基于STEP Pico的嵌入式系统学习平台制作一个反应测试器

内容介绍

一、项目介绍

本次寒假一起练是基于树莓派Pico的嵌入式系统学习平台，此平台专为嵌入式系统学习而设计，可以通过C/C++以及MicroPython编程来学习嵌入式系统的工作原理和应用。这里我选择thonny作为开发软件，使用MicroPyhthon进行编程。

由于是嵌入式初学者，我选择了较简单的项目1-制作一个反应测试器。

具体要求：随机点亮板上的一个LED，按下板上的一个按键，在显示屏上显示出从灯亮到按键之间的时间，这是心理学上的一个重要实验

实现方式：通过软件产生随机数，程序启动以后在随机数控制的时间下点亮板上的LED，被测试者按下按键以后，处理器计算从点亮灯到接收到按键之间的时间差，并将时间差通过USB显示在PC上，也可以将OLED用起来，在OLED上显示时间信息

二、硬件介绍

平台包含：

树莓派Pico扩展板 x1

硬禾版本树莓派Pico核心模块 - STEP Pico x1

Type-C 数据线 x1

本次项目需使用：

k1按键

12个WS2812B RGB三色灯

128*64 OLED显示屏

三、设计思路

根据项目要求：

第一步、先产生1-12之间的一个整数，对应板子上围绕oled屏幕的12个led灯，并点亮；

第二步、观察者看到灯亮后，按下板子上的k1按键，表明接收到灯亮的信号并作出反应；

第三步、程序计算出灯亮至按下按键的时间，以毫秒表示，并在oled屏幕和电脑上显示，经过2-4秒后灯灭并点亮下一个灯，进行下一轮测试。

FiVzhpLj5otzs_bzYKO6leC-QgZL

四、代码实现

实现该项目要用到如下6个python文件，其中my_test_game.py文件是自己编写的。其他5个文件为电子森林的开源代码得到，初学时跟着寒假练平台提供的15节micropython课程（嵌入式系统入门 - 用树莓派Pico嵌入式系统学习板学用MicroPython编程 (eetree.cn)），代码文件可以在开源项目里面下载到https://gitee.com/picospuch/eetree-mpy-lecture-code

FsGM8PR4B-2BRi9m9fwqBqtFsn2n

my_test_game.py文件主要代码部分讲解：

while True:
    oled.fill(0)
    oled.show()
    ws2812b.on(random.randint(1,12),"ff0000")
    time_start = time.ticks_ms()
    time.sleep(random.uniform(2,4))
    ws2812b.off_all()

randint可产生随机整数，这里设定为1-12

ws2812b为灯亮和灯灭部分的库，ws2812b.on可点亮指定的一个led灯，ff0000为设定的灯的颜色（红色）

time_start = time.ticks_ms() 表示灯亮后开始计时

time.sleep(random.uniform(2,4)) 让灯亮持续2-4秒后在灭，灯灭后立即进入下一轮测试

def k1_callback(pin):
    global time_start
    oled.fill(0)
    oled.show()
    reaction_time = time.ticks_ms() - time_start
    print(str(reaction_time) + "ms")
    oled.text(str(reaction_time) + "ms",32,0)
    oled.show()
    
k1 = button(pin_cfg.k1, k1_callback, trigger = Pin.IRQ_FALLING)

此部分为k1按键被按下后的反馈部分：

k1 = button(pin_cfg.k1, k1_callback, trigger = Pin.IRQ_FALLING) 此部分定义了k1在上升沿（按下）时运行k1_callback函数

reaction_time = time.ticks_ms() - time_start 计算反应时间

print(str(reaction_time) + "ms")

oled.text(str(reaction_time) + "ms",32,0)

oled.show() 将反应时间显示在电脑和oled屏幕上

五、实现的功能及图片展示

在thonny中运行my_test_game.py文件，随机点亮一个led灯：

FhHCcv9CaEhV4zc6aX0G5zHVP5Bf

按下按键后oled屏幕显示反应时间：

FpdGyEkhkboUdGCJnRN-MoYCFB4S

同时电脑屏幕显示反应时间，此次测试的反应时间为793ms

Fur-r4QQ7bJIdY8NWzsdmwApahyC

六、遇到的主要难题及解决方法

此次项目也遇到了不少困难，具体如下：

1.在直播课时学习使用thonny，电脑可以识别pico的盘符，但是在thonny里找不到pico端口，提示解释器不匹配，且uf2文件拖进pico就断开，重启后uf2文件消失。

解决方法：按照直播课的方法，uf2文件拖进pico后就是会断开的，后面看了微信群大家的讨论，发现大家也有类似情况，thonny软件的右下角是可以配置解释器的，选择Paspberry Pi Pico后就可以了。

作为初学者，当时因为这个耽误了很长时间，及时交流沟通太关键了!

Fg1LhTzu_ru9pqtf9Q65d1WDo2sm

2.由于之前没有接触过python，有了设计思路后，不知道如何计算反应时间，怎么去实现。在看了赠送的 micropython课程后，才知道有time.ticks_ms这样的函数，为了让按下按键后屏幕有显示，可以设置k1_callback函数。

七、未来的计划

目前只完成了最简单的一个项目，在后面的学习中会继续完成后面的项目，学海无涯。通过这次学习，发现python学习起来挺容易的，而且有很多库，方便调用，未来也会自学一些python的编程。