基于STEP Pico的学习平台实现电压表显示

内容介绍

一.项目介绍

1.基于Step Pico的嵌入式系统学习平台：

这个新的学习平台采用了Step Pico开发板，Step Pico开发板主控采用RP2040：双核Arm Cortex M0+内核，主频133MHz (200MHz Max.)，264KB内存。这个开发板相比老的树莓派Pico，增加了4个WS2812可编程彩灯，1个复位按键，USB接口也换成了最新的type-c类型。

以Step Pico开发板为核心，硬禾学堂再开发出一款学习平台，集成了更多功能，比如：2个按键输入，4个单色LED，12个WS2812B RGB三色灯，1个姿态传感器，1个128*64 OLED显示屏，1个蜂鸣器，1个可调电位计（用于电压表），1路音频信号输入（用于示波器），8位R-2R电阻网络构成的DAC（用于DDS信号发生器），这些组件，对于我这样刚开始学习嵌入式系统的小白来说，非常友好，再加上配套的micropython课程，简直完美。

下面是学习平台和Step Pico开发板的外观图，原理框图可以看硬禾的链接（核心板线路图）（STEP Pico学习平台线路图）。

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2.IDE：

在上次参加硬禾学堂寒假练时，第一次使用Micropython+Thonny，但因为当时对Micropython了解实在太少，经过一番学习和试错，最后只能放弃，在群里大佬帮助下，最终选用了Arduino IDE，这次，结合上次经验，和这次配套的Micropython课程，把一些示例基本做了一下，终于有一些理解，能进行简单的使用了。

Thonny编辑器的设定使用比较简单，可参照树莓派的官网设定（需要一些英文基础，点击前面链接即可）如果感觉不够本土化，硬禾学堂的免费课也有关于Pico的环境搭建课程。

有一些踩过的坑：

1.Thonny安装前，一定要先把Python安装好，认真看教程很重要。

2.Thonny在右下角有个设定，在设定中选好了树莓派选项。

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3.正常到货的学习平台板中，已经有预烧录得程序了，接上电脑后，在Thonny内点击左上角控制栏STOP后，会重新开始链接树莓派，这时候在左下角的目录栏中可以看到树莓派中的预烧录程序

Fv8C45TEFbD-gZu3dWVDXmDazyBF

如果没有，那很可能还要按住STEP PICO控制板的BOOT按键，这时候再重新连接电脑，在我的电脑中出现下面这个存储设备，再往里面传入FW文件

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4.最后记住要在Thonny的工具栏中，选“工具”-->“设置”，出现下面这个界面，然后选Mypython（Pico）版本，另外，前面3提到的FW文件，在这个界面右下角的“Install or update firmware”可以下载。

Fsh56PZucb1oW5MQ4u73fLQP5Kev

二.任务完成思路和实现过程

此次活动我选取了任务8：制作一个电压表，因为时间关系，做的很仓促，其他任务也很有意思。在后续抽时间还是做一遍

以下对本次任务进行分解：

第一步：读取板上电位计的电压数据

电位计在学习平台的板子上，本质上是一颗滑动电阻，其中，Pin2连接到GPIO28_ADC2，这样，当Pin2在电阻上滑动时，会因为分压出现不同的电压，从而在通过GPIO28_ADC2进行AD转换，得到需要的值。

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当需要读取RV1的值时，需要先读取，通过以下指令来读取

potentiometer = machine.ADC(28)

再用以下指令来转换为实际电压值

conversion_factor = 3.3/(65535)
...
voltage = potentiometer.read_u16() * conversion_factor

其中，65535的取值，因为当我们直接读取ADC28的值时，最大会输出65535的值，但实际我们需要看电压值，所以需要用3.3V实际供电来进行均分。

在这里，我们会注意到，所用电位计是线性的，才能用均分的方式来转换数据，如果用非线性的电位计，需要根据实际情况来看。

第二步：显示采样的电压信息。

1.显示部分，是在学习平台上，采用是128*64的一块OLED屏幕，采用SSD1306驱动，SSD1306是非常通用的一款OLED驱动，128*64的OLED屏幕使用也很广泛，在很多小家电，小型的设备上都能用到，而且关键很便宜。

在micropython使用SSD1306，有现成的库，只需要在开头进行调用即可，不过需要注意，同时要把SSD1306的驱动文件（SSD1306.py）一起放在RP2040的存储里

from machine import Pin, SPI
from ssd1306 import SSD1306_SPI
...
spi = SPI(1, 100000, mosi=Pin(pin_cfg.spi1_mosi), sck=Pin(pin_cfg.spi1_sck))
oled = SSD1306_SPI(128, 64, spi, Pin(pin_cfg.spi1_dc),Pin(pin_cfg.spi1_rstn), Pin(pin_cfg.spi1_cs))
oled.rotate(1)

在这里要说明的是，在载入SSD1306的库时，因为micropython的规则，需要先载入machine库，另外，SSD1306在此处使用的是SPI模式，所以此时需要定义SPI的端口

Fkx5ItS0pxxuRbaHXGkKN32d0awo

第三步：实现和调试(完整代码详见附件)

最终程序中需要先载入的库或驱动如下：

from machine import Pin, SPI
from ssd1306 import SSD1306_SPI
import utime
from time import sleep
from utime import sleep_ms
from board import pin_cfg

需要调试的部分：

主要是显示：在显示时，预计好大概显示的内容和图形，多次尝试位置，直到达到自己满意的效果即可，显示部分代码如下：

            oled.fill(0)
            oled.show()
    
            voltage1 = voltage / 0.1
            print(int(voltage1) / 10 )

            oled.text("RV1 Voltage:", 5, 5)
            oled.text(str(voltage) +" V", 5, 20)
            oled.hline(1,44,105,1)
            oled.hline(1,45,105,1)
            oled.hline(1,46,105,1)
            oled.vline(3*int(voltage1) + 1,36,20,1)

第四步：演示效果

贴上演示效果如下：

Fimn6jQtP-c1uGZZFrritzX78vPT

三.活动总结，一些感想

本次活动是在参加学校模拟电子的活动之余，再另外参加的寒假练活动，因为上次参加寒假练活动，对micropython还学习的不够，趁这次活动还有在线课程，加深一点micropython的知识，学习到了更多的使用规则，也算补上一点遗憾，同时发现micropython对新手确实很友好，后续还会继续学习。

感谢硬禾学堂在2022年的活动，虽然有一个Funpack活动因为时间和对C不懂得原因，没能如期完成，总体来说，认识硬禾学堂这几年，学到了很多，也认识了很多大佬，以后，还会一如既往的支持活动。