1设备介绍

STEP Pico是一款低成本，高性能的微控制器开发板，具有灵活数字接口(完全兼容Raspberry Pi Pico)。

硬件上，采用Raspberry Pi官方自主研发的RP2040微控制器芯片，搭载了

ARM Cortex M0+双核处理器，高达133MHz的运行频率，内置了264KB SRAM和2MB闪存，还板载有多达26个多功能的GPIO引脚。

软件上，可选择树莓派提供的C/C++SDK，或者使用MicroPython进行开发且配套有完善的开发资料教程，可方便快速入门开发并嵌入到产品中。

以下为该产品的一些特性

· 双核 M0+处理器内核，最高时钟133MHz

· 264KB SRAM(6 Bank)、2MB的板载Flash内存，最大可以支持16MB，并且具有16KB的Cache

· 支持USB 1.1 主机/设备模式（直接通过板载USB UF2模式下载）

· 支持SWD调试和下载

· 26个多功能GPIO（即可复用为外设IO，并且其中有4个IO可用作ADC输入引脚）

· 2个SPI、2个I2C、2个UART、3个12bit的ADC、16个可控的PWM通道

· 内置温度传感器

· 加速的ROM内的浮点库

· 8个可编程IO（PIO）

· 4个ADC通道，最大采样率0.5MSa/s，12bit精度，可从外部引入参考电压

· 6个专用IO用于SPI Flash以支持XIP

以下是本项目采用的扩展版介绍

• 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）

2 项目需求

具体要求：仿真马路上的交通灯的工作状态切换，利用板上的红、黄、绿三种颜色的LED显示道路状态的切换，行人按键时，具有优先功能

实现方式：利用板上的3个不同颜色的LED模拟交通灯，程序会轮流切换三个灯的状态，并根据按键的输入（中断或查询机制）调整交通灯的切换

3 完成的功能及达到的性能

使用树莓派PICO扩展板和硬禾版本树莓派PICO核心模块 - STEP PICO实现马路上的交通灯工作状态切换，通过编程使得扩展版上的红黄绿LED变换工作状态，开始时红灯常亮，当行人按下按键时，开始倒数，并在一段时间后转为黄灯，黄灯状态短暂停留后转变为绿灯，经过一段时间等待行人动过，然后进入倒计时，最后恢复红灯状态。在倒计时过程中，由蜂鸣器发出倒计时提示音，在交通信号灯转换工作状态时，蜂鸣器再次响起提示音。

具体图示

如图，开始时，给电路板通电，运行程序，对芯片进行初始化，红色LED灯常量

按下按键后，通过查询机制，经过倒计时后红灯熄灭，黄灯亮起，持续0.5秒

接下来，绿灯开始常亮5秒，再经过5秒倒计时，再次初始化电路板，接而LED灯恢复红灯常亮状态

4 实现思路

· 引入多线程工作模块，使得蜂鸣器和LED灯能同时工作

· 使用按键查询机制，在查询到按键被按下后，进入倒计时状态

5 设计思路

首先该程序应该使用一个循环来保证可以重复使用，然后思考，如何实现LED灯亮，在这里使用了预先编写的LED库（若没有，也可以对照引脚自己设置），因为需要在按下按键后实现工作状态的改变，所以采用了查询机制，即一个if判断语句结合引脚电压变化（也可以用中断），在查询到按键被按下后，进行工作状态的变化。此外，我们还需要一个蜂鸣器来使得交通灯有提醒功能，并且要和信号灯一起工作，在这里使用了线程库，在信号灯改变状态的同时开启一个新线程。这样就大致设计出本项目的程序运行过程了，具体请看后文解释。

6 实现过程

while True:# 开始时设置红灯常亮，对电路板进行初始化，同时通过循环实现按键的查询机制
    r.on()
    if k1.value():#当按下按键后，芯片接收到信号请求，进行工作状态的变换，并在结束后重新初始化
        _thread.start_new_thread(buzzer_on, ())
        ASK()
        g.on()
        time.sleep(4)
        _thread.start_new_thread(buzzer_on, ())
        HURRY()
#以下是程序中定义的函数：

def ASK():#接收到按键请求后开始运行的，可以看出是红灯和黄灯闪烁
    for i in range(4):
        r.on()
        time.sleep(0.5)
        r.off()
        time.sleep(0.5)
    y.on()
    time.sleep(0.5)
    y.off()
    time.sleep(0.5)

def buzzer_on():#蜂鸣器控制函数，前4秒以500HZ鸣叫，每次持续0.5s，两次之间间隔0.5s，最后一次以700HZ鸣叫，持续一秒1s，最后一次鸣叫表示已经切换到红灯或者绿灯工作状态。
    for i in range(4):
        pitch(500,500)
        pwm.deinit()
        time.sleep(0.5)
    pitch(1000,700)
    pwm.deinit()

def HURRY():#绿灯倒计时催促函数
    for i in range(4):
        g.on()
        time.sleep(0.5)
        g.off()
        time.sleep(0.5)

该程序调用了附件中的LED、BUZZER和BUTTON

7 遇到的主要困难及其解决方法

本项目中遇到的主要困难就是如何让蜂鸣器和LED灯同时工作，解决方法为引入thread库，并执行 _thread.start_new_thread(function,(para1,para2,...))，该函数将创建一个新的线程，并且会立即返回一个无用的随机整数。它创建的线程将在其运行的函数返回后安静的退出。这样使得蜂鸣器和LED灯同时工作。

8 未来的计划建议

该项目已经成功实现了简易示波器和信号发生器的功能，并达到了预期指标。但是仍有可以改进的空间，比如使用扩展版上的ws2812b模组灯，但使用该模块有一个较明显的缺陷，即目前该模块在启动时，只能依次开启，对资源、时间占用较多，可以尝试寻找一种方法，将所有WS2812B灯同时开启。