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树莓派PICO Python编程入门手册
零、纸质手册和电子版的纠结 原本也想搞一个几十页那种纸质手册，就像12年前树莓派论坛第一个搞出《树莓派使用手册》那样，国内首批几万十几万人的树莓派玩家绝大多数都来自我这里，想想已经人到中年了吧。 言归正传，纸质版是不合适的，其中牵扯到很多网址、例程代码，纸质手册实在太不方便，索性搞成PDF或在线版，方便手机或电脑在线查看。这样不怕丢失，随时可以查看使用。 一、 不可忽略的准备工作 1.1、树莓派PICO是个啥？ 树莓派基金会于2021年1月21日对外发布了微型处理器级别的树莓派PICO开发板，与以往的树莓派旗舰型号（如树莓派5B/4B）、CM、Zero、PI400完全不同。前者不运行任何传统意义上的操作系统，而是用来执行任务目标相对于后者更简单明确的程序。 PICO基于树莓派官方自研的RP2040处理器，市面价格已经低至10元左右。廉价但不低劣，兼容性高，编程语言优秀且受众广泛，总之性能强大且功耗还低。所以一经上市就受到全球创客热捧，不亚于2012年树莓派第一代发布时的火爆。 1.2、PICO可以用来做什么呢？ 作为控制器或者某个项目的主控，在微处理器领域，别的开发板可以做的，它都可以做！核心就是便宜和功能强大！比如：水质、温度、空气质量等传感世界的控制，设备自动化控制，智能家居产品，语音识别，智能门锁，智能玩具，航模控制等等。 1.3、需要哪些配件才能运行？ 1.3.1、一条数据线 具体是MICRO-USB还是USB-C数据线，取决于你的PICO板子。但这个数据线或者说下载器吧，建议购买优质一些的，以确保数据传输中保持稳定和完整性。 1.3.2、面包板 基于PICO的特性，它更主要是跟硬件打交道，完成特定任务或学习提升，都需要特定的电子元件或模块来完成，因此试验必不可少。而面包板将极大的节省试验者的试错成本和精力。 1.3.3、试验用的连接线 面包板与PICO，PICO与电子元件、元件与元件等都需要用到连接线，常见的连接线，比如：杜邦线（母对母、母对公，公对公），有了杜邦线这三种基本就可以了。 1.3.4、焊接 如果不会焊接，可以选购已经焊接好排针的PICO和电子模块，但是建议学会焊接，毕竟玩硬件，不会焊接着实说不过去。可以选购40瓦~60瓦的电烙铁、焊锡丝。焊接技术以够用为目标的话，学起来并不难，重在多尝试，前期可以找一些废弃的设备或元件尝试，焊接前，充分预热电烙铁后就可以很顺利了，逐渐优化即可。 1.3.5、上位机 一般不需要额外购买，有电脑就行，只有树莓派也可以，用来编程并下载至PICO。 总的说，PICO玩起来，要用到的配件很少很少，比树莓派旗舰系列，纯粹是奥特曼打杰瑞，降维打击。 1.4、绕不开的IO 如果说微控制器开发板是一个人，假设没有IO口，那么他就是眼球都不能动的植物人，无论大脑有多聪明，他什么都做不了。 PICO提供40Pin的端口供开发者使用，分别有26个多功能GPIO口，2路I2C，2路SPI，2路UART，3路12bit ADC模拟量采集接口，16路可控PWM接口，芯片还集成了时钟和计数器，温度传感器，8路可编程IO状态机，支持浮点数加速运算。 这些PICO的端口与外围电子模块搭配，瞬间从植物人变成天才技工，充分发挥其强大功能。 二、PICO的编程与开发 2.1、PICO玩机流程 给大家捋一下PICO的玩机流程，这样就很容易理解怎么玩PICO了。其实这也算是功能开发的流程。 第一步、要实现什么目的（功能）？ 第二步、有了目的就能确定需要什么外设来实现。 有了目的，就要进行相关电路考虑或设计，从而确定需要什么外设或电子模块。这些都需要查找资料。所以资料或例程尤为重要，就算你开发能力有多么强悍，也不想为了基础性的东西也重新写代码吧？那样会浪费很多不必要的精力。 第三步、PICO与外设的连通。 第四步、开发环境配置、编程、调试。 第五步、将调试好的程序下载至PICO。 第六步、脱离上位机，PICO通电，独自运行，目的实现！ 生态是什么？生态就是大家都在玩，有很多玩法，你拿来就能用，不需要从0开始。为什么树莓派能干过其他所有开发板？生态好，资料多！ 综上所述，不管哪一步，参考例程可以说尤其重要。有教程就可以很大程度上绕过了最难的前四步，我们树莓派论坛有丰富的教程例程，并不断更新，别贪图一时便宜，可能设备就会吃灰，白白浪费。 2.2、PICO编程语言 PICO进行编程，官方推荐Python和C/C++。对于初学者而言，Python是非常不错的选择，入门简单又不落伍，如今诸多前沿科技，比如：数据科学和机器学习，代表是AI、智驾；还有自动化、嵌入式、数据分析、WEB开发、游戏开发等等，无所不及。当然，您要用其他语言也是可以的，看个人技术能力。 2.3、Python开发环境的搭建 2.3.1、MicroPython简介 MicroPython是C语言编写的，将Python3这个编程语言完整的软件化实现，比如python编译器和运行时系统，常常被用在微控器方面。给用户提供一个交互式提示符来立即执行所有支持的命令。除了包括选定的核心Python库，MicroPython还包括了给予编程者访问底层硬件的模块。 MicroPython创建者起初只是将MicroPython和Pyboard微控器一起发行，并支持大量的基于ARM系统结构的微控器，一发不可收拾，深受业内好评，得以广泛使用。创建者DamienGeorge 也因此备受关注，他是一位来自澳大利亚的物理学家和程序员。 MicroPython已经在树莓派PICO、Arduino、ESP8266、ESP32、STM32等微控器主板上。 2.3.2、给PICO安装支持MicroPython的固件 用数据线将PICO和电脑连接起来，将提前下载好的UF2文件挪到PICO所在的盘符就行。具体操作如下： 2.3.2.1、下载UF2文件 选择对应型号，然后下载最新的即可。这个文件会不定期更新，名字会有变化，这很正常： 2.3.2.2、PICO正确状态 未装固件的PICO板子与电脑连通时，会出现一个盘符，表示未装固件，方便您写入文件，如下： 2.3.2.3、安装固件： 将提前下载好的“RPI_PICO-20240602-v1.23.0.uf2”，复制到RPI-RO2（F：）内： （说明：UF2文件名和盘符不一定与文中相同，这是正常的。） 复制或叫下载成功后，这个窗口（或盘符）会自动消失，这表示固件写入成功了。 2.3.2.4、固件如何清除或重新安装呢？有两种方式。 一种是，与电脑连通后，不显示盘符。 在跟电脑连通前，按住PICO上的bootsel按键不松开；连通后，电脑上就会出现盘符。这种方式，只能用来重新装固件，就算你这次不装东西，下次不按住bootsel还是不会显示盘符。 第二种则是彻底的清除固件。按住bootsel后，连通电脑，将flash_nuke.uf2文件复制到PICO盘符内，完成后，窗口也会自动消失。下次你不按bootsel就会显示盘符了。 但是发现一个问题，用了这种方式，电脑也会不灵光，卡顿，无法操作，就像中毒一样，电脑必须得重启！所以非必要勿操作。也可能是个人所遇单体事件！ 2.3.2.5、PICO的虚拟串口端口号是多少？ 因为后面配置有用到，所以这里要知道怎么看端口号，电脑上进入“设备管理器”，找到端口，点开下面就有了，如下图，COMXX后面的XX数字就是端口号，每个人可能不同。 如何确定这个就是PICO的端口呢？拔掉PICO板子如果端口号消失，重插又显示，那就确认是它了。 2.3.3、MicroPython库简介 文档查询，使用PDF阅读器自带的文内搜索就好，很快就能找到： 2.3.4、电脑安装Thonny——适合初学者的Python IDE Thonny是第一个支持树莓派PICO主板的python编译器，又小型化轻量级，在windows/MAC/LINUX上都可以使用，广受欢迎，特别是初学者。 下载对应的版本，光标移动到下面就可以弹出选择菜单。 2.3.4.2、下载好软件之后，双击安装包安装进行安装，选择同意“I accept。。。”，安装路径可选可默认，创建桌面快捷键（createdesktop icon），点击install安装，点击FINISH完成。 2.3.4.3、选择中文，LETS GO!继续： 2.3.4.4、操作界面中文版： 2.3.4.5、解释器选择、板子端口、字体及大小 菜单栏找到“工具”-“选项”，会弹出对话框，然后选择“解释器”，选择“Raspberry Pi Pico”: 端口选择PICO之前确认的端口即可。 在同一个窗口，顺便把字体、大小也改一下，按自己需求来： 2.3.5、在本地安装Raspberry Pi Pico SDK库 本店安装好SDK库，能够自动补全代码，自动检测代码，非常实用且方便。菜单栏找到“工具”-“管理插件”，并打开： 最后选择您的库所在文件夹即可。 2.3.6、必要的窗口规划 菜单栏找到“视窗”，勾选“文件”和“shell”，即可，这样后续操作更直观方便。 2.4、Thonny编程，PICO板载LED灯闪烁 实现功能是让板载LED（PGIO25）闪烁即可。 打开Thonny软件，“文件”—“新建”一个文件，并命名xxx.py，然后点击这个播放运行按钮，停止就点击左边的STOP红色按钮。 若您要将程序保存在PICO上，并通电就自动运行，那么请点击“文件”—“另存为”，选择“Raspberry pi pico”，文件名则叫main.py，成功后只需要给PICO通电就可以自动运行，而不是必须通过电脑操作。 如果程序保存在“此电脑”上，那么对于PICO来说就是在线模式，跟电脑断掉后，PICO就不会按照程序运行，因为“掉线了”！ 至此，树莓派PICO入门教程结束。 C/C++版本的入门手册，另外写一篇，这样就可以有针对性的阅读。
2024年10月15日 东莞 树莓派论坛
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发表于 2024-10-17 00:45:04
