Raspberry Pi Pico RP2040 사용자 가이드

작지만 강력한 듀얼코어 마이크로컨트롤러

마이크로컨트롤러를 처음 접하는 사람부터 제품 개발자까지 폭넓게 사용할 수 있는 개발보드를 찾고 있다면 Raspberry Pi Pico는 매우 좋은 선택입니다.

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Raspberry Pi Pico는 Raspberry Pi Foundation이 직접 설계한 RP2040 마이크로컨트롤러를 기반으로 만들어진 초소형 개발보드입니다. 저렴한 가격에도 뛰어난 성능을 제공하며, 다양한 임베디드 프로젝트와 IoT 기기 제작에 널리 사용되고 있습니다.

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이번 글에서는 Raspberry Pi Pico의 주요 특징과 사용 시 알아두면 좋은 내용을 정리해보겠습니다.

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1. Raspberry Pi Pico의 주요 사양

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듀얼코어 Cortex-M0+ 프로세서

RP2040은 최대 133MHz로 동작하는 ARM Cortex-M0+ 듀얼코어 프로세서를 탑재하고 있습니다.

일반적인 센서 제어, 디스플레이 구동, 통신 처리뿐 아니라 두 개의 CPU 코어를 활용한 멀티태스킹도 가능합니다.

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메모리

Pico에는 다음과 같은 메모리가 포함되어 있습니다.

• 264KB SRAM
• 2MB 외장 QSPI Flash

Flash 메모리에는 프로그램과 파일을 저장하며, RP2040은 최대 16MB Flash까지 지원할 수 있습니다.

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기본 회로 구성

보드에는 개발에 필요한 주요 회로가 모두 포함되어 있습니다.

• 5V → 3.3V 전원 변환 회로
• 12MHz 크리스털 오실레이터
• GP25에 연결된 사용자 LED
• 프로그래밍용 BOOTSEL 버튼

별도의 부품 없이 바로 개발을 시작할 수 있습니다.

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크기

보드 크기는 약

51mm × 21mm

정도로 매우 작고 슬림하여 다양한 프로젝트에 쉽게 적용할 수 있습니다.

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2. GPIO와 하드웨어 인터페이스

GPIO

Pico는 총 25개의 GPIO를 사용할 수 있습니다.

(RP2040 내부에는 26개가 존재하지만 GPIO15는 내부 용도로 사용됩니다.)

모든 GPIO는 3.3V 로직으로 동작합니다.

주의

GPIO는 5V를 직접 연결하면 손상될 수 있습니다.

5V 센서와 연결할 경우 반드시 레벨 시프터(Level Shifter)를 사용하는 것이 좋습니다.

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ADC (아날로그 입력)

Pico에는 12비트 ADC 입력 3개가 제공됩니다.

RP2040 내부에는 ADC가 4개 존재하지만, 그중 하나는 내부 온도 센서용으로 사용되며 외부 핀으로 연결되어 있지 않습니다.

DAC(아날로그 출력)는 제공되지 않습니다.

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다양한 주변장치

RP2040에는 다양한 통신 인터페이스가 내장되어 있습니다.

• I²C ×2
• SPI ×2
• UART ×2
• PWM 16채널

특히 PWM은 거의 모든 GPIO에서 사용할 수 있어 LED 제어나 모터 구동 등에 매우 편리합니다.

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PCB 장착

Pico는 가장자리의 Castellated Pad 구조를 채택하고 있습니다.

덕분에

• 브레드보드에 꽂아 사용할 수도 있고
• 헤더핀을 납땜할 수도 있으며
• 제품 PCB 위에 직접 납땜하여 모듈처럼 사용할 수도 있습니다.

시제품 제작부터 양산용 PCB까지 모두 활용할 수 있는 구조입니다.

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3. RP2040만의 강력한 기능

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PIO(Programmable I/O)

RP2040을 다른 MCU와 가장 크게 차별화하는 기능이 바로 PIO입니다.

RP2040에는 총 8개의 PIO State Machine이 존재하며, 이를 이용하면 CPU의 부담 없이 다양한 디지털 인터페이스를 직접 구현할 수 있습니다.

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대표적인 활용 예는 다음과 같습니다.

• NeoPixel LED 제어
• I2S 오디오 인터페이스
• VGA 영상 출력
• 고속 시리얼 통신
• 사용자 정의 프로토콜 구현

즉, 일반 MCU에서는 소프트웨어로 구현하기 어려운 기능들을 하드웨어처럼 동작하도록 만들 수 있습니다.

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UF2 부트로더

Pico에는 ROM에 내장된 USB Bootloader가 있습니다.

BOOTSEL 버튼을 누른 상태에서 USB를 연결하면 컴퓨터에서 USB 메모리처럼 인식됩니다.

이후 컴파일된 UF2 파일을 드래그 앤 드롭하기만 하면 프로그램이 업로드됩니다.

복잡한 다운로드 프로그램 없이도 매우 쉽게 펌웨어를 설치할 수 있는 것이 Pico의 큰 장점입니다.

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4. 개발 환경

Pico는 다양한 개발 환경을 지원합니다.

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MicroPython / CircuitPython

가장 쉽게 시작할 수 있는 방법입니다.

특히 CircuitPython은 Adafruit에서 제공하는 다양한 센서와 디스플레이 라이브러리를 바로 사용할 수 있어 초보자에게 매우 적합합니다.

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C/C++ SDK

최고의 성능이 필요한 프로젝트라면 Raspberry Pi에서 제공하는 공식 C/C++ SDK를 사용할 수 있습니다.

하드웨어를 직접 제어하는 Bare Metal 개발이 가능하여 산업용 프로젝트에서도 많이 활용됩니다.

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Arduino IDE

Arduino IDE에서도 Pico를 사용할 수 있습니다.

Philhower Arduino Core를 설치하면 대부분의 Arduino 라이브러리를 그대로 사용할 수 있어 기존 Arduino 사용자도 쉽게 적응할 수 있습니다.

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5. 사용 시 알아두면 좋은 점

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부동소수점 연산

RP2040은 Cortex-M0+ 기반이므로 하드웨어 FPU(Floating Point Unit)가 없습니다.

따라서 복잡한 실수(float) 연산은 소프트웨어적으로 처리되며 Cortex-M4나 Cortex-M7보다 속도가 느립니다.

센서 제어나 일반적인 IoT 프로젝트에서는 큰 문제가 없지만, 수치 계산이 많은 응용에서는 고려할 필요가 있습니다.

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낮은 전력 소비

Pico는 Raspberry Pi Zero와 같은 Linux 기반 보드보다 전력 소모가 훨씬 적습니다.

배터리 기반 센서 노드, 휴대용 장치, IoT 기기처럼 장시간 동작해야 하는 프로젝트에 특히 적합합니다.

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Flash 확장

기본 Pico는 2MB Flash를 탑재하고 있지만 RP2040 자체는 최대 16MB Flash까지 지원합니다.

대용량 프로그램이나 데이터 저장이 필요한 경우에는 더 큰 Flash를 장착한 호환 보드를 선택하는 것도 좋은 방법입니다.

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마무리

Raspberry Pi Pico는 저렴한 가격에도 뛰어난 성능과 높은 확장성을 갖춘 개발보드입니다.

특히 듀얼코어 Cortex-M0+, PIO, UF2 드래그 앤 드롭 다운로드, 풍부한 주변장치는 다른 보드와 차별화되는 장점입니다.

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MicroPython, CircuitPython, Arduino, C/C++ 등 다양한 개발 환경을 지원하기 때문에 초보자는 물론 전문 개발자까지 모두 활용할 수 있으며, 센서 제어, 로봇, IoT, 데이터 로거, DIY 전자기기 등 폭넓은 프로젝트에 적합한 선택이라 할 수 있습니다.