樹莓派 Pico

樹莓派 Pico控制器

產品簡介

Raspberry Pi Pico 是一款樹莓派官方設計的低成本，高性能的微控制器開發板，具有靈活數字接口。硬件上，採用 Raspberry Pi 官方自主研發的 RP2040 微控制器芯片，搭載了ARM Cortex M0 + 雙核處理器，高達 133MHz 的運行頻率，內置了 264KB 的 SRAM 和 2MB 的內存，還板載有多達 26 個多功能的 GPIO 引腳。軟件上，可選擇樹莓派提供的 C/C++ SDK，或者使用 MicroPython 進行開發，且配套有完善的開發資料教程，可方便快速入門開發，並嵌入應用到產品中。

產品特性

• 採用了 Raspberry Pi 官方自主設計的 RP2040 微控制器芯片
• 搭載了雙核 ARM Cortex M0 + 處理器，運行頻率高達 133MHz 靈活時鐘
• 內置了 264KB 的 SRAM 和 2MB 的片上 Flash
• 郵票孔設計，可直接焊接集成到用戶自主設計的底板上
• USB1.1 主機和設備支持
• 支持低功耗睡眠和休眠模式
• 可通過 USB 識別為大容量存儲器進行拖放式下載程序
• 多達 26 個多功能的 GPIO 引腳
• 2 個 SPI，2 個 I2C，2 個 UART，3 個 12 位 ADC，16 個可控 PWM 通道
• 精確的片上時鐘和定時器
• 溫度傳感器
• 片上加速浮點庫
• 8 個可編程 I/O (PIO) 狀態機，用於自定義外設支持

尺寸圖

軟件環境配置

為了方便在電腦上使用MicroPython開發Pico板，建議下載Thonny IDE.

• 下載Thonny IDE並按照步驟安裝
  • Thonny IDE下載鏈接（Windows版本）
  • Thonny 官網

• 安裝完成之後，第一次要配置語言和主板環境，由於我們是為了使用Pico，所以注意主板環境選擇Raspberry Pi 選項。

• 配置Micrpython環境及選擇Pico端口。
  • 先將Raspberry Pi Pico 接入電腦，左鍵點擊Thonny右下角的配置環境選項--》選擇configture interpreter
  • 在彈出的窗口欄中選擇MicroPython(Raspberry Pi Pico),同時選擇對應的端口。

• 點擊ok後返回到Thonny主界面，下載固件庫到Pico裡面，然後點擊停止按鈕，在Shell窗口中即可顯示當前使用到的環境。
• Pico在windows下載固件庫方法: 按住BOOT鍵後連接電腦後，鬆開BOOT鍵，電腦會出現一個可移動磁盤，將固件庫複製進去即可。
• RP2040在windows下載固件庫方法: 連接電腦後，同時按下BOOT鍵跟RESET鍵,先鬆開RESET鍵再鬆開BOOT鍵，電腦會出現一個可移動磁盤，將固件庫複製進去即可（用Pico的方式也可以）。

示例實驗

• 下載示例程序到電腦桌面即可進行一些幾個有趣的實驗。

External LED 實驗

• 按照下圖連接好硬件，連接好接入電腦的Micro USB，在Thonny打開示例程序Lesson-5 External LED中的python文件，運行示例程序可以看到紅燈有在閃爍的現象。
• 使用注意事項：LED較長的引腳為正極，較短的為負極，負極應該接GND，正極應該和GPIO輸出口相連，使用時必須接上電阻。

Raspberry-Pi-Pico-Basic-Kit-External-LED-blink.png

• 代碼解析

led_external = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT) #设置GP15为输出模式
while True: 
   led_external.toggle() #每过5秒钟让LED灯的状态改变一次
   utime.sleep(5)

Traffic Light System 實驗

按照下圖連接好硬件，連接好接入電腦的Micro USB，在Thonny打開示例程序Lesson-9 Traffic-Light-System中的python文件，運行程序可以看到交通燈帶正常的運行，當按下按鍵時會觸發蜂鳴器。 使用注意事項：LED較長的引腳為正極，較短的為負極，負極應該接GND，正極應該和GPIO輸出口相連，使用時必須接上電阻;蜂鳴器的紅線接GPIO口輸出，黑線接GND。 Raspberry-Pi-Pico-Basic-Kit-Traffic-Light-System.png 代碼解析 def button_reader_thread(): #檢測按鍵是否被按下

  global button_pressed 
  while True:
      if button.value() == 1: 
          button_pressed = True
          

_thread.start_new_thread(button_reader_thread, ()) #用開啟線程的方式去檢測按鍵 while True:

  if button_pressed == True: #如果按键被按下，红灯亮起，蜂鸣器响闹
      led_red.value(1) 
      for i in range(10): 
          buzzer.value(1) 
          utime.sleep(0.2) 
          buzzer.value(0) 
          utime.sleep(0.2) 
      global button_pressed 
      button_pressed = False 
  led_red.value(1)  #正常情况下红灯边绿灯时黄灯会亮两秒，然后黄灯和红灯灭，绿灯亮
  utime.sleep(5)     #由绿灯边红灯时，绿灯先灭，黄色亮两秒，然后红灯亮
  led_amber.value(1) 
  utime.sleep(2) 
  led_red.value(0) 
  led_amber.value(0) 
  led_green.value(1) 
  utime.sleep(5) 
  led_green.value(0) 
  led_amber.value(1) 
  utime.sleep(5) 
  led_amber.value(0)

Burglar Alarm LED Buzzer 實驗 按照下圖連接好硬件，連接好接入電腦的Micro USB，在Thonny打開示例程序Lesson-14 Burglar Alarm LED Buzzer中的python文件,運行程序可以看到，當人為的在Passive infrared sensor前晃動時，LED燈閃亮的同時蜂鳴器也會報警。 使用注意事項：Passive infrared sensor 的中間引腳為數據輸出引腳，兩邊的引腳分別接入VCC和GND即可。 Raspberry-Pi-Pico-Basic-Kit-Burglar Alarm LED Two Buzzer.png

代碼解析 def pir_handler(pin): #中斷處理函數，蜂鳴器響，led快速閃爍

  print("ALARM! Motion detected!") 
  for i in range(50): 
      led.toggle() 
      buzzer.toggle() 
      utime.sleep_ms(100)

sensor_pir.irq(trigger=machine.Pin.IRQ_RISING, handler=pir_handler)#開啟中斷，當人體傳感器檢測到異常時就會今天中斷處理函數處理 while True: #無異常狀態下會每隔5秒改變一次LDE的狀態

  led.toggle() 
  utime.sleep(5)

Potentiometer 實驗 按照下圖連接好硬件，連接好接入電腦的Micro USB，在Thonny打開示例程序Lesson-16 Potentiometer中的python文件,運行程序，旋轉電位器可以看到Sheel窗口中打印出來的電壓值也在改變。 使用注意事項：Potentiometer的中間引腳為數據輸出口，兩邊的引腳分別接上GND和VCC即可。 Raspberry-Pi-Pico-Basic-Kit-Potentionmeter.png

代碼解析 potentiometer = machine.ADC(26) #將GP26作為模擬信號採集引腳 conversion_factor = 3.3 / (65535) while True:

  voltage = potentiometer.read_u16() * conversion_factor #将采集到的数据进行格式化转换成电压值
  print(voltage) #打印电压信息，电压值会随着滑动变阻器旋转而变化
  utime.sleep(2)

WS2812 實驗 按照下圖連接好硬件，連接好接入電腦的Micro USB，在Thonny打開示例程序Lesson-25 WS2812中的WS2812_RGB_LED.py文件,運行程序可以一次看到藍、紅、綠、白的RGB顏色。 Raspberry-Pi-Pico-Basic-Kit-WS2812.png

代碼解析

1. 這一段代碼使用到的是狀態機機制,如下代碼是一個裝飾器，在裝飾器中我們可以硬件進行初始化、設定引腳的電平等等。
2. label("bitloop") 我們可以在代碼中定義一下標記，方便我們通過跳轉的方式跳到他們這裡執行。
3. jmp(not_x,"do_zero") 當x=0時，我們就調整到標籤“do_zero”。
4. nop() .set(0) [T2 - 1] 當x=0時，會跳轉到這裡執行。

@asm_pio(sideset_init=PIO.OUT_LOW, out_shiftdir=PIO.SHIFT_LEFT, autopull=True, pull_thresh=24) def ws2812():

  T1 = 2
  T2 = 5
  T3 = 1
  label("bitloop")
  out(x, 1)               .side(0)    [T3 - 1] 
  jmp(not_x, "do_zero")   .side(1)    [T1 - 1] 
  jmp("bitloop")          .side(1)    [T2 - 1] 
  label("do_zero")
  nop()                   .side(0)    [T2 - 1]

1. Create the StateMachine with the ws2812 program, outputting on Pin(22).

sm = StateMachine(0, ws2812, freq=8000000, sideset_base=Pin(0)) #創建狀態機

1. Start the StateMachine, it will wait for data on its FIFO.

sm.active(1) #開始狀態機

1. Display a pattern on the LEDs via an array of LED RGB values.

ar = array.array("I", [0 for _ in range(NUM_LEDS)]) print(ar) print("blue") for j in range(0, 255):

  for i in range(NUM_LEDS): 
      ar[i] = j 
  sm.put(ar,8)  #put()的方法是将数据放入状态机的输出FIFO
  time.sleep_ms(5)

LCD1602 I2C 實驗 按照下圖連接好硬件，連接好接入電腦的Micro USB，在Thonny打開示例程序Lesson-21 LCD1602 I2C中的python文件，先將RGB1602.py文件另存為Raspberry Pi Pico中，運行Choose_Color.py可以看到每5秒切換一種不同的顏色；運行Discoloration.py文件可以看到RGB顏色漸變的效果。 Raspberry-Pi-Pico-Basic-Kit-LCD1602-I2C.jpg

代碼解析 Choose_Color.py

1. 定義顏色

rgb9 = (0,255,0) #青色’ lcd.setCursor(0, 0) #設置游標位置

1. print the number of seconds since reset:

lcd.printout("Waveshare") #寫入字符 lcd.setCursor(0, 1) #設置游標位置到第二行第零列 lcd.printout("Hello,World!")#寫入字符 lcd.setRGB(rgb1[0],rgb1[1],rgb1[2]); #設置背光 Discoloration.py

t=0 while True:

  r = int((abs(math.sin(3.14*t/180)))*255);  #RGB随着时间的变化而变化
  g = int((abs(math.sin(3.14*(t+60)/180)))*255);
  b = int((abs(math.sin(3.14*(t+120)/180)))*255);
  t = t + 3;
  lcd.setRGB(r,g,b);#重新设置RGB的值

1. set the cursor to column 0, line 1

  lcd.setCursor(0, 0) #定位到第一行第零列

1. print the number of seconds since reset:

  lcd.printout("Waveshare")#写入字符
  lcd.setCursor(0, 1) #定位到第二行第零列
  lcd.printout("Hello,World!")#写入字符
  time.sleep(0.3)