【Follow me第二季第4期】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。

 

程序流程图如下：

 

程序全部源码如下：

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#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

。

程序流程图如下：

 

程序全部源码如下：

婵犵數濮烽弫鍛婃叏娴兼潙鍨傞柣鎾崇岸閺嬫牗绻涢幋鐐寸殤闁活厽鎹囬弻鐔虹磼閵忕姵鐏堥梺鍝勫閸庣敻寮婚妸鈺傚亞闁稿本绋戦锟�

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#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。

程序流程图如下：

 

程序全部源码如下：

婵犵數濮烽弫鍛婃叏娴兼潙鍨傞柣鎾崇岸閺嬫牗绻涢幋鐐寸殤闁活厽鎹囬弻鐔虹磼閵忕姵鐏堥梺鍝勫閸庣敻寮婚妸鈺傚亞闁稿本绋戦锟�

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#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。

程序源码

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