Aktuelle Hardware im Kurztest

Die Platine Adafruit PiCowbell Proto ergänzt Features, die dem Pi Pico fehlen.

Quelle: Adafruit / Kattni Rembor, CC BY-SA 3.0

Der Raspberry Pi Pico ist zwar günstig und relativ leistungsstark, aber schlecht ausgestattet. Reset-Taster und I²C-Buchse fehlen, ein einsamer 3V3-Pin macht die Versorgung von externen Geräten schwierig. An dieser Stelle kommt Adafruits PiCowbell Proto ins Spiel.

Bei der Bezeichnung handelt es sich um ein Wortspiel, das einerseits auf den Pico W anspielt und andererseits auf eine Kuhglocke (engl. Cowbell). Und genauso wie diese einem Wiederkäuer angehängt wird, kommt das Adafruit-Breakout unter den Pico oder Pico W. Neben einem Reset-Taster und einer Stemma/Qt-Buchse für I²C bietet die Platine im exakten Pico-Format noch je eine 3V3- und Masse-Schiene (quer zum Pico) sowie einige Lötplätze für Komponenten. Die Pico-Pins sind innen parallel zugänglich, quasi in zweiter Reihe.

Damit behebt das günstige Bauteil einige wesentliche Defizite des Pico. Im Detail patzt Adafruit aber – da wäre mehr drin gewesen. So befindet sich die 3V3-Schiene an einer Seite des Pico, die Masseschiene aber gegenüber – alles andere als ideal für das Verkabeln von externen Bauteilen. Auch die Lage der Pins innen passt nicht wirklich; da wäre eine etwas breitere Platine mit von außen zugänglichen Stiften sinnvoller gewesen.

Unabhängig von diesen Kritikpunkten eignet sich das Breakout gut für kleinere Projekte, wie etwa einen Batterieanschluss mit Schutzdiode, oder den Einsatz als Träger für ein Mini-Display. Als Bonus regen die Nachteile zum Nachdenken über bessere Lösungen an.

Der Adafruit MOSFET Driver verhindert beim Anschluss von Motoren oder Solenoiden blaue Rauchwölkchen.

Quelle: Adafruit / Liz Clark, CC BY-SA 3.0

Die Pins von Mikrocontrollern haben ein limitiertes Strombudget. Deshalb taugen sie nicht für die Versorgung von Bauteilen, die wesentlich mehr Strom ziehen als etwa eine Leuchtdiode. Für die indirekte Versorgung schalten MCUs deshalb stattdessen über ihre Pins besser einen Transistor beziehungsweise eine spezielle Variante davon, einen MOSFET. Das Kürzel steht für das englische Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, auf Deutsch Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor.

Ein entsprechende Plug&Play-Lösung bietet Adafruit in Form des MOSFET Driver. Die winzige Platine hat auf der einen Seite einen Anschluss mit drei Pins (JST-PH3) für Strom, Masse und das Signal. Auf der anderen Seite residiert eine Klemmbuchse für Strom und Masse des Verbrauchers, wobei der Strom vom 3-Pin-Anschluss kommt. Das kleine Board nimmt kaum Platz weg und lässt sich dank der Anschlüsse auch ohne Löten in jedem Projekt einsetzen.

Einen Haken hat die Sache aber dennoch: Es gibt keinen von der Versorgungsspannung des MOSFETs unabhängige Einspeisung. Damit schaltet der MOSFET Driver zwangsläufig nur Spannungen auf dem Niveau des Mikrocontrollers. Die bei vielen Prozessoren üblichen 3,3 Volt sind aber für viele Zwecke schlicht zu wenig. Beispielsweise werden Motoren in aller Regel erst ab 6 Volt glücklich.

Mit dem Capacitive Fingerprint Sensor / Scanner von DFRobot sichern Sie Ihr Projekt ab.

Abbildung 3: Fingerprint-Sensor von DFRobot.

Das Absichern von kritischen Anwendungen fällt bei eigenen Projekten manchmal schwer. Das gilt insbesondere dann, wenn weder ein Bildschirm noch eine Tastatur für die Eingabe von PIN oder Passwort bereitstehen. Ein Fingerabdruckleser füllt diese Lücke.

Auf dem Markt gibt es diverse Lösungen ab etwa 20 Euro, man kann aber auch gut das Vierfache ausgeben. Die meisten Fingerabdruckleser kommunizieren über die serielle Schnittstelle mit einem Rechner, was universelle Einsetzbarkeit garantiert. Die Hauptarbeit bei diesen Sensoren übernimmt ein eingebauter Mikrocontroller. Der Host hat also kaum Arbeit, was auch den Einsatz an MCUs erlaubt. Der Sensor in der nebenstehenden Abbildung stammt von DFRobot und liegt preislich am unteren Ende der Skala. Der Hersteller pflegt, wie bei seinen Produkten üblich, ein gutes Wiki zum Capacitive Fingerprint Sensor / Scanner samt Beispielcode und technischen Dokumenten. Wer unter Windows unterwegs ist, bekommt sogar eine fertige Anwendung.

Der Sensor findet per Flachbandkabel Anschluss an einen Konnektor mit normalen Pins (links im Bild). Rechts sehen Sie den eigentlichen Sensor. Die Elektronik befindet sich auf dessen Rückseite. Damit können Sie den Sensor ohne Probleme von außen zugänglich in ein Gehäuse einbauen. Der einzige Nachteil des DFRobot-Sensors: Eine Unterstützung für Python fehlt. Da der C-Code aber sauber geschrieben ist und sich im Netz Python-Treiber für ähnliche Sensoren finden, stellt eine Portierung kein Hexenwerk dar.

Mit dem Adafruit microSD Card BFF ergänzen Sie Ihr Projekt um einen Kartenleser.

Quelle: Adafruit / Liz Clark, CC BY-SA 3.0

Von Adafruit gibt es aus der BFF-Serie (“best friends forever”) einen SD-Kartenleser. Die BFF-Serie ist für den XIAO-Formfaktor ausgelegt und für das direkte Einlöten unter den Mikrocontroller gedacht. Den Formfaktor hat Seeed Studio eingeführt, es gibt aber auch Boards von Adafruit in dieser Größe. Sinn und Zweck des Lesers ist es nicht, den Rechenzwerg mit großen Datenmengen zu versorgen. Er zielt vielmehr auf das Auslesen und Speichern von Messwerten ab. Der miniaturisierten Formfaktor prädestiniert die Kombination aus XIAO-Breakout und SD-BFF zum idealen autarken Datenlogger.

Sie schließen den Kartenleser per SPI an. Den Chip-Select-Pin wählen Sie dabei per Löt-Jumper aus (Vorgabe: TX). SPI liefert zwar keinen so hohen Durchsatz wie SDIO, das spielt aber für den konkreten Einsatzzweck keinerlei Rolle. Der Vorteil beim Zugriff auf MicroSD-Karten per SPI ist, dass es dafür viele Bibliotheken gibt und damit das Einbindung in eigene Programme wenig Aufwand verursacht.

Im Test mit dem Seeed Studio XIAO-RP2040 kam das Breakout auf 28 ms pro Satz (mit Open/Close für jeden Satz). Die Zeit sank sogar auf 3 ms pro Satz, wenn wir die Datei nur alle 1000 Sätze schlossen. Im letzteren Modus ist die CPU der limitierende Faktor. Generell erfüllt das Breakout die Anforderungen aller üblichen Anwendungsszenarien. Da es sehr klein ist, eignet es auch für eigene Platinen. Dank der speziellen Lochform können Sie den Leser flach auf Ihre Platine löten. Alternative SD-Cardreader-Breakouts sind alle größer, preislich schlägt der Baustein die potenzielle Konkurrenz ebenfalls. (Bernhard Bablok/jlu)