YD-RP2040廉価版基板、VCC-GND YD-RP2040-Lite を使ってみた

コンピュータ、組み込み

Raspberry Pi Picoの互換基板、VCC-GNDのYD-RP2040-Liteを入手しました。
Raspberry Pi Picoとの比較、VCC-GNDのYD-RP2040との比較と
YD-RP2040-LiteのADCトラブル解決について記載します。

紹介するもの

VCC-GND RP2040-Lite

特徴

以前にもVCC-GNDからはRaspberry Pi Picoとの互換モデルがありましたが、今回はユーティリティやフラッシュメモリなどを削減した安価な廉価版になっているようです。

YD-RP2040-LiteYD-RP2040RaspberryPi Pico
接続Type CType CMicro B
フラッシュMemory2MB4, 8, 16MB
3種類のラインナップ
2MB
GPIO282826
ロジックレベル3.3V3.3V3.3V
ADC44
ボタンBOOTBOOT
RESET
USER (GP24)
BOOT
LED青(GP25)青(GP25)
WS2812(GP23)
緑(GP25)
価格と購入※1Ali Express \600Ali Express \550(2M)
国内通販 \950
Ali Express \600
国内通販 \1200
※1 [Apr/2023] 価格は保証するものではありません。記事の執筆時の参考相場です。
  価格は送料込みでの調査ですがストア販売方法や送料、発送方法によって1個あたりの価格は変動することがあります。

YD-RP2040の記事

Raspberry Pi Pico の記事

ピン配置

外観

YD-RP2040、Raspberry Pi Pico と比較しました。
左側からYD-RP2040、YD-RP2040-Lite、Raspberry Pi Picoです。
YD-RP2040とYD-RP2040-Liteの大きさは完全一致、Raspberry Pi Picoよりは若干大きいサイズです。
GPIOピンピッチは同じです。

下図では基板の幅の比較をしています。
400穴ブレッドボードで使用する場合は、YD-RP2040-Liteでも、Raspberry Pi Picoでも左右2列ずつ使用することができますが、YD-RP2040-Liteでは基板の幅が少し広いのでジャンパワイヤーの挿抜は若干窮屈です。

使ってみて

当基板では現在アナログ入力(ADC)からの正確な値の読み取りができていません。
基板の設計上の問題か、製造ロットの問題かはわかりません。
当方では2枚確認を行い2枚ともに同じ現象が発生してるので、個別不良とは違うと考えています。

[2023/08/07 追記]
ADCの読み取りは、基板上のパッドパターンをショートすることで解決しました。
詳しくは「トラブル」にて

ユーティリティ面では、YD-RP2040の廉価版として考えた場合、リセットボタンがなくなったことの影響が大きいです。
マイコン基板の開発ではカット&トライを繰り返すデバッグ時にはリセットボタンはとても重宝するので残っていてほしかったです。

ピン配置に変更がないくRaspberry Pi Picoと互換があるのと、ピン番号のシルク印刷が残っているのは作業がはかどります。

メモリについては小規模の開発であれば2MByte搭載しているので問題になることはほとんどないと思います。
同規格SOP8 1.27mm ICを使用しているので、RP2040-Aのようにフラッシュメモリを載せ替えることにより増強することもできると思います。

価格については現在の取り扱いショップがまだ少ないので、YD-RP2040と単純な比較ができませんが、
YD-RP2040の4MByte品でも十分安価ですので、これからさらに安くなることはあまり期待できないのではないでしょうか。

準備

基板の初期化

1.YD-RP2040-LiteのBOOT SELボタンを押しながら、USBケーブルをパソコンに接続します。

2.パソコンの画面では、YD-RP2040-Lite をストレージとして認識します。

3.UF2ファイルを以下のサイトからダウンロードします。

circuit python UF2 Download

4.ダウンロードしたファイル[adafruit-circuitpython-raspberry_pi_pico-ja-7.3.0.uf2]※をストレージ認識したYD-RP2040-Liteにドラッグ&ドロップする。

以上の作業でYD-RP2040-Lite はCOM認識されます。

今回ダウンロードしたuf2ファイルは、保存しておいてください。
YD-RP2040-Liteを初期化したいとき(今何のファームウエアが書かれているかわからなくなったとき)には、BOOTSELボタンを押しながら再起動することで、やり直しができます。

※2022/Jun 時点ではVersion 7.3.0

ライブラリ

ボードライブラリ

Arduino IDEのボードマネージャからYD-RP2040-Lite用のライブラリのインストールとボードの選択をします。

追加のボードマネージャのURLhttps://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/global/package_rp2040_index.json
検索RP2040
ボードライブラリRaspberry Pi RP2040 Boards(x.x.x)※
選択するボードRaspberry Pi RP2040 Boards(x.x.x) > Generic RP2040
※動作確認はバージョン 3.1.1です

モジュールライブラリ

モジュールを使用しない場合インストールの必要はありません。

機能/モジュールライブラリ名検索確認時のバージョン
SSD1306Adafruit SSD1306 by AdafruitSSD13062.5.1
ST7735Adafruit ST7735 and ST7789
Library by Adafruit
ST77351.9.3
関連
SSD1306
ST7735
Adafruit GFX Library by AdafruitGFX1.11.3

トラブル

ADCの読み出し値が異常

現象

YD-RP2040-LiteのADCピンに 3.3Vまでの三角波を入力しAD値を読み出したところ、入力した電圧波形とは違う波形を読み出した。
現象はRP2040のADCピン GP26, 27, 28, 29 すべてで発生。

原因

不明


対応

対応方法は見つかっていません。
現在のところYD-RP2040-Liteでアナログ入力値を正確に読み取ることができません。
[2023/08/07 追記]
基板上のVREFパッドパターンをショートさせることで、正常な読み取りができるようになりました。

画像左はYD-RP2040で、赤○箇所は初めから半田ショートしてあります。
画像中央はYD-RP2040-Liteで、赤○箇所は当方の作業で半田ショートさせました。
画像右はYD-RP2040-Liteで、赤○箇所は作業前の状態です。

YD-RP2040と見比べると、YD-RP2040は初めからパッドのパターンがショートしています。
これが製造時の工程ポカなのかはわかりません。

基本スケッチ

タクトスイッチとLED点灯

説明

タクトスイッチを押下している間LEDは点灯します。
タクトスイッチを離すとLEDは消灯します。

配線

3.3V -> タクトボタン -> GPIO28
GPIO0 -> 保護抵抗(200Ω) -> LED -> GND

スケッチ
/**********************************************************************
【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【マイコン基板】
YD-RP2040-Lite

【スケッチの説明】
タクトボタンとLEDの組み合わせの動作をします。

タクトボタンはPULLDOWN設定します。(押下したらHIGH)
タクトボタンを読み取り、押下されるとLEDが点灯します。
ボタンが離されるとLEDは消灯します。

【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico / RP2040 > Generic RP2040

【準備】
3.3V -> タクトボタン -> GPIO28
GPIO0 -> 保護抵抗(200Ω) -> LED -> GND

ワイヤによる配線で行う場合は、保護抵抗の適値を求めて使用してください。

【バージョン情報】
2023/4/20 : 新規
2023/4/30 : コメントの間違い修正
**********************************************************************/

#define LED 0       //基板実装LED
#define BUTTON 28    //タクトスイッチ

void setup()
{
  pinMode(LED, OUTPUT);               //ピン出力設定
  pinMode(BUTTON, INPUT_PULLDOWN);    //プルダウンで入力
}

void loop()
{
  int iStat = digitalRead(BUTTON);
  digitalWrite(LED, iStat);           //ボタンの状態をLEDに出力
}
結果

ボタンを押下することでLEDが点灯しました。
ボタンを離すとLEDは消灯しました。

PWM

説明

PWMを使ってLEDのフェード点灯(ゆっくり点灯させる)を行います。
基板実装LEDではPWMが使用できないので、GPIO0を使用します。

スケッチ
/**********************************************************************
【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【マイコン基板】
YD-RP2040-Lite

【スケッチの説明】
PWM出力でのフェード点灯(ゆっくり点灯)とフェード消灯(ゆっくり消灯)を行います。

【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico / RP2040 > Generic RP2040

【準備】
GPIO0 -> 保護抵抗(200Ω) -> LED -> GND

【バージョン情報】
2023/4/3 : 新規
2023/4/30 : コメント間違い修正
**********************************************************************/
#define PWM 0       //PWM 出力pin

void setup()
{
  pinMode(PWM , OUTPUT);
}

void loop()
{
  for(int i = 0; i < 256; i ++)
  {
    analogWrite(PWM, i);
    delay(2);
  }

  for(int i = 0; i < 256; i ++)
  {
    analogWrite(PWM, 255 - i);
    delay(2);
  }
}
結果

実装LEDがゆっくり点灯、ゆっくり消灯しました。

ADC

説明

ADCに入力された電圧を読み取りCOMに出力します。

電圧の入力にLOLIN32 Liteを使用します。
0~255(約3.3V) まで2msごとに1ずつ上昇し、255(約3.3V)~0までを2msごとに1ずつ下降する設定を繰り返します。

配線
YD-RP2040-Lite配線LOLIN32 Lite
GPIO28(ADC)GPIO26(DAC)
GNDGND
スケッチ
/**********************************************************************
【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【マイコン基板】
YD-RP2040-Lite

【スケッチの説明】
入力された電圧を読み取ります。

【ライブラリ】
 Raspberry Pi Pico/RP2040 > Generic RP2040

【準備】
YD-RP2040-Lite <-> LOLIN32 Lite
GPIO28(ADC)         <-> GPIO26(DAC)
GND                 <-> GND

【バージョン情報】
2023/4/20 : 新規
**********************************************************************/

#define ADC 27

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  pinMode(ADC, INPUT);
}

void loop()
{
  int iADC = 0;

  //外部から入力された電圧を読み取り、結果をCOMに出力します。
  iADC = analogRead(ADC);
  Serial.printf("(ADC) = %d\r\n", iADC);
  delay(2);
}
結果

入力した電圧を読み取った結果をグラフにしました。
電圧の変化は0V -> 3.3Vまでを約500msで上昇し、3.3V -> 0Vまで約500msで下降します。


ADC読み取り値に異常があります。
YD-RP2040-Liteでは GP 26, 27, 28, 29 でADの読み取りを行うことができますが、すべてグラフのような状態です。
今回2枚購入していましたが、2枚ともこのような状態でした。

個体不良ではないようです。
設計不良か、ロット不良かはわかりません。

[20203/8/7 追記]
トラブルにて修正したADの読み取り値は、これまで使ってきた波形と同等です。

電圧と読み取り値の同期はできていませんが、参考程度に入力電圧を添付します。
読み取り波形の異常が見られた後で、オシロスコープ(HDS-272)による電圧波形の確認を行いましたが添付のとおりです。

UART

説明

UART0から読み取ったデータをUART1に送信します。
UART1から読み取ったデータをUART0に送信します。

配線
YD-RP2040-Lite 配線FT232RL(1)配線FT232RL(2)
GP0(UART0 TX)RX
GP1(UART0 RX)TX
GP4(UART1 TX)RX
GP5(UART1 RX)TX
スケッチ
/**********************************************************************
【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【マイコン基板】
YD-RP2040-Lite

【スケッチの説明】
UART0 と UART1の通信をします。

UART0から受信した内容をUART1へ送信します。
UART1から受信した内容をUART0へ送信します。

【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico/RP2040 > Generic RP2040

【準備】
UARTの送受信にFT232RLを使用します。
FT232RLはUART0用と、UART1用の2個使います。それぞれを(1), (2)と識別します。

YD-RP2040-Lite <-> FT232RL(1)
GPIO0 (UART0 TX) <-> RX
GP1O1 (UART0 RX) <-> TX

YD-RP2040-Lite <-> FT232RL(2)
GPIO4 (UART1 TX) <-> RX
GPIO5 (UART1 RX) <-> TX

【バージョン情報】
2023/4/20 : 新規
**********************************************************************/

void setup()
{
  //Serial は USB(COM)を使ったシリアル通信用オブジェクト
  //Serial1は UART0の通信オブジェクト
  //Serial2は UART1の通信オブジェクト

  Serial1.setTX(0);            //UART0はSerial1オブジェクトを使用します。
  Serial1.setRX(1);             //デフォルトではTX = 0, RX = 1

  Serial2.setTX(4);
  Serial2.setRX(5);

  Serial1.begin(115200);                 //SerialオブジェクトはUART0 (COM)
  Serial2.begin(115200);                //Serial1オブジェクトはUART1
}

void loop()
{
  if(Serial2.available() != 0)          //UART1にデータがあれば、読み取った内容をUART0に送信
  {
      Serial1.write(Serial2.read());
  }

  if(Serial1.available() != 0)           //UART0にデータがあれば、読み取った内容をUART1に送信
  {
      Serial2.write(Serial1.read());
  }
}

結果

結果はTeratermを2つ起動して確認します。
1つはUART0 用で、もう一つはUART1用です。
結果は省略します。

UART0用のTeratermに入力された文字は、UART1用のTeraterm画面に表示されます。
UART1用のTeratermに入力された文字は、UART0用のTeraterm画面に表示されます。

I2C(SSD1306)

説明

I2Cを使ってSSD1306(OLED 0.96inch)モニタのサンプルを動作させます。
Raspberry Pi Pico W では、I2Cが2系統あります。
決められた中から任意のピンに信号を出力することができます。
本サンプルではピン設定の仕方と簡単な表示を行っています。
各I2C系統での設定可能なピンはサンプルを参照してください。

掲載以外の図形表示などのサンプルは以下のサンプルを参照してください。
ファイル(F) > スケッチ例 > Adafruit SSD1306 > ssd1306_128x64_i2c

配線

本サンプルはI2C0を使用します。
配線は以下の表のとおりです。

YD-RP2040-Lite配線SSD1306(0.96inch)
3.3VVCC
GNDGND
GPIO01(I2C0 SCL)SCL
GPIO0(I2C0 SDA)SDA
[2023/4/10 配線間違い修正 SCL -> GPIO1, SDA -> GPIO0]
スケッチ
/**********************************************************************
【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【マイコン基板】
YD-RP2040-Lite

【スケッチの説明】
SSD1306 OLEDの制御をします。
I2Cは I2C0とI2C1のどちらのサンプルも掲載しますが、
I2C1側はコメントアウトしますので、状況に応じてコメントを外してください。
※コメント検索 [I2C1の場合]

【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico / RP2040 > Generic RP2040

【準備】
マイコン基板 <-> SSD1306
3V3           <-> VCC
GND           <-> GND
GP0(I2C0 SDA) <-> SDA
GP1(I2C0 SCL) <-> SCL

I2C1の場合
3V3           <-> VCC
GND           <-> GND
GP2(I2C1 SDA) <-> SDA
GP3(I2C1 SCL) <-> SCL

【バージョン情報】
2023/4/20 : 新規
**********************************************************************/
//I2C0 SDA に設定可能なピン : 0, 4, 8, 12, 16, 20
//I2C0 SCL に設定可能なピン : 1, 5, 9, 13, 17, 21
//I2C1 SDA に設定可能なピン : 2, 6, 10, 14, 18, 26
//I2C1 SCL に設定可能なピン : 3, 7, 11, 15, 19, 27

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>


#define PIN0_SDA 0
#define PIN0_SCL 1
#define PIN1_SDA 2
#define PIN1_SCL 3

#define SCREEN_WIDTH 128                //解像度 128 x 64 で使用します。
#define SCREEN_HEIGHT 64                //SCREEN_HEIGHTは 32 に設定することができます。

#define OLED_RESET     -1               //使用しないので -1を設定する。
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C             //I2Cアドレスは 0x3C

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);     //I2C0の場合
//Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire1, OLED_RESET);     //I2C1の場合

                                        
void setup()
{
  
  // //I2C0の場合
  Wire.setSDA(PIN0_SDA);
  Wire.setSCL(PIN0_SCL);

  //I2C1の場合
  // Wire1.setSDA(PIN1_SDA);
  // Wire1.setSCL(PIN1_SCL);


  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS)) {
    for(;;);
  }

  display.clearDisplay();               //何か表示されている場合に備えて表示クリア

  display.setTextSize(2);               //フォントサイズは2(番目に小さい)
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);  //色指定はできないが必要
  display.setCursor(20, 0);            //テキストの表示開始位置
  display.print(F("TAMANEGI"));         //表示文字列
  display.setCursor(15, 25);
  display.print(F("OLED 0.96"));
  display.setCursor(25, 45);
  display.print(F("SSD1306"));

  display.display();                    //バッファ転送(表示)
}

void loop()
{
}
結果

SSD1306のサンプルスケッチが動作しました。

SPI(ST7735)

説明

SPIを使ってST7735(LCD 1.8inch)モニタのサンプルを動作させます。

掲載以外の図形表示などのサンプルは以下のサンプルを参照してください。
ファイル(F) > スケッチ例 > Adafruit ST7735 and ST7789 Library > graphicstest

配線

本サンプルはSPI0を使用します。
配線は以下の表のとおりです。

YD-RP2040-Lite 配線ST7735(1.8inch)
3.3VVCC
3.3VLED
GNDGND
GP1(SPI0 CS)CS
GP28Reset
GP27AO(DC)
GP3(SPI0 TX)SDA
GP2(SPI0 SCK)SCK
スケッチ
/**********************************************************************
【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【マイコン基板】
YD-RP2040-Lite

【スケッチの説明】
ST7735 LCDの制御をします。
SPIは SPI0とSPI1のどちらのサンプルも掲載しますが、
SPI1側はコメントアウトしますので、状況に応じてコメントを外してください。
※コメント検索 [SPI1の場合]

【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico / RP2040 > Generic RP2040
Adafruit ST7735 and ST7789 Library
Adafruit GFX Library

【準備】
マイコン基板 <-> ST7735
3V3               <-> VCC
GND               <-> GND
GPIO1(SPI0 CS)    <-> CS
GPIO28            <-> Reset
GPIO27            <-> AO
GPIO3(SPI0 MOSI)  <-> SDA
GPIO2(SPI0 SCK)   <-> SCK

SPI1の場合
3V3               <-> VCC
GND               <-> GND
GPIO13(SPI1 CS)   <-> CS
GPIO28            <-> Reset
GPIO27            <-> AO
GPIO14(SPI1 MOSI) <-> SDA
GPIO15(SPI1 SCK)  <-> SCK

【バージョン情報】
2023/4/20 : 新規
**********************************************************************/

#include <Adafruit_GFX.h> 
#include <Adafruit_ST7735.h>
#include <SPI.h>

//SPI0の場合
#define TFT_CS          1   // CS
#define TFT_RST         28  // Reset 
#define TFT_DC          27  // DC
#define TFT_MOSI        3   // MOSI
#define TFT_SCK         2   // SCK

//SPI1の場合
// #define TFT_CS          13  // CS
// #define TFT_RST         28  // Reset 
// #define TFT_DC          27  // DC
// #define TFT_MOSI        15  // MOSI
// #define TFT_SCK         14  // SCK

//SPI0の場合
Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(&SPI, TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
//SPI1の場合
//Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(&SPI1, TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

void setup(void) 
{
  //SPI0の場合
  SPI.setTX(TFT_MOSI);
  SPI.setSCK(TFT_SCK);

  //SPI1の場合
  // SPI1.setTX(TFT_MOSI);
  // SPI1.setSCK(TFT_SCK);
  

  tft.initR(INITR_BLACKTAB);                  //Init ST7735S初期化
  
  tft.fillScreen(ST77XX_BLACK);               //背景の塗りつぶし

    //テキスト表示
  tft.setRotation(3);                         //画面回転
  tft.setTextSize(3);                         //サイズ

  tft.setCursor(0, 10);                       //カーソル位置                      
  tft.setTextColor(ST77XX_GREEN);             //緑
  tft.printf("TAMANEGI\n");

  tft.setCursor(0, 50);                       //カーソル位置                      
  tft.setTextSize(2);                         //サイズ
  tft.setTextColor(ST77XX_RED);               //赤
  tft.printf("1.8inch LCD\n");
  tft.setTextColor(ST77XX_YELLOW);            //黄
  tft.printf("Res=128 x 160\n");
  tft.setTextColor(ST77XX_BLUE);              //青
  tft.printf("ST7735\n");
}

void loop()
{
}
結果

ST7735のサンプルスケッチが動作しました。

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