Nicht nur die Knappheit der klassischen Raspberry-Pi-Modelle erfordert ein Umdenken. Auch sehr praktische Gründe sprechen dafür, dem Pico neues Leben einzuhauchen.
Beim Suchen in der Bastelkiste tauchten eine ganze Reihe von Pi-HATs auf, die es nie in ein fertiges Projekt geschafft haben. Spontan kam dabei die Frage auf, ob die Erweiterungsplatinen nicht ein zweites Leben mit dem Raspberry Pi Pico verdienen. Den Weg von der Idee bis zum Ziel zeigt dieser Artikel.
Das Projekt bekam den Codenamen “Schaf im Wolfspelz” und hatte salopp gesagt das Ziel, den Pico mit Adapterplatinen im richtigen Formfaktor und mit passendem Pinout als RasPi Zero zu verkleiden. Das Schaf bleibt dabei immer noch ein Schaf, denn selbst an die Leistung des Pi Zero kommt ein Pico bei Weitem nicht heran. Dafür hat der Raspberry-Mikrocontroller gleich zwei Asse im Ärmel: Weder nerven lange Boot-Zeiten, noch müssen Sie für einen sauberen Shutdown sorgen. Und viele Anwendungen für den Raspberry Pi benötigen dessen Leistung eigentlich sowieso nicht.
Kritiker könnten jetzt einwenden, dass ein solches Projekt die Mühe nicht lohnt. Aber für den Pico gibt es oft nur miniaturisierte HATs, und die erwähnten Exemplare aus der Bastelkiste stehen ja sowieso bereit. Und letztlich ist ein echter Pi Zero für etwas LED-Geblinke schlicht zu teuer geworden.
Pin-Mikado
Beim Raspberry Pi verteilen sich die 40 Pins auf vier Power-Pins, zwei ID-Pins, acht Masse-Pins und 26 digitale Pins. Der Pico hat drei Power-Pins, drei Spezial-Pins (3V3_EN, ADC_AREF, RUN) und wie die großen Brüder acht Mal Masse und 26 digitale Pins. Die ID- und Spezial-Pins darf man mangels Gegenpart beim anderen Modell für unseren Zweck getrost ignorieren. Somit geht die Rechnung also gerade auf – zumindest was die Anzahl betrifft.
Pin ist aber nicht zwangsläufig gleich Pin. Der Raspberry Pi hat dedizierte I2C-Pins sowie zwei Mal SPI. Der Pico ist da zum Glück viel flexibler und teilt die I2C- und SPI-Busse an verschiedene Pins zu. PWM ist kein Problem, auch hier zeigt sich der Pico flexibel.
Wie schwer eine passende Zuordnung aber trotzdem fällt, zeigte sich im Lauf des Projekts. Es waren zwei Revisionen nötig, um alle Bedürfnisse abzudecken. Zum Beispiel tappte der Autor in die Falle der I2S-Pins für die Sound-Ausgabe. Bei I2S müssen zwei der Pins nebeneinanderliegen. Beim Raspberry Pi sind das GPIO18 und GPIO19. Da diese aber physisch recht weit voneinander entfernt sind, war das nicht offensichtlich.
Bei der Zuordnung der Pins im Zero-Formfaktor machte auch der knapp bemessene Platz Probleme (Abbildung 1). Der Pico passt so gerade auf den Adapter, und nur mit einem Trick kommt er den Montagelöchern nicht in die Quere. Als ebenfalls wenig hilfreich entpuppte sich der WLAN-Chip samt Antenne, denn dieser Platinenbereich sollte ausgespart bleiben.
Abbildung 1: Kompromisse nötig: Die Pico Zero Base im Formfaktor des Raspberry Pi Zero.
Das klassische, große RasPi-Format bietet mehr Spielraum (Abbildung 2). Die zweite Revision integrierte deshalb auch noch einen SD-Karten-Slot in dem Bereich, den beim normalen Raspberry Pi die Netzwerkbuchse einnimmt.
Abbildung 2: Die volle Packung: Die Pico Pi Base im Formfaktor eines klassischen Raspberry Pi.
Herstellung
Das Ergebnis bei der Zero Base ist insgesamt ein größerer Kompromiss als bei der Pi Base. In der ersten Revision hat die Zero-Platine zwei SPI-Busse, aber kein I2S. Die zweite verzichtet zugunsten von I2S auf den zweiten SPI-Bus. Die Pi Base ist besser ausgestattet – und wie beim Original teurer. Neben den I2C-Pullups, die auch die kleine Platine mitbringt, bietet die große Variante eine Diode für die Stromversorgung über VSYS sowie einen MicroSD-Leser. Außerdem sind diverse Pins herausgeführt. Das zahlt sich spätestens dann aus, wenn ein Display ins Spiel kommt.
Für den Schaltplan und das Platinenlayout nutzte der Autor KiCad. Dank eines Plugins für den Hersteller JLCPCB lässt sich das Erzeugen der drei Produktionsdateien für die Platinenlagen (Gerber), die Teileliste (BOM) und die Teilepositionen (CPL) mit ein paar Tastendrücken erledigen. Das komplette Projekt finden Sie im Github-Repository des Autors [1]. Im Unterverzeichnis production_files/ liegen für beide Varianten die erwähnten Produktionsdateien.
Den Geldbeutel belasten die Platinen nicht übermäßig. Ein Satz (Mindestmenge sind fünf Stück) im Zero-Format kostet 6,20 Euro, inklusive überwachtem Versand und Einfuhrzöllen. Die Boards im Pi-Format schlugen mit 15 Euro zu Buche, wobei hier die gewichtsabhängigen Versandkosten zum Preissprung mehr beitrugen als die zusätzlichen Bauteile. Wenn Sie selbst bestellen wollen, sollten Sie noch einmal einen früheren Artikel [2] des Autors zu diesem Thema nachlesen. Der Kasten “Platinen bei JLCPCB bestellen” gibt eine Kurzanleitung.
