Raspberry Pi Pico C/C++语言开发环境搭建 Raspberry Pi Pico C/C++ SDK

Raspberry Pi Pico是树莓派基金会在2021年1月新发布的微处理器新品。使用基金会自己研发的RP2040芯片，国内现在整个开发板模块售价为30-40元左右。相较于树莓派的其它‘微电脑’型号，这一款产品因为是单片机MCU型的，其最高运行频率可达到133MHz，对IO及模拟信号的操作和处理有更低的时间延迟，可以弥补Raspberry Pi物理互动方面的不足，更类似于‘Arduino’开发板。

官网上的性能介绍：

  • 双核Arm Cortex M0 +处理器，运行频率高达133 MHz
  • 264KB的SRAM和2MB的板载闪存
  • 模块允许直接焊接到载板
  • 具有设备和主机支持的USB 1.1
  • 低功耗睡眠和休眠模式
  • 通过USB使用大容量存储进行拖放编程
  • 26个多功能GPIO引脚
  • 2个SPI，2个I2C，2个UART，3个12位ADC，16个可控PWM通道
  • 片上准确的时钟和计时器
  • 温度感应器
  • 片上加速浮点库
  • 8个可编程I / O（PIO）状态机，用于自定义外围设备支持
  • 可通过 Micro USB 供电，也支持 1.8-5.5 V 直流电源供电。
  • 配备 1 个 LED 灯和一个开关按钮。按钮用于BootSel,也就是向 Pico 烧录程序时控制 Pico 进入 USB 大容量存储模式，也可用于通用的输入按键。使用Pico开发，开发用的设备可以使用树莓派微电脑Linux也可以PC机上的Windows。对于大多人来说使用PC机来开发相对会方便些，当然如果你是树莓派的重度爱好者，使用树莓派微电脑也是得心应手。编程语言可以使用Python，也可以使用C/C++，它们都需要安装相应的SDK和相关的支持软件。安装步骤烦多，不如其它知名MCU的开发环境来的简单。下面就来分享一下Windows操作系统下的C/C++开发环境的搭建。首先是需要安装五个支持工具软件。比较多，建议先全部下载相应的版本。注意的是官方提示这些只在WIN10环境下使用，在WIN7等不保证能正常使用。五个支持软件，为方便下载这里同时给出下载地址。
    ARM GCC compiler
    https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads
    CMake
    https://cmake.org/download/
    这个需要下载3.19.5版本，新的3.20似乎没法正常工作可以在Github下找到
    https://github.com/Kitware/CMake/releases
    Build Tools for Visual Studio 2019
    https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/downloads/
    可以选择社区版

    Python 3.9
    https://www.python.org/downloads/windows/

    Git
    https://git-scm.com/download/win

    ARM GCC compiler的安装
    这个编译器安装没什么好说的，直接下一步、下一步就完事了。在安装完成时，最后的选项选择时，全选。

    CMake

    在安装过程中，当安装程序提示时，将CMake添加到所有用户的系统路径中。

    Build Tools for Visual Studio 2019

    这里我是安装VS2019社区版，安装选项为‘使用C++的桌面开发’，‘Windows10 SDK’必须要打勾。

    Python 3.9

    在安装过程中，选择“为所有用户”安装了该软件，并选择将Python 3.9添加到系统PATH中。 在Python末尾提示时，应该选择禁用MAX_PATH长度限制。

    Git

    注意下面3个选项要选上。


    获取SDK和例程
    以上软件安装完成后，重启一下PC。
    重启后在硬盘上新建一个文件夹，我这里是在C盘中新建一个名为‘SDK’的目录。

    选定‘SDK’后按鼠标右键，选‘Git Bash Here’。

    进入Git界面后，分别输入如下指令

    git clone -b master https://github.com/raspberrypi/pico-sdk.git
    cd pico-sdk
    git submodule update –init
    cd ..
    git clone -b master https://github.com/raspberrypi/pico-examples.git

    执行时的界面如下。

    上面已经安装完工具链软件以及Pico的C/C++SDK，编译源代码时如果要使用命令行方式会比较麻烦，这里不说，下面介绍的是使用微软的Visual Studio Code去编译源代码。如果你没有安装VS Code，还需要到https://code.visualstudio.com/download下载安装。（关于如何在VS Code安装中文汉化包请自行了解）

    安装完成后还需要为其设置之前的工具链软件和SDK路径。

    首先在开始菜单找到Visual Studio 2019的Developer Command Prompt菜单并打开。

    在打开的指令窗口中输入code，则会打开设置了所有正确环境变量的Visual Studio Code，以便正确配置工具链。注意不要直接点桌面的VSCode打开它，这会可能导致配置的失败，除非你足够的熟悉了解它和相关的工具链软件。

    在打开的VS Code中安装，CMake Tools。

    安装CMake Tooks扩展后，点齿轮状图标，打开设置项进行SDK路径设置。

    找到Cmake:Configure Environment项，并增加一个PICO_SDK_PATH项，项目的值就为上面下载SDK时的路径。

    找到Cmake：Generator项，加值’NMake Makefiles’ 。

    至此完成了环境的搭建。

    下面就可以用下载下来的SDK例子进行编译测试。
    在VS Code打开下载的pico-examples目录，打开后CMake自动配置。

    活动工具包需要选择 ‘GCC for arm-none-eabi’。生成后，则进行编译。编译完成的文件会被放在例子目录下的build目录下。注意，如果编译不能进行，则要尝试用Visual Studio 2019的Developer Command Prompt菜单来打开VS Code。


    编译中的界面。

    编译完成后，则可以下载文件到Pico下进行测试。为了直观查看，可以使用blink例子，这个例程就是让板上连接到GPIO25的LED闪烁。首先在pico-examples\build\blink目录下找到编译好的blink.uf2文件。

    然后按着Pico的BootSel按钮，把Pico接入PC的USB端口，这时会在PC上出现一个名为RPI-RP2的存储盘，把blink.uf2拖入该盘中，写入后，Pico自动重启并运行程序，让LED闪烁。