Raspberry Pi Picoとは？MicroPythonのセットアップ、ピン配置、最初のプロジェクト

Raspberry Pi Picoは、Raspberry Pi財団が自ら設計したチップRP2040を中心に作られた、手のひらサイズのとても安価なマイコンボードです。最大の特長は、MicroPython、つまりPythonでプログラムできることです。コードを書いて実行すれば、コンパイルを待たずにすぐ結果が見られます。そのため、Pythonを学ぶ生徒や電子工作の初心者にとって、すばらしい入口になります。好みに応じて、C/C++やArduino IDEでもプログラムできます。

Raspberry Pi Picoとは？Raspberry Piとの違い

名前は似ていますが、PicoはRaspberry Pi 4や5のようなパソコンではありません。OSもHDMI出力もデスクトップもなく、Arduinoと同じく1つのプログラムを動かすマイコンボードです。電源を入れた瞬間にプログラムが動き出し、消費電力はとても小さく、センサーの読み取り、LEDの点灯、モーターの駆動といった仕事をリアルタイムでこなします。

仕様：Pico、Pico W、Pico 2

Picoのピン配置

Picoには、両側の端に合わせて40本のピンがあります。GP0からGP28までの26本のGPIOピンはすべてPWMを出力でき、I2C、SPI、UARTは複数の代替ピンで使えます。アナログ入力が使えるのはGP26、GP27、GP28だけです。ボードの完全なピンマップはピン配置ツールで見られます。重要な電源ピンと特殊なピンは次のとおりです。

MicroPythonのインストール（Thonnyを使う）

1. thonny.orgからThonnyをダウンロードしてインストールします。
2. PicoのBOOTSELボタンを押したまま、USBケーブルをパソコンに挿します。PicoがRPI-RP2というドライブとして表示されます（Pico 2ではRP2350）。
3. Thonnyの右下にあるインタープリターのメニューでMicroPython (Raspberry Pi Pico)を選び、「Install or update MicroPython」でボード（Pico、Pico W、Pico 2）に合ったバージョンをインストールします。micropython.orgから.uf2ファイルをダウンロードし、ドライブにドラッグしてもかまいません。
4. インストールが終わるとPicoが再起動します。Thonny下部のシェルに>>>のプロンプトが表示されれば準備完了です。
5. コードをmain.pyとしてPicoに保存すると、パソコンにつないでいなくても、電源を入れるたびに自動で実行されます。

最初のプログラム：内蔵LEDを点滅させる

1from machine import Pin
2import time
3
4led = Pin(25, Pin.OUT)      # Pico'da dahili LED; Pico W ve Pico 2 W'de Pin("LED") yaz
5                            # onboard LED on Pico; use Pin("LED") on Pico W / Pico 2 W
6
7while True:
8    led.toggle()            # durumu tersine çevir / flip the state
9    time.sleep(0.5)

ボタンでLEDを制御する

GP15に220 Ωの抵抗を通してLEDを、GP14にボタンをつなぎます。ボタンのもう片方の足はGNDにつなぎ、Picoの内部プルアップ抵抗を有効にするので、ボタンは離しているときに1、押したときに0を返します。

1from machine import Pin
2
3led = Pin(15, Pin.OUT)
4button = Pin(14, Pin.IN, Pin.PULL_UP)   # butonun diğer ucu GND'de / other leg to GND
5
6while True:
7    led.value(not button.value())        # basılıyken yanar / on while pressed

PWMでLEDの明るさを変える

PicoはすべてのGPIOピンでPWMを出力できます。MicroPythonでは、デューティ値は0〜65535です。下のコードはLEDをゆっくり明るくし、また最初からやり直します。PWMの考え方はPWMとは？で詳しく解説しています。

1from machine import Pin, PWM
2import time
3
4led = PWM(Pin(15), freq=1000)
5
6while True:
7    for d in range(0, 65536, 1024):   # yavaşça yan / fade in
8        led.duty_u16(d)
9        time.sleep_ms(10)

アナログ読み取りと内蔵温度センサー

ポテンショメーターの真ん中のピンをGP26に、外側のピンを3V3とGNDにつなぎます。read_u16()は0〜65535の値を返します。Picoの中にはADCの4番目のチャンネルにつながった温度センサーもあります。おおまかな値ですが、部品を追加せずに温度を測れる楽しい方法です。

1from machine import ADC
2import time
3
4pot = ADC(26)                    # GP26 (ADC0) / potansiyometre orta ucu / pot wiper
5sensor = ADC(4)                  # dahili sıcaklık sensörü / internal temperature sensor
6
7while True:
8    value = pot.read_u16()                       # 0–65535
9    volts = sensor.read_u16() * 3.3 / 65535
10    temp = 27 - (volts - 0.706) / 0.001721       # °C (yaklaşık / approximate)
11    print(value, round(temp, 1))
12    time.sleep(1)

Arduino IDEでPicoをプログラムする

C++やArduinoのライブラリのほうが好みなら、Arduino IDEでPicoを使うこともできます。「ファイル」>「基本設定」の「追加のボードマネージャのURL」欄にhttps://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/global/package_rp2040_index.jsonを追加し、ボードマネージャからEarle Philhower氏のRaspberry Pi Pico/RP2040/RP2350パッケージをインストールします。最初の書き込みでは、BOOTSELボタンを押したままボードをつないでください。それ以降はふつうに書き込めます。LED_BUILTINを使うBlinkの例や、Arduinoのライブラリの多くは問題なく動きます。

Pico、ESP32、Arduinoのどれを選ぶ？

無線が必要なプロジェクトなら、ESP32とは？でESP32について知っておきましょう。Picoならではの強みはPIO（プログラマブルI/O）ブロックです。WS2812B LEDテープや独自の通信プロトコルのように、タイミングが重要な仕事をプロセッサに負担をかけずにこなします。

Raspberry Pi Picoのプロジェクトアイデア

• 信号機：3つのLEDが順番に点く信号機です。
• ナイトライダー：6つのLEDの上を光が行ったり来たりするエフェクトです。
• ボタンと割り込み（IRQ）：メインループを待たずにボタンの押下をとらえるコードです。
• RGBの色の循環：3つのPWMチャンネルでRGB LEDに虹のエフェクトを出します。
• Pico WのWebサーバー：スマホで開いたページからLEDやリレーを操作します。
• ミニ温度計：内蔵温度センサーの値をOLEDディスプレイに表示します。

よくあるミスと直し方

• RPI-RP2ドライブが表示されない：BOOTSELを押さずにボードを挿したか、ケーブルが充電専用です。データ通信用のケーブルを使ってください。
• Thonnyがボードを見つけられない：違うインタープリターが選ばれているか、ボードにMicroPythonが入っていません。
• Pico WでLEDが点かない：Pico Wでは内蔵LEDが無線チップにつながっています。Pin(25)の代わりにPin("LED")を使ってください。
• 5 Vの信号をつないでいる：GPIOは3.3 Vです。5 Vの信号でピンが壊れることがあります。
• パソコンから外すとコードが動かない：main.pyとしてPicoに保存されていません。
• VSYSの電圧が高すぎる：VSYSが受け付けるのは最大5.5 Vです。9 Vや12 Vのアダプターを直接つながないでください。

手ごろな価格とPythonへの対応で、Raspberry Pi Picoはプログラミングと電子工作を結びつけるいちばん簡単な方法のひとつです。LEDの基本はLEDとは？で解説しています。BlueGraysアプリには、LEDの点滅、信号機、ナイトライダー、ボタンの割り込み、PWMの呼吸エフェクト、RGBの色の循環といったPicoのプロジェクトが、回路図とMicroPythonのコード付きでステップごとに載っています。