【Follow me第二季第4期】汇总提交帖：全部任务

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项目演示视频

物料展示

    整个学习的过程只需要一个Arduino RP2040 开发板即可，开发板上自带有许多的传感器。

   

前期准备工作

    Arduino® Nano RP2040 Connect这个开发板是Arduino公司生产的产品，用的是树莓派Pico中的RP2040，树莓派有针对该芯片有专门的专门的SDK，是用C语言写的，我之前有学习过，但这次Arduino公司有对其进行封装，让其上手变得特别简单，使用Arduino IDE可以非常简单的完成一些简单的任务，完全不需要关注底层的驱动和相关的配置。但是也有许多不便的地方，比如定时器需要另外的安装库，PIO的功能甚至连库也没找到，而且许多的库也没法看到源码。最后还是决定用Arduino IDE来完成本次的任务。

先在Arduino官网上将IDE软件下载下来然后安装，使用USB线连接好电脑与开发板，正常情况会默认识别出硬件与端口号，如下图所示。

 

    而且提示安装对应的库文件，没安装也可以在后期搜索Arduino Mbed OS Nano Boards安装，如下图所示。

 

任务成果展示

任务一：

    搭建环境并开启第一步Blink三色LED / 串口打印Hello DigiKey & EEWorld！；

    三色LED灯的原理是通过三个引脚来控制的，引脚拉低，对应颜色的灯就发光。

 

    但是，三个引脚是从Wifi芯片上引出的，这点和官方树莓派Pico的做法一样。

 

    因此，需要安装WiFi芯片的库文件，在库文件搜索处，搜索WifiNINA，然后安装，如下图所示。

 

 

程序全部源码如下：

#include "WiFiNINA.h"
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(LEDR, OUTPUT);
pinMode(LEDG, OUTPUT);
pinMode(LEDB, OUTPUT);
}
void loop() {

  Serial.println("Hello DigiKey & EEWorld！");
  // Red
  digitalWrite(LEDR, LOW);
  digitalWrite(LEDG, HIGH);
  digitalWrite(LEDB, HIGH);
  delay(500);
  // Green
  digitalWrite(LEDR, HIGH);
  digitalWrite(LEDG, LOW);
  digitalWrite(LEDB, HIGH);
  delay(500);
  // Blue
  digitalWrite(LEDR, HIGH);
  digitalWrite(LEDG, HIGH);
  digitalWrite(LEDB, LOW);
  delay(500);
}

    代码是然后LED三色闪烁，同时串口发送"Hello DigiKey & EEWorld！"。

    可以先点击IDE的“√”按钮，看看语法有没有错误，然后点击“->”按钮进行程序烧录。

    看到提示”Done uploading”就说明烧录成功了，如下图。

     串口可以使用IDE软件自带的串口工具，在Tools->Serial Monitor中，设置好波特率后，就可以看到打印的字符。

 

任务二：

    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；

    板子上有ST公司的陀螺仪加速度计芯片，叫做LSM6DSOX，Arduino IDE有IMU的库函数，但是需要额外安装，在库中搜索安装如下。

 

    可以去Arduino官网中查看该库的详细介绍：Arduino_LSM6DSOX | Arduino Documentation，这个库函数写的非常的简单，而且限制了数据的跟新频率为104Hz，详细的源码可以去官方Github库中查看：

链接已隐藏，如需查看请登录或者注册

。

程序全部源码如下：

#include <Arduino_LSM6DSOX.h>
float Ax, Ay, Az;
float Gx, Gy, Gz;
float data[6];  
char tail[] = {0x00, 0x00, 0x80, 0x7f};
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while(!Serial);
  if (!IMU.begin()) {
    Serial.println("Failed to initialize IMU!");
    while (1);
  }
}
void loop() {
  if (IMU.accelerationAvailable()) {
    IMU.readAcceleration(Ax, Ay, Az);
    data[0]=Ax;
    data[1]=Ay;
    data[2]=Az;
  }
  if (IMU.gyroscopeAvailable()) {
    IMU.readGyroscope(Gx, Gy, Gz);
    data[3]=Gx;
    data[4]=Gy;
    data[5]=Gz;
  }
  Serial.write((char *)data, sizeof(float) * 6);
  Serial.write(tail, 4);
}

    程序是在loop中不断的查询数据是否准备好，然后获取数据并发送出来。烧录程序后数据的展示使用的是一个叫做VOFA+的软件，这是一个免费的数据波形展示软件，设定两个波形显示控件，左边是加速度计的值，右边是陀螺仪的值，配置好数据引擎为JustFloat，配置好串口参数，打开DTR，如下图所示。

 

    然后转动开发板，显示的结果如下图所示。

 

    任务三：

    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。

    该任务在库例程中有一个直接可用的例程，在File->Examples->PDM，这个例子可以直接烧录运行，然后在IDE自带的数据显示工具中显示波形数据，但是波形显示的数据量太少，不太直观，这里仍然用VOFA+软件进行波形的展示，稍微修改一下例程中的代码，将波特率改为115200，数据按照通信协议进行发送。

程序全部源码如下：

#include <PDM.h>
float data[2];  
char tail[] = {0x00, 0x00, 0x80, 0x7f};
// default number of output channels
static const char channels = 1;
// default PCM output frequency
static const int frequency = 16000;
// Buffer to read samples into, each sample is 16-bits
short sampleBuffer[512];
// Number of audio samples read
volatile int samplesRead;
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
  // Configure the data receive callback
  PDM.onReceive(onPDMdata);
  // Optionally set the gain
  // Defaults to 20 on the BLE Sense and 24 on the Portenta Vision Shield
  // PDM.setGain(30);
  // Initialize PDM with:
  // - one channel (mono mode)
  // - a 16 kHz sample rate for the Arduino Nano 33 BLE Sense
  // - a 32 kHz or 64 kHz sample rate for the Arduino Portenta Vision Shield
  if (!PDM.begin(channels, frequency)) {
    Serial.println("Failed to start PDM!");
    while (1);
  }
}
void loop() {
  // Wait for samples to be read
  if (samplesRead) {
    for (int i = 0; i < samplesRead; i++) {
    data[0] = sampleBuffer[i];
    Serial.write((char *)data, sizeof(float) * 1);
    Serial.write(tail, 4);
    }
    samplesRead = 0;
  }
}

/**
 * Callback function to process the data from the PDM microphone.
 * NOTE: This callback is executed as part of an ISR.
 * Therefore using `Serial` to print messages inside this function isn't supported.
 * */
void onPDMdata() {
  // Query the number of available bytes
  int bytesAvailable = PDM.available();
  // Read into the sample buffer
  PDM.read(sampleBuffer, bytesAvailable);
  // 16-bit, 2 bytes per sample
  samplesRead = bytesAvailable / 2;
}

    烧录后对着板子说话，就可以在波形上位机中看到变化的声音波形数据了，如下图所示。

 

项目总结

    这次使用Arduino® Nano RP2040 Connect开发板结合Arduino IDE确实体验到了开发的便利性，但是如果想要更好的发挥出这个板子的全部性能，做出有意思的东西，则还需要进行探索，期望后期能用这块板子做更多有意思的东西。