità di programmarle e di conseguenza un elevato numero di utenti che condividono le proprie conoscenze.
I linguaggi di programmazione si sono adattati a dispositivi elettronici, nonostante le poche risorse hardware. Uno di questi e Python, linguaggio interpretato che negli ultimi anni ha avuto un enorme successo arridvando ad essere tra i linguaggi più diffusi al mondo.

A fine 2013, Damien P. George, avviò su Kickstarter una campagna per finanziare il progetto MicroPython. Questo progetto permette di implementare su un SoC (in particolare l’ STM32F405RG) l’interprete Python3. Il tutto si traduce nel programmare l’STM32F405RG tramite un subset di istruzioni Python. La campagna di crowdfunding ha anche finanziato la realizzazione di una scheda ufficiale, PyBoard.

Caratteristiche della pyBoard (v1.1)

L’elenco seguente riassume le caratteristiche principali della scheda:

• Microcontrollore STM32F405RG a 168MHz
• 1024 KB flash ROM
• 192 KB di RAM
• Micro USB per alimentare la scheda e per la comunicazione seriale
• Slot per micro SD
• Accelerometro 3 Assi
• RTC
• 24 linee GPIO
• 16 linee ADC
• 2 linee DAC

La pyBoard permette da subito di realizzare svariati progetti utili per poter imparare le basi del linguaggio Python. Le modalità di impiego della scheda sono principalmente due. La prima è quella di eseguire il codice utilizzando direttamente l’interprete (REPL), in questo modo possiamo da subito testare le singole istruzioni o piccole porzioni di codice, la seconda è quella di scrivere direttamente il programma su un file.

Installazione

L’installazione della scheda è molto semplice. E’ sufficiente collegare la scheda al pc tramite il cavo micro USB. Automaticamente il sistema operativo installa i driver. Nel caso in cui l’installazione automatica non dovesse rilevare la scheda possiamo installare automaticamente i driver contenuti all’interno della pyBoard, questo perché la scheda mette a disposizione la flash come un disco usb:

Come utilizzare REPL

Abbiamo visto che possiamo scrivere il codice Python direttamente in un file oppure eseguire le istruzione tramite riga di comando usando il prompt (REPL). Per usare REPL è sufficiente usare un terminale con connessione seriale. Il programma che utilizzo è Putty. Dopo aver ricavato la porta seriale (in Windows tramite Gestione Dispositivi), avviamo Putty inserendo i dati come in figura:

Cliccando su pulsante Open, otterremo il prompt REPL:

Le informazioni che possiamo osservare sono la versione di MicroPython, la data di rilascio e il nome della scheda e relativo microcontrollore.

Eseguire le prime istruzioni

Ora siamo pronti per digitare i primi comandi. Il codice seguente permette di accendere il led rosso sulla pyBoard. Ogni riga di codice che scriveremmo nel prompt deve essere seguita da un invio:

//importiamo il modulo pyb

import pyb

premiamo invio. Per accendere il led rosso della pyBoard sarà sufficiente eseguire questo comando:

pyb.LED(1).on()

per spegnerlo invece serviranno queste istruzioni:

pyb.LED(1).off(

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