【說在前面的話】
按照樹莓派基金會的說法:
Raspberry Pi Pico is a tiny, fast, and versatile board built using RP2040, a brand new microcontroller chip designed by Raspberry Pi in the UK.
https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-pico/
樹莓派 Pico是一個小巧、“迅速”且多功能的開發板,基于獨家定制的RP2040芯片打造,是在英國的樹莓派團隊設計的全新微控制器。
以30RMB左右的價格來看,Pico作為一個開發板具有非常吸引人的特性:
搭載了設計最大頻率為133MHz的雙核Cortex-M0+
實際可以輕松超頻到250MHz,甚至是400MHz
256K + 8K 的SRAM
由多個SRAM總線從機接口構成,從而保證了多總線主機訪問時不易出現沖突的問題——雙向八車道的高速,幾乎不會堵車——吞吐量杠杠的
大量充滿奇思妙想的外設(這里就不做贅述)
在開發環境上,Pico身為單片機,卻有著Linux般豪華的富貴病——這么說吧,你要是沒玩過cmake、gcc、沒用過命令行、沒搞過OpenOCD,你都不好意思說你是Pico的C玩家。
在Pico官方論壇上,曾經有一個帶節奏的帖子叫做《Pi Pico - the most user un-friendly MCU?》(中文:樹莓派Pico——對用戶最不友好的MCU)?如果你可以看懂英文,建議去觀摩下這個13頁的熱帖。其中你可以看到:
Pico-SDK團隊開發者下場撕逼親切的與各種暴躁老哥用戶交流使用經驗
Pico-SDK開發者談Pico開發環境的設計思路,總結如下:
不會玩cmake的請學習cmake,用不了你多少時間
Windows我們也支持啊,你裝個Linux模擬環境……
我們推薦所有用戶都應該用樹莓派4的Linux環境來開發Pico這個MCU
別人都玩得好好的,你玩不好一定是你不熟悉cmake
makefile玩家、IAR玩家、MDK玩家請自尋出路(“on your own”)
我們團隊廟小,4美元的開發板你還要啥自行車?
……
然而,MCU的開發并不同于MPU的開發。我的觀察中,樹莓派這類能跑Linux的系統,基本上使用的是Linux生態,在這一生態下,很多工具比如cmake、命令行、GDB或者OpenOCD之類都是如空氣和水一樣自然的東西。然而,樹莓派團隊在處理Pico這類MCU時可能多少有點“屁股決定腦袋”了,仍然按照自己的習慣照搬了Linux的那套開發習慣到MCU環境中。
我經常說,拋開正態分布的中央主極大、用兩端的個案來舉反例,就是耍流氓。
對MCU開發環境來說,雖然也有不少人使用gcc、cmake之類的工具,但主體的大多數人還是以IDE等“一站式”開發工具為主體的。RP2040無論多么優秀,它本質上就是個裝了兩個Cortex-M0+的大號MCU,憑什么非要上Linux環境才能開發?
MDK雖然老舊、不支持多級工程管理、偶爾閃退、語法提示經常出錯、被破解的爹媽都不認識……被人罵了那么多,但Cortex-M用MDK開發仍然是主流。但無奈,人家的孩子人家說了算,官方明確態度說暫時不支持Arm Compiler 6,也不支持用MDK這樣的不帶cmake支持的IDE,你也沒辦法啊。
好在Pico-SDK是一個基于BSD 3-Clause協議的開源項目;RP2040的數據手冊寫的也很清晰。官方說不支持,我們就自己來唄?于是就有了這個MDK專屬的Pico-Template開源項目。
實際上:
Pico-Template 是目前世界上第一個用MDK配合Arm Compiler 6開發Pico的模板;
使用該模板你可以使用Pico-SDK來訪問全部的外設
實際使用中 Pico-Template 具有以下特點:
支持Arm Compiler 6
可以使用RTE和Pack-Installer獲得各類中間件軟件包
配置棧和堆的大小更為簡單
支持使用JLINK進行調試
默認搭載了perf_counter服務
一鍵切換不同的地址空間布局
在外部Flash里執行代碼
在SRAM里執行代碼(代碼仍保存在外部Flash里)
在SRAM里調試
【裸機思維】對該開源項目提供持續的維護和更新
【Pico-Template的部署】
一個合格的工程模板,應該做到只要成功的下載到了本地,就能夠立即使用——Pico-Template也是這樣。因此,所謂的Pico-Template的部署,實際上有三種方式:它們主要圍繞著如何處理Pico-Template所依賴的第三方倉庫而有所區別。
第一種方式:使用git工具進行下載
1、新建一個目錄,比如叫做 pico-mdk來保存模板,并進入該目錄
mkdir pico-mdkcd pico-mdk
2、使用git工具clone模板到本地:
git clone https://github.com/GorgonMeducer/Pico_Template 。
3、將Pico-Template所依賴的其它倉庫以submodule的形式更新到本地:
git submodule update --remote --init
至此,我們已經成功的將Pico-Template同步到了本地一個叫做pico-mdk的目錄下。
第二種方式:手工下載壓縮包
1、打開Pico-Template在Github上的Release頁面,下載最新版本的壓縮包。
https://github.com/GorgonMeducer/Pico_Template/releases
完成下載后,解壓縮到本地。
2、打開Pico-SDK在Github上的Release頁面,下載最新的壓縮包:
https://github.com/raspberrypi/pico-sdk/releases
完成下載后,解壓縮到本地。打開解壓后的目錄,應該看到類似下圖的內容:
全選上述目錄列表中的內容后,將它們拷貝到Pico-Template的pico-sdk目錄內
3、打開perf_counter在github上的Release頁面,下載最新的壓縮包:
https://github.com/GorgonMeducer/perf_counter/releases
完成下載后,解壓縮到本地。打開解壓后的目錄,應該看到類似下圖的內容:
全選上述目錄列表中的內容后,將它們拷貝到Pico-Template/project/mdk/perf_counter目錄內:
至此,我們成功的完成了Pico-Template的合體工作。恭喜恭喜!
第三種方式:網盤見
如果你覺得上述方法都挺麻煩的,尤其是你無法穩定的訪問Github,那么可以在訂閱【裸機思維】公眾號后發送關鍵字 “Pico”來獲取網盤鏈接。下載成功后立即可以使用。
這一方法唯一的缺點是:我可能會忘記更新網盤上的壓縮包。
【如何編譯和下載】
當你獲得了Pico-Template后,可以通過路徑project/mdk找到工程文件:
雙擊后,就可以見到我們熟悉的界面:
單擊編譯,應該可以順利的看到類似如下的結果:
可以看到,在工程目錄下(project/mdk/) 生成了一個名為 template.uf2 的文件——這就是Pico專用的鏡像文件:
此時,我們可以按住Pico上的白色按鈕不放、將Pico的USB接口連接PC。當我們在文件管理器中發現一個新的叫做 PRI-RP2 的U盤時,說明Pico已經成功進入燒錄準備狀態。
將template.uf2拖放到U盤中即可。
如果一切順利,可以看到Pico上的LED以大約0.5Hz的頻率進行呼吸。
【如何配置棧和堆的大小】
一個實用的工程模板,最繞不開的問題之一就是:如何設置棧和堆的大小。Pico-Template提供了極其簡單的方法。步驟如下:
1、打開Options for Target窗口,進入Linker選項卡:
單擊圖中紅圈內選中的“Edit”按鈕。
這里宏STACK_0_SIZE和HEAP_0_SIZE就是我們要配置的棧與堆的尺寸。請暫時無視其它宏的內容,也不要修改它們。
完成修改后,保存、重新編譯即可。
【如何在SRAM中執行代碼】
由于RP2040芯片并沒有片內Flash,因此通常會像Pico那樣使用外部Flash來保存程序。由于RP2040的XIP已經將外部Flash的內容映射到了Cortex-M0+的地址空間中(從0x10000000開始),因此可以直接在外部Flash上執行代碼。眾所周知,外部Flash是通過SPI或者QSPI來連接的,其速度肯定無法媲美芯片內部的Flash,因此即便 XIP有cache來提高速度,直接從0x1000-0000的地址上運行程序(或者是讀取數據)顯然存在性能上的瓶頸。為了解決這一問題,在SRAM富余的情況下(RP2040帶了264KB的SRAM)對一些小的應用來說,完全允許用戶直接在SRAM中執行代碼。為了提供這一功能,Pico-Template貼心的提供了對應的工程配置:我們可以在下拉列表中直接一鍵切換:
這一操作的本質實際上是更換了對應的scatter-script腳本。所有用到的鏈接腳本都保存在工程目錄下:
有興趣的小伙伴可以自行把玩。
【如何使用MDK進行調試】
在眾多的商業調試工具中,Segger 的J-Link很迅捷的就添加了對RP2040的調試支持,具體細節可以通過下面的網址來了解:
https://wiki.segger.com/Raspberry_Pi_Pico
Pico-Template默認已經選擇J-Link作為調試工具。需要注意的是,并非所有的J-Link都能支持RP2040的調試,按照官方的說法,只有v9版本的J-Link硬件才有對應的功能。如果你手頭正好有符合要求的J-Link,恭喜你,獲得了完整的MDK體驗——基本告別了手動拖放uf2文件,調試全靠LED的生活。
【elf2uf2轉換工具】
最后,值得特別說明的是,在Pico_Template的tool目錄下有一個我親手定制過的elf2uf2.exe——增加了自動計算0x1000-0000地址開始的252個字節的CRC32校驗碼,并將校驗結果追加其后的功能——如果不這么做,生成的uf2將無法通過stage2-boot的校驗。
工程模板會在每次編譯完成后執行 axf2uf2.bat,將生成的elf/axf文件轉換成Pico可以直接使用的uf2文件,方便用戶進行U盤拖放操作。
【說在后面的話】
說句實話,我挺喜歡樹莓派Pico的——即便我對官方的“Pico官方只支持用cmake開發不然自己想辦法”的態度有些許不滿,但仍然架不住它的小巧和魅力。這個模板已經涵蓋了除tinyUSB支持以外的幾乎大部分功能,成功的將Pico以普通Cortex-M0+的身份拉回了國內大部分嵌入式工程師所熟悉的開發環境中。
最后的最后,我一定要把心里憋了很久的那句話吐出來:
就一個M0+而已,干嘛開發它我還要去用命令行、用Linux、學cmake?憑什么?
你們Linux玩家人均cmake、命令行、OpenOCD、GDB、gcc,所以就不管單片機玩家的死活了么?
跟我這兒玩啥凡爾賽?
老子就不想用cmake……你還不讓我玩了?
就一個M0+而已,我就要用MDK來開發!怎么地吧!
責任編輯:haq
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原文標題:【獨家】我就要用MDK來開發樹莓Pico,怎么地吧!
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