在Ubuntu上配置树莓派Pico

在Ubuntu上配置树莓派Pico | AI生成和翻译

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在 Ubuntu 系统上使用 Raspberry Pi Pico，需要搭建开发环境、安装必要软件并配置工具来对 Pico 进行编程。Pico 支持使用 MicroPython、C/C++ 或 CircuitPython 进行编程。下文将针对最常用的配置方案，分别说明具体步骤和所需软件。

通用前提条件

Raspberry Pi Pico（或 Pico W）及 USB 数据线（Pico 使用 Micro-USB 接口，Pico 2 使用 USB-C 接口）。
Ubuntu 系统（例如 Ubuntu 20.04、22.04 或更新版本；本文说明以较新版本如 24.04 为准）。
熟悉终端基本操作。

方案一：使用 MicroPython 编程

MicroPython 是 Pico 最易上手的编程方式。这是一个为微控制器设计的轻量级 Python 实现。

需安装的软件

MicroPython 固件
- 从 MicroPython 官网或 Raspberry Pi Pico 页面下载适用于 Raspberry Pi Pico 的最新 MicroPython UF2 固件文件。
- 若使用 Pico W 或 Pico 2，请确保选择对应的固件（例如 Pico W 应选择 rp2-pico-w）。
Python 3
- Ubuntu 通常预装 Python 3。可通过以下命令验证：
```
python3 --version
```
- 若未安装，请执行：
```
sudo apt update
sudo apt install python3 python3-pip
```
Thonny IDE（推荐初学者使用）
- Thonny 是一款用于通过 MicroPython 对 Pico 编程的简易 IDE。
- 安装 Thonny：
```
sudo apt install thonny
```
- 或使用 pip 安装最新版：
```
pip3 install thonny
```
可选：picotool（用于高级管理）
- 可用于管理 MicroPython 固件或检查 Pico 状态。
- 安装 picotool：
```
sudo apt install picotool
```

设置步骤

安装 MicroPython 固件
- 按住 Pico 上的 BOOTSEL 按钮，同时通过 USB 连接到 Ubuntu 电脑（此时 Pico 进入 bootloader 模式）。
- Pico 将显示为一个 USB 存储设备（例如 RPI-RP2）。
- 将下载的 MicroPython .uf2 文件拖放至 Pico 的存储设备中。Pico 将自动重启并完成 MicroPython 安装。
配置 Thonny
- 打开 Thonny：在终端输入 thonny 或通过应用程序菜单启动。
- 进入 工具 > 选项 > 解释器。
- 选择 MicroPython (Raspberry Pi Pico) 作为解释器。
- 选择正确的端口（例如 /dev/ttyACM0）。如需确认端口，可在终端运行 ls /dev/tty*。
- 此时 Thonny 应已连接至 Pico，可开始编写并运行 Python 脚本。

测试程序

在 Thonny 中编写简单脚本，例如：

from machine import Pin
led = Pin(25, Pin.OUT)  # 板载 LED（Pico 对应 GP25）
led.toggle()  # 切换 LED 亮/灭

点击运行按钮，在 Pico 上执行代码。

可选：使用 picotool
- 验证 Pico 状态：
```
picotool info
```
- 如需进入 bootloader 模式，请确保按住 BOOTSEL 按钮连接。

方案二：使用 C/C++ 编程

针对进阶用户，可使用官方 Pico SDK 通过 C/C++ 对 Pico 进行编程。

需安装的软件

Pico SDK 与工具链

安装构建 C/C++ 程序所需的工具：

sudo apt update
sudo apt install cmake gcc-arm-none-eabi libnewlib-arm-none-eabi build-essential git

Pico SDK

克隆 Pico SDK 代码库：

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

设置 PICO_SDK_PATH 环境变量：

export PICO_SDK_PATH=~/pico-sdk
echo 'export PICO_SDK_PATH=~/pico-sdk' >> ~/.bashrc

可选：Pico 示例代码

克隆 Pico 示例代码库供参考：

git clone -b master https://github.com/raspberrypi/pico-examples.git

Visual Studio Code（可选）
- 为提升开发体验，可安装 VS Code：
```
sudo snap install code --classic
```
- 在 VS Code 中安装 CMake Tools 和 C/C++ 扩展插件。

设置步骤

创建项目

为项目新建目录，例如 my-pico-project。

从 pico-examples 复制示例 CMakeLists.txt 或自行创建：

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)
include($ENV{PICO_SDK_PATH}/pico_sdk_init.cmake)
project(my_project C CXX ASM)
pico_sdk_init()
add_executable(my_project main.c)
pico_add_extra_outputs(my_project)
target_link_libraries(my_project pico_stdlib)

编写简单的 C 程序（例如 main.c）：

#include "pico/stdlib.h"
int main() {
    const uint LED_PIN = 25;
    gpio_init(LED_PIN);
    gpio_set_dir(LED_PIN, GPIO_OUT);
    while (true) {
        gpio_put(LED_PIN, 1);
        sleep_ms(500);
        gpio_put(LED_PIN, 0);
        sleep_ms(500);
    }
}

构建与烧录
- 进入项目目录：
```
cd my-pico-project
mkdir build && cd build
cmake ..
make
```
- 此操作将生成 .uf2 文件（例如 my_project.uf2）。
- 按住 Pico 的 BOOTSEL 按钮，通过 USB 连接电脑，然后将 .uf2 文件复制到 Pico 的存储设备：
```
cp my_project.uf2 /media/$USER/RPI-RP2/
```
调试（可选）
- 安装 openocd 用于调试：
```
sudo apt install openocd
```
- 使用调试器（例如将另一块 Pico 作为调试探针）并运行：
```
openocd -f interface/raspberrypi-swd.cfg -f target/rp2040.cfg
```

方案三：使用 CircuitPython 编程

CircuitPython 是另一种基于 Python 的方案，与 MicroPython 类似但更侧重于 Adafruit 生态系统。

需安装的软件

CircuitPython 固件
- 从 Adafruit CircuitPython 官网下载适用于 Pico 的 CircuitPython UF2 文件。
- 若使用 Pico W 或 Pico 2，请选择对应固件。
Python 3 及工具
- 与 MicroPython 要求相同（Python 3、Thonny 等）。

设置步骤

安装 CircuitPython 固件
- 与 MicroPython 类似：按住 BOOTSEL 按钮连接 Pico，然后将 CircuitPython .uf2 文件复制到 Pico 的存储设备。
- Pico 将重启为一个名为 CIRCUITPY 的 USB 驱动器。

使用 Thonny 或文本编辑器编程

参照 MicroPython 章节的方法使用 Thonny，选择 CircuitPython 作为解释器。
或直接使用任意文本编辑器编辑 CIRCUITPY 驱动器中的 code.py 文件。

示例 code.py：

import board
import digitalio
import time
led = digitalio.DigitalInOut(board.LED)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
while True:
    led.value = True
    time.sleep(0.5)
    led.value = False
    time.sleep(0.5)

补充说明

权限设置：如果无法访问 Pico 的端口（例如 /dev/ttyACM0），请将用户加入 dialout 组：
```
sudo usermod -a -G dialout $USER
```
需重新登录以生效。
Pico W 注意事项：使用 Pico W 时请确保使用其专用固件（例如支持 Wi-Fi 的 MicroPython）。Wi-Fi 编程需要额外库，如 MicroPython 的 network 库。
Pico 2：新版 Raspberry Pi Pico 2（搭载 RP2350）可能需要更新的固件或 SDK 版本。请查阅官方 Raspberry Pi 文档确认兼容性。
故障排除：
- 如果 Pico 未进入 bootloader 模式，请检查 USB 数据线（必须支持数据传输而非仅供电）。
- 运行 lsusb 或 dmesg 确认 Ubuntu 是否识别 Pico。
- 对于 C/C++ 构建，请确保正确设置 Pico SDK 路径。