【Follow me第二季第4期】搭建环境+点灯+串口打印

iexplore123 · 发表于2024-11-24 18:56

【Follow me第二季第4期】搭建环境+点灯+串口打印 [复制链接]

# 【Follow me第二季第4期】 搭建环境并开启第一步Blink三色LED / 串口打印Hello DigiKey & EEWorld！

[TOC]

## 关于我

大家好，这里是iex123。一眨眼，距离上次参加第一期的活动已经过去两个月了，对技（bai）术（piao）的热情一直没有减退，这次我再次参加第四季的活动，希望能够和大家一起学习和进步。

这次活动的主角是Arduino® Nano RP2040 Connect，这是一款基于Raspberry Pi RP2040微控制器的开发板，它集成了U-blox® Nina W102模块，可以通过Wi-Fi和蓝牙与其他设备进行通信。这款开发板的特点是小巧轻便，集速度计、陀螺仪、RGB LED和麦克风于一体，可玩性很高。

### 认识Arduino® Nano RP2040 Connect

Arduino® Nano RP2040 Connect搭载了功能强大的Raspberry Pi RP2040微控制器，拥有133MHz的32位双核Arm® Cortex®-M0+处理器和264kB的片上SRAM，支持高达16MB的外置Flash存储器。它还配备了U-blox® Nina W102模块，支持Wi-Fi和蓝牙4.2通信。

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<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_864373_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
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<p><strong>image-2.png</strong> <em class="xg1">(130.32 KB, 下载次数: 0)</em></p>
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<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

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> 图片来源：[Arduino® Nano RP2040 Connect 引脚说明](https://docs.arduino.cc/resources/pinouts/ABX00053-full-pinout.pdf)

其他资料：
> 开发板电路原理图：[ABX00053-schematics.pdf](https://docs.arduino.cc/resources/schematics/ABX00053-schematics.pdf)
> 开发板手册（英文）：[ABX00053-datasheet.pdf](https://docs.arduino.cc/resources/datasheets/ABX00053-datasheet.pdf)

#### 板载外设

- RGB LED：一个三色LED，电路部分是共阳极连接到NINA W102模块的GPIO引脚。
- ST LSM6DSOXTR 6轴惯性测量单元（IMU）：一个六轴传感器，包含一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪，常用于运动检测和姿态跟踪。
- ST MP34DT06JTR MEMS麦克风：64dB信噪比的PDM麦克风，效果还可以。
- Microchip® ATECC608A加密协处理器：用于安全存储密钥和加密数据，没接触过，看看其他大佬怎么玩的。

此外，开发板还提供了14个数字引脚和8个模拟引脚，支持UART、SPI和I2C接口，方便DIY项目的扩展和开发。

RP2040特有的PIO（Programmable I/O）引脚可以自己实现I/O时序控制，支持SD卡、I2S、VGA等外设，非常灵活。

### 开发环境搭建

我个人比较喜欢使用Visual Studio Code进行Arduino开发，因此我选择使用作为VSC插件支持的PlatformIO IDE进行开发，其他开发环境搭建方法可以参考[官方文档](https://docs.arduino.cc/tutorials/nano-rp2040-connect/rp2040-01-technical-reference/)。

#### 安装PlatformIO IDE

使用快捷键`Ctrl+P`打开VSC命令面板，输入`ext install platformio.platformio-ide`安装PlatformIO IDE：

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<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_864374_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
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#### 新建项目

打开PlatformIO Home，点击`Open`打开一个项目，选择`New Project`，选择`Arduino Nano RP2040 Connect`开发板，点击`Finish`创建项目：

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> 注意：建立项目时Platformio会自动从`registry.platformio.org`源下载`Platforms`中的`Raspberry Pi RP2040`开发环境包（包含gcc编译工具链），由于网络原因可能会下载失败，可以尝试多次下载或者使用代理。

PlatformIO自带库管理器，可以方便地搜索和安装库，麦克风和IMU的库都可以在这里找到。

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### 开启第一步：Blink三色LED / 串口打印Hello DigiKey & EEWorld！

#### 三色LED

三色LED的引脚分别连接到NINA W102模块的GPIO引脚，我们可以通过控制引脚输出高低电平来控制LED的亮灭。

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> 三色LED的引脚分别是GPIO 25、GPIO 26和GPIO 27, 共阳极连接,在WIFININA库中定义了宏`LEDR`, `LEDG`和`LEDB`, 分别对应三色LED的红、绿、蓝引脚。

```cpp
#include <Arduino.h>
#include <WiFiNINA.h>

void setup() {
  // 初始化三色LED引脚
  pinMode(LEDR, OUTPUT);
  pinMode(LEDG, OUTPUT);
  pinMode(LEDB, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 交替点亮三色LED
  digitalWrite(LEDR, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(LEDR, LOW);
  digitalWrite(LEDG, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(LEDG, LOW);
  digitalWrite(LEDB, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(LEDB, LOW);
}
```

#### 串口打印

串口打印是调试程序的重要手段，我们可以通过串口打印输出调试信息，查看程序运行状态。
> Arduino Nano RP2040 Connect的串口可以直接通过USB连接到计算机，可以使用`Serial`对象进行串口通信。

```cpp
#include <Arduino.h>

void setup() {
  // 初始化串口
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 串口打印Hello DigiKey & EEWorld!
  Serial.println("Hello DigiKey & EEWorld!");
  delay(1000);
}
```

#### 结合三色LED和串口打印

我们可以将三色LED的点亮状态和串口打印结合起来，再加上一点小细节。

```cpp
#include <Arduino.h>
#include <WiFiNINA.h>

void setup() {
  // 初始化三色LED引脚
  pinMode(LEDR, OUTPUT);
  pinMode(LEDG, OUTPUT);
  pinMode(LEDB, OUTPUT);
  // 初始化串口
  while (!Serial);  // 等待串口连接
  Serial.begin(115200); // 串口波特率设置为115200
  Serial.println("Hello DigiKey & EEWorld !"); // 初次连接到串口时打印欢迎信息
}

// 将三色LED点亮封装成一个函数
void BlinkLED(int pin, int delay_ms) {
  digitalWrite(pin, HIGH);
  delay(delay_ms);
  digitalWrite(pin, LOW);
}

void loop() {
  // 交替点亮三色LED
  BlinkLED(LEDR, 500);
  BlinkLED(LEDG, 500);
  BlinkLED(LEDB, 500);
  // 在循环中串口打印Hello DigiKey & EEWorld!
  //Serial.println("Hello DigiKey & EEWorld!");
}
```

#### 效果展示

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<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_864403_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
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<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_864403" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=864403&handlekey=savephoto_864403">保存到相册</a>

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<div id="player_1c315b247abf97706ed2f600e39697c80" class="localvideo-box"></div><div class="localvideo-title">WIN_20241124_14_37_30_Pro</div><br/>
### 其他要说明的内容

PlatformIO IDE下载的Arduino Nano RP2040 Connect开发环境实际上是arduino-mbed-os，这是一个基于Mbed OS的Arduino核心，支持Arduino库和Mbed OS库。

`platformio.ini`文件中的`lib_deps`字段用于指定项目依赖的库，可以通过`lib_deps`字段下载指定版本的库，也可以通过`lib_deps`字段下载指定GitHub仓库的库。
例如，下载WiFiNINA库和Arduino_LSM6DSOX库：

```ini
[env:nanorp2040connect]
platform = raspberrypi
board = nanorp2040connect
framework = arduino
lib_deps = 
    arduino-libraries/WiFiNINA@^1.8.14
    arduino-libraries/Arduino_LSM6DSOX@^1.1.2
    ; arduino-libraries/ArduinoSound@^0.2.1  ; 注释掉的库
```

## 任务进度

- [x] 搭建环境并开启第一步Blink三色LED / 串口打印Hello DigiKey & EEWorld！
- [ ] 学习IMU基础知识，调试IMU传感器，通过串口打印六轴原始数据。
- [ ] 学习PDM麦克风技术知识，调试PDM麦克风，通过串口打印收音数据和音频波形。
- [ ] 通过RGB LED不同颜色、亮度显示PDM麦克风收到的声音大小。（选做）
- [ ] 通过IMU数据结合机器学习算法，识别运动状态，并通过串口打印。（选做）