VS Code + WSL 搭建 RaspberryPi Pico 开发环境

前面老周写一堆 .NET 与树莓派相关的水文。其实使用的是.net的 IOT 库,并不只是树莓派,其他运行 Linux 的开发板都适用,只要有 GPIO 就行。老周好像在哪看到过,有 USB 转GPIO的模块,直接插在电脑上也能使用 IOT 库。

不管是树莓派,还是 Arduino 系列的,或是 ESP 系列的,你会发现,Iot 框架实际都是这几个东东组成(基本都是这套路):

1、GPIO:数字引脚,读写高 / 低电平,即处理数字信号;

2、串口通信;

3、ADC:即读取模拟量(模数转换),Arduino系列、ESP系列、STM32系列都有ADC功能,但作为微型电脑版的树莓派是没有的,前面老周写过,需要使用其他ADC模块;

4、I2C(IIC)协议;

5、SPI 协议;

6、DAC:数字转模拟,这个好像很多板子没有,据老周的有限知识量,ESP32模组有集成 8 位的DAC功能。一般使用输出模拟电压是没问题,但要作为音频信号输出就水了点。所以一般需要外接支持 I2S(IIS)的音频解码板。

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按照老周的折腾习惯,折腾完大草莓,就应该折腾小草莓了。小草莓就是——Raspberry pi Pico。也许树莓派基金会也觉得作为微型电脑的大草莓,搞物联网有些大材小用了。尽管资源挺多,但还真不能英特尔系列的开发板比,毕竟处理器功耗是很关键的,你想节能自然要牺牲执行速度了。

Raspberry Pi Pico 用的是自主研发的 RP2040 处理器,架构是ARM,作为专用 GPIO 控制板,性能肯定能甩 Arduino Uno 五千条高速公路,而且价格比 Uno 低很多。某宝一般售价是 28 - 38 之间。当然,会有个别不会做生意的,一上来就卖 150 元的,这些卖家显然不知道网购是可以货比万家的,他们估计是为了不忘初心,坚守零销量第一阵线。

这里就不得不提 ESP32 开发板,引脚虽然比 RP Pico 少一些,但有 Wifi,有蓝牙,有ADC,有DAC,有霍尔传感器等,价格一般 20 多,是比 rp pico 便宜些。不过,你买的ESP32开发板只有模组是乐鑫的,板子是一些小电子厂做的(也不排除有大厂),乐鑫官方的开发板也挺贵的。

虽然没有 WiFi 没有蓝牙,不过 RP Pico 的性价比还是不错的,而且功耗确实很低。老周曾说过用它做了门铃,在家里已经运行了大半年了,除了中途天线模块烧了(这质量?)换了一个新模块(12元左右),就是一直运行着。由于消耗电流太小了,充电宝供电会自动断电,只能用 5V1A 的充电头供电。日常工作电流都在微安级别,特省电。

小草莓目前是不能用 .NET 开发的(估计以后也不太可能会支持),按官方文档,目前支持C/C++,Micropython。当然也有 Arduino 插件,但功能不完整。刚发布的时候耍了一下,只有一路 UART 可以用,另一路没反应,不知道现在修复了没有。至于 Micropython,我只能用两个字来评价——【无语】。因此,最优方案还是 C 语言(C++也行,但SDK基本是C写的)。

这个SDK,由于官方的定位是希望你买了小草莓,顺便买大草莓,即优先推荐你在 Raspberry Pi3 或者 Raspberry Pi 4 系列上进行开发。但是,老周作为全国人民公认的老实人,不得不说一句实话,你这板子上写代码,能干得我的台式机吗?所以嘛,还是在PC上写代码刺激。其实,SDK是可以在PC上用的,Windows、macOS、Linux上都行,官方和网上都有教程。

可能是老周最近运气不太好,按照文档步骤,在 Windows 上没有弄成功过,试过几次都失败,CMake 报的错误应该是找不到C编译器。反正这个目前没法解决,环境变量也没置正确,路径中也没有空格,也没有中文,也没有长文件名,但还是找不到编译器。毕竟官方是想让你在 Raspberry Pi 上开发的,大概是对Linux比较友好。

等等,这个其实也好办,不是说 Win 10 是最大的 Linux 发行版吗?嗯,这样就OK了,既可以用 Windows,又可以友好。

唉,回头看一看内容,哇,原来上面写了那么多废话,现在才进入主题,这要是放在高考作文,肯定是满分作文无疑,很自豪ing。

 

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相信各位同学如果玩过大草莓,会知道 Raspbian 其实是 Debian 发行版的变种,所以,老周在 WSL 中优先考虑 Debian。这里老周顺便演示一下如何把 Linux 子系统转移到其他分区,方法很简单,不用改配置,不用改权限。虽然老周把一整块 512 G的SSD都作为系统分区,但软件装多了好像也不怎么够用,故,还是把子系统弄到其他分区上好一些,谁知道它将来会占用多大空间呢,Linux 在安装工具和更新时,经常会依赖安装一大堆东西。

好了,不扯F话了,开工。

1、到Windows商店找到 Debian 君,安装。这个应该会了吧,不会的话可以问班主任。

 

2、坐和等待。

3、安装完启动它,初始化完后会提示你输入用户名,如demo。

 

 4、回车后,要求你输入密码,比如 123456。反正是子系统,设置个䜭智密码也没关系。

5、关闭它,对,关掉,现在啥也不用干。

6、打开CMD,或者PowerShell,输入以下命令,看看刚刚安装的发行版。

wsl --list --all

看到 Debian 就没错了。

**注:WSL有 1 和 2 两个版本,这个随便选,如果你要跨 Linux 和 Windows 操作文件,就用版本 1,因为版本 2 是用虚拟机的,读写较慢。

7、记下发行名称 Debian,然后使用 export 命令,把它导出备份,假如我存放在E盘,文件类型是 .tar。

wsl --export Debian E:\mydebian.tar

export 表示导出,这命令本来是用来备份的,不过这里可以发挥一下,用作迁移。E:\mydebian.tar就是导出后的文件。因为是初始系统,只有200多M。

8、执行以下WSL命令,注销掉 Debian 子系统。

wsl --unregister Debian

这时候你再执行一次 wsl --list 就啥都没有了。

9、在 D 盘里(你可以选其他盘)建一个目录,名字你喜欢,比如我建了两层目录:Linux/Debian,主要是考虑到可能将来要迁移其他发行版。

10、执行以下命令重新导入 Debian。

wsl --import Debian D:\Linux\Debian E:\mydebian.tar --version 1

Debian 是发行版名称,D:\Linux\Debian 是刚刚建的目录,用来放子系统;后面的.tar 文件就是刚才导出的备份;--version 指定使用 WSL 1。

再执行一次 wsl --list 就能看到子系统又回来了。

11、【可选】把刚从商店安装的 Debian 卸载。不卸也行,反正也不占地方,如果卸了,也不怕,你只需要在任意路径下执行 bash 就能进入子系统了。老周建议不要卸,因为它是一个启动器,而且还可以执行 config 命令进行一些配置(这不,下一步就用上了)。

12、这样导入之后,子系统默认启动到 root 上下文的。咱们一般是没有必要的,所以,我们执行一下 config,重新设置一下默认用户。

debian config --default-user demo

Windows 对大小写不敏感,所以 debian 也能找到 Debian 启动器(你看,幸好刚刚没有把 Debian 卸载,不然执行不了)。“demo” 就是老周前面初始化时设置的用户名。

 万一,我说的是万一,你一时手残,把Debian卸了,咋办?如果你有耐心,可以来一句 wsl --unregister Debian,然后从头来过,就是从第一步开始。当然了,补救方法是有的。可以利用一下 wsl.conf 文件。

进入子系统,cd 到 /etc 目录下,默认应该不存在 wsl.conf 文件的,所以咱们手动建一个。

sudo nano /etc/wsl.conf

然后输入以下配置:

[user]
default=demo

【Ctrl+O】保存,【Ctrl+X】退出。

这是典型的 .ini 文件格式,用中括号包起来的是配置节的名称,这里咱们配置了 user 节,接着另起一行,写配置项,格式 key=val。如果有多条配置项,那就一行一条。

13、子系统改成国内源,此处省略 5000 个字,相信你也会了,老周就不F话了。如果网速可以,就不用改国内源了。

安装工具链

在克隆SDK前,必须先安装工具链。按照官方教程,就下面这一句完成。

sudo apt install cmake gcc-arm-none-eabi libnewlib-arm-none-eabi libstdc++-arm-none-eabi-newlib python3

用 bash 命令打开 Debian 子系统,默认是 root 上下文,所以,如果你启动子系统后是root上下文,就不用加 sudo 了。这个得占约 2 G的空间,慢慢等吧。今天运气好,下载速度 5MB/S ,节约了一些时间。

注意不要漏掉 python3,不然后面会出错。

下载SDK

下载SDK是克隆 github 上面的源代码。所以先安装git。

sudo apt update && sudo apt install git

还要装个 wget。

 sudo apt install wget

 

然而事情不是当初想的那么简单,github 上面的代码能否拉下来,真的需要充值运气。十有八九会失败,就算不是全失败都会有一部分文件下载不了。所以,还要加上 cgit(前面装 wget 就是为了这时候用)。

sudo wget http://cgit.killf.info/cgit_linux_latest -O /usr/local/bin/cgit && sudo chmod 755 /usr/local/bin/cgit

好,现在,尝试克隆一下SDK。先切换到 Home 目录。

cd ~

用刚安装的 cgit 来克隆。

cgit clone https://github.com/raspberrypi/pico-sdk

速度不错,克隆完后,会在你的用户目录下产生个 pico-sdk 目录。如果你是用 root 上下文运行的,那么目录是在 /root 下面,至于如何处理,你自己看着办,可以移到非 root 的用户目录下。

其实到这里就能用了,源代码不多,6到7M的大小。不过它依赖一个 tinyUSB 的库,用来进行USB通信的,这个并不是必须的,如果你不使用 USB 串口,可以不需要这个模块。如果要的话,就加上这两句:

cd pico-sdk
cgit submodule update --init

最后,打开 /etc 下面的 profile,配置一下环境变量,变量名为 PICO_SDK_PATH,指向刚才的 pico-sdk 目录。

sudo nano /etc/profile
export PICO_SDK_PATH=/home/demo/pico-sdk

这一行是加到文件的最后一行。保存退出。

让配置马上生效,执行一下 source 命令。

 source /etc/profile

这个环境变量是系统级别的,其他用户也能用,如果只想给当前用户配置,就用 $HOME/.profile 文件(profile 前面有个小数点,在Linux中表示隐藏文件)。 

 

创建项目写代码

打开 VS Code,保证这三个插件已安装:

1、C/C++扩展,微软官方的;

2、CMake Tool,也是微软官方的;

3、Remote-WSL,用来访问子系统的;

4、CMake,这个可选,可以不装,非官方。

在VS Code 中打开子系统中的目录,有个很简单的方法。

假如,我在 home 目录下建个目录,叫 my,用来放项目。

mkdir my

然后进入 my。

cd my

接着输入:

code .

第一次用会安装一些包包,然后就自动启动VSCocde,前提是你得把 VS Code 的路径添加到 PATH 变量中,这个是在Windows中的Code,PATH也是在Windows中配置的,不是Linux子系统。

这时候,C++插件和CMake Tools插件还要在WSL中再安装一次,成功之后会让选编译器。

  选择 arm-none-eabi。

在项目目录下建个新文件,名为 CMakeLists.txt,这个名字请区分大小写,而且不要乱改名字,CMake 专属名称。然后在这个文本文件中输入:

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)
include($ENV{PICO_SDK_PATH}/external/pico_sdk_import.cmake)
project(myapp)

pico_sdk_init()

add_executable(sb "app.c")
pico_add_extra_outputs(sb)
target_link_libraries(sb pico_stdlib)

这是最简单的项目配置,下面老周解析一下。

第一行,从字面意思猜猜,对了,设定支持的最低 CMake 版本号,可以随便写,不要比当前安装的高就行,比如安装了 3.18,不要设置成 13.25,但可以设置为 3.15。

第二行,include 引入 RPI Pico SDK专用的 cmake 文件,官方教程里是让你先把这个文件复制到项目中,然后再用相对路径引用。这里我懒得复制,直接指向文件原路径,其中 PICO_SDK_PATH 是配置的环境变量指向 /home/demo/pico-sdk 目录。

第三行,project,指定本项目的名称,给它取个你喜欢的名字就行,我这里是“myapp”,双引号可用可不用。

第四行,调用一个宏,叫 pico_sdk_init,这个就是从官方SDK的cmake文件中导入的。

第五行,add_executable 添加咱们项目中的源代码文件,比如 app.c,第一个参数是指定一个 target 的名称,也是可以随便取,不要和cmake保留名称冲突就行(冲突了它会提示的,所以不用怕),这个target在整个项目中必须唯一。这里我取了个很低俗的名字,叫"sb"。

第六行,pico_add_extra_outputs,指定程序编译后导出的二进制文件格式,这里会生成N种格式,如 .bin,.elf,.dis,.hex,.uf2。其中,我们刷到 RPI Pico 上,用 uf2 文件很方便,像U盘一样,直接放进去就行了。uf2 格式可以像U盘/移动硬盘拖文件的方式来为设置更新固件,非常的傻瓜化操作,也是微软的大法之一。

pico_add_extra_outputs 是个函数,在 pico-sdk\src\rp2_common.cmake 文件中,它调用了另外四个函数:

pico_add_hex_output(${TARGET}):生成 hex 格式文件;

pico_add_bin_output(${TARGET}):生成 bin 格式文件;

pico_add_dis_output(${TARGET}):生成 dis 格式文件;

pico_add_uf2_output(${TARGET}):生成 uf2 格式文件。

第七行,target_link_libraries(sb pico_stdlib),sb也是咱们项目中唯一的 target 名称,一定要和上面的命令一致,不然就无法把标准库链接到当前项目中。pico_stdlib,是 pico 的标准库,官方文档把这些名称称为“接口”,它链接了一些常用的库,比如 GPIO,UART 都在里面。

    target_link_libraries(pico_stdlib INTERFACE
        pico_stdlib_headers
        pico_platform
        pico_runtime
        pico_stdio
        pico_time
    )

    target_link_libraries(pico_stdlib_headers INTERFACE
            hardware_gpio
            hardware_uart
            hardware_divider
            pico_time
            pico_util
    )

所以,你如果要简单操作 GPIO,那么不需要链接其他库,pico_stdlib 已包含,头文件包含的写法是 #include “pico/stdlib”,把下划线换成“/”,整个SDK的库都是这种规律,比如 hardware_uart,头文件为 "hardware/uart.h"。

 

新建一个 app.c 文件,我们写代码。

#include <stdio.h>
#include "pico/stdlib.h"

int main()
{
    return 0;
}

纯用来演示,所以就写得这么简陋。

 

在 CMake 的配置阶段,极大的概率会发生这样的错误:

 因为 CMake 会先 CTest 一下,看看你配置的工具能不能用。这个错误很让人头痛,虽然网上能找到不少方法,但是那些方法是直接传参数给 arm-none-eabi-gcc 编译器的,而我们这里是用 CMake 来完成整套工作的。

arm-none-eabi-gcc -o XXX XXX.c -g --specs=nosys.specs

故,咱们要在VS Code 里面配置一下 CMake 工个。VS Code 窗口左下角有个【管理】按钮(一个齿轮图标),然后选【设置】,找到 扩展 -- CMake Tools Configuration ,再找到 Configure Settings。

 

 点击“在 settings.json 中编辑”,然后在 JSON 文档中输入:

    "cmake.configureSettings": {
        "CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS": "--specs=nano.specs"
    }

CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS 是针对链接器的选项,它的值就是上面的 --specs=nano.specs 参数。

修改后保存关闭文件,再 config 一次 CMake 就没问题了,build 也能顺利通过。

 

 好了,今天的文章就水到这儿了,有空老周将继续水。

posted @ 2021-09-19 19:22  东邪独孤  阅读(529)  评论(0编辑  收藏  举报