Picotronix คืออะไร?

Picotronix เป็น Modular Test & Measurement Platform จาก Thort Werx Pty Ltd ในออสเตรเลีย

Main Module มีพื้นฐานเป็น:

• 2-channel Digital Storage Oscilloscope
• 8-channel Logic Analyzer
• Frequency Meter
• 320 × 240 Color LCD
• 2 Analog Expansion Ports
• 1 Multifunction Expansion Port

จุดต่างจากเครื่องวัดแบบ Function ตายตัว คือผู้ใช้สามารถเสียบ Application-specific picoPod เพื่อเพิ่ม Front-end, ADC, Logic Input หรือ Signal Generation ตามงานที่ต้องการ

ทำไมต้องใช้ Raspberry Pi Pico 2 ถึงสองตัว?

ถ้าเอางานทั้งหมด ตั้งแต่ Signal Capture, Display Refresh, UI และ Wi-Fi ไปกองไว้บน Processor เดียว งานที่ต้องการ Timing แม่น จะต้องแชร์ Resource กับงาน Display และ Network

ทั้งสองบอร์ดใช้ RP2350 แต่มีหน้าที่ต่างกันอย่างชัดเจน แทนที่จะพยายามรวมให้เป็น Processor เดียว

Pico 2 กับ Pico 2 W แบ่งงานกันยังไง?

Picogram เชื่อม Processor สองตัวอย่างไร?

Picotronix เรียก Data Structure ที่ใช้สื่อสารระหว่าง Processor ว่า Picogram

Picogram เป็น Datagram ที่ใช้โครงสร้าง Key/Value และ Serialize ด้วยแนวทาง msgpack เพื่อส่งข้อมูลระหว่าง:

• Signal Processing Pico
• Display / Control Pico
• Remote Processor ใน Architecture ที่รองรับในอนาคต

Architecture แบบนี้ ทำให้ผู้พัฒนาสามารถแยก Software ของงาน Acquisition ออกจาก UI / Network ได้ชัดกว่า Monolithic Design

Main Module ทำอะไรได้เองโดยไม่เสียบ picoPod?

Auxiliary Input ยังสามารถใช้เป็น Logic Probe หรือ Voltmeter และ Official Picotronix ระบุว่า Function บางส่วนทำงานได้ แม้ไม่ได้ติดตั้ง Pico 2 Modules

Base Oscilloscope ใช้ ADC 12-bit 500 kS/s

Main Module ใช้ ADC ภายใน RP2350 สำหรับ Base Analog Capture

นี่คือจุดที่ต้องแยก จากตัวเลข 75, 100 หรือ 150 MSPS ที่เห็นใน picoPod บางรุ่น

Analog Bandwidth กับ Sample Rate ไม่ใช่ค่าเดียวกัน

Official Picotronix แยกข้อมูล Analog Path ออกจาก ADC Sampling Rate

picoPod เปลี่ยนเครื่องเดียวให้ทำอะไรเพิ่มได้บ้าง?

picoPod คือ Plug-in Front-end / Function Module ที่ต่อเข้ากับ Expansion Port ของ Main Module

Logic Analyzer 150 MSPS หมายถึงอะไร?

Optional 12-bit Logic State Analyser picoPod มี Digital Input จำนวน 12 ช่อง แบ่งเป็น:

• 3 Ports
• Port ละ 4 Bits

แต่ละ Port สามารถใช้ Logic Family ต่างกันได้ เช่น:

• 1.8 V
• 2.5 V
• 3.3 V
• 5 V

Main Module ยังสามารถใช้ Analog Trigger Channels ร่วมกับ Multifunction Logic Port เพื่อรองรับ Logic Analysis ได้สูงสุด 14 Inputs ตาม Architecture ที่ผู้พัฒนาระบุ

MSO-12 รวม Analog + Logic ยังไง?

MSO-12 เป็น picoPod ที่รวม Measurement หลายชนิดไว้ใน Module เดียว

Official Picotronix ระบุว่า Logic Port แต่ละกลุ่ม สามารถรองรับ Logic Family ต่างกันได้ และมี Analog Channel สำหรับตรวจ Voltage ของ Logic Family

ADC-100: ADC 100 MSPS แต่ Capture 75/50 MSPS เพราะอะไร?

ADC-100 picoPod ใช้ ADC แบบ 8-bit จำนวนสองตัว โดยแยก Converter ให้ Analog Channel A และ B คนละตัว

Overclock RP2350 200 MHz ถึง 100 MSPS ต้องอ่าน Caveat ยังไง?

Official Picotronix กล่าวถึง Single-channel Capture ที่ 100 MSPS เมื่อ RP2350 ถูก Overclock จาก Rated 150 MHz ไปที่ 200 MHz

ดังนั้นในบทความนี้ ค่า 100 MSPS จะไม่ถูกใช้เป็น General Performance Claim ของ Picotronix Main Module

PIO + DMA คือหัวใจของ High-speed Capture

RP2350 มี:

• 3 PIO Blocks
• รวม 12 State Machines

PIO เป็น Hardware State Machine ที่เหมาะกับงาน I/O ซึ่งต้องการ Timing แม่น โดยไม่ให้ CPU Toggle GPIO ด้วย Software Loop ทุก Cycle

Raspberry Pi Documentation ยังระบุว่า PIO เชื่อมกับ DMA ได้ เพื่อเคลื่อนข้อมูล ระหว่าง Hardware Interface กับ Memory

Analog และ Differential picoPod ขยาย Measurement Range ยังไง?

Single-ended Analog picoPods มี Measurement Window หลายระดับ เช่น:

• 500 mV
• 1 V
• 2 V
• 5 V

ผู้พัฒนาระบุว่า Window สามารถเลื่อนไปภายในช่วง ±5 V และบาง Configuration มี x10 BNC Input ที่ระบุช่วงถึง ±50 V

Differential picoPod มี 2 Vpp Range และรุ่นที่ Source ระบุ Common-mode ได้ถึง ±25 V พร้อม Software-controlled x1/x10 Range

Wave-05 เพิ่ม Waveform Generator

Wave-05 เป็น picoPod สำหรับ Signal Generation โดย Main Source ระบุว่าใช้:

• 12-bit R2R DAC
• Output 10 mVpp ถึง 3.3 Vpp
• Programmable Offset ±5 V
• Precision Voltage References สองชุด

ทำให้ Platform ไม่ได้มีเฉพาะ Input Measurement แต่สามารถสร้าง Signal เพื่อใช้ในการทดลอง และ Test Workflow ได้ด้วย

Electronix Lab ใช้เรียนอะไร?

Electronix Lab เป็น Teaching picoPod ที่เชื่อมกับ Expansion Ports ของ Picotronix

แนวคิดคือให้ผู้เรียน:

1. Configure Logic หรือ Signal บน Pod
2. สร้าง Signal จริง
3. วัด Signal กลับด้วย Instrument
4. ดูผลบน Display

MicroPython ทำไมยังใช้กับงาน Sampling เร็วได้?

Picotronix เปิดให้ Customize ด้วย MicroPython แต่ไม่ได้หมายความว่า Python Loop เป็นคนจับ Sample ทุกตัวโดยตรง

งานที่ต้องการ Timing สูง ถูกผลักไปให้ Hardware อย่าง PIO และ DMA ขณะที่ MicroPython ใช้สำหรับ Control Logic, Configuration และ Instrument Behaviour ระดับสูงกว่า

Architecture แบบนี้ ทำให้ผู้ใช้ยังเขียน Logic ในภาษาที่เข้าถึงง่าย โดยไม่ต้องให้ Interpreter ทำงาน Timing-critical ทุก Cycle

PC Emulator / Remote Display ตอนนี้อยู่สถานะไหน?

Architecture ของ Picogram ถูกออกแบบให้สามารถส่งข้อมูล ไปยัง External Processor เช่น PC หรือ Smartphone ได้

แต่ Official Picotronix ยังระบุ Remote Display Software ว่า:

แนวคิดในอนาคต คือใช้ Display Engine บน PC หรือ Smartphone เพื่อแสดง Signal และประมวลผลต่อจากข้อมูล Picogram

“Open Architecture” กับ “Open Source” ต่างกันอย่างไร?

Picotronix Official Website ใช้คำว่า:

• Open Architecture
• Open Source Software backbone
• Community-extensible picoPods

แนวทางคือให้ Community สามารถสร้าง Function, Software หรือ picoPod เพิ่มใน Platform ได้ในอนาคต

ดังนั้นบทความนี้ใช้คำว่า:

Open Architecture และมีแผนให้ Community ร่วมพัฒนา Software/Function

แทนการ Claim ว่า Hardware/Firmware ทั้งหมด ถูก Open Source แล้ว

Crowdfunding ต้องอ่าน Caveat อะไร?

Picotronix เปิดตัวในรูปแบบ Crowdfunding ผ่าน Kickstarter ในช่วงเวลาของบทความต้นฉบับ

Main Source ระบุ Funding Goal และ Delivery Estimate ไว้ในช่วง Campaign แต่ข้อมูลประเภท:

• จำนวน Backer
• Funding Percentage
• Reward Availability
• Shipping Cost
• Delivery Timeline

สามารถเปลี่ยนได้ตลอด Campaign จึงไม่ควรใช้ข้อมูล Real-time เหล่านี้ เป็น Specification ถาวรของ Product

Measurement Safety: Range ถึง ไม่ได้แปลว่าปลอดภัยกับทุกวงจร

สำหรับ Electronics Bench Work ควรตรวจ:

• Maximum Input Range ของ Port / picoPod
• Common-mode Limit
• Ground Reference
• Probe / Adapter Rating
• Documentation ของ Hardware Revision จริง

ดู Picotronix ทำงานจริง

Picotronix: Modular Test & Measurement using Raspberry Pi Pico 2

สิ่งที่ Source ยังไม่ได้ระบุ

Documentation และ Resource

FAQ: Picotronix + Raspberry Pi Pico 2

สิ่งที่น่าสนใจของ Picotronix ไม่ใช่แค่ Sample Rate แต่คือ Architecture

ถ้ามองแค่ตัวเลข Picotronix มีทั้ง 500 kS/s, 50 MSPS, 75 MSPS, 100 MSPS และ 150 MSPS อยู่ใน Platform เดียวกัน

แต่ตัวเลขเหล่านี้ มาจาก Hardware และ Measurement Mode คนละส่วน จึงไม่ควรเอามารวมกัน เป็น Spec เดียวของ Oscilloscope

Base Main Module ใช้ RP2350 12-bit ADC ที่ 500 kS/s ขณะที่ High-speed Analog Capture มาจาก External ADC picoPod และ Digital 150 MSPS เป็น Logic Analysis

สิ่งที่ทำให้ Platform น่าสนใจจริง คือการแบ่งงานระหว่าง Pico 2 กับ Pico 2 W, ใช้ Picogram เชื่อม Processing Domains และเปิด Expansion Port ให้ Hardware Function ถูกเปลี่ยนตาม picoPod

สำหรับ Maker นี่จึงเป็นตัวอย่างที่ดีว่า Microcontroller Platform ไม่จำเป็นต้องทำทุกอย่างบน MCU ตัวเดียว และงานความเร็วสูง ก็ไม่ได้หมายความว่า Application Logic ทั้งหมด ต้องเขียนด้วย Low-level Code หากสามารถ Offload Timing ไปยัง PIO, DMA และ Dedicated Hardware ได้

โปรเจกต์นี้มีหลายส่วน แนะนำอ่านต้นฉบับควบคู่กัน

• อ่านบทความ Picotronix จาก CNX Software
• อ่านข้อมูล Picotronix จากผู้พัฒนา
• ดู Technical Detail ของ picoPods
• อ่านเบื้องหลัง Picogram และ Dual-Pico Architecture

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

• CNX Software — Picotronix modular oscilloscope and logic analyzer
• Picotronix — Official Website
• Picotronix — picoPods Modular Expansion System
• Picotronix — Picogram Data Packet Exchange
• Raspberry Pi — Pico 2 Datasheet
• Raspberry Pi — RP2350 PIO Hardware Documentation
• YouTube — Picotronix Modular Test & Measurement using Raspberry Pi Pico 2
• YouTube — Picotronix walkthrough with Tektronix TBS 2000 reference