介紹
在此專案中,您會學習如何將樹莓派 Pico 連接到電腦,並使用 MicroPython 進行編程。
樹莓派 Pico 是一款低成本的微型控制器。微型控制器相當於一台微型電腦,不會有大量的儲存空間;也有其它的外接設備(例如:鍵盤或螢幕)。
樹莓派 Pico 帶有 GPIO 引腳,與樹莓派相似,這代表 Pico 可用於控制及接收來自各種電子設備的輸入。
操作項目
將樹莓派 Pico 連接到您的電腦後安裝 Thonny Python IDE,並編寫一套 MicroPython 程式碼控制麵包版上的 LED 閃爍。如果有其它可用的擴充零件也可拿來嘗試更多專案項目。![](/upload/images/20230526_011722.gif)
所需項目
硬體
- 已焊接排針的樹莓派 Pico
- 可對樹莓派 Pico 編寫 Thonny IDE 程式碼的電腦
- micro USB 傳輸線
- 電子元件,例如:按鈕模組、適當電阻的 LED 和電位器(選配)
- 用於連接電子元件(選配)的麵包板和 M-M 跳線
- 5V micro USB 電源線(選配)
軟體
此專案需要安裝:
- 適用樹莓派 Pico 的 MicroPython 韌體
- Thonny Python IDE
學習項目
- 如何將 MicroPython 韌體載入樹莓派 Pico
- 如何使用 MicroPython 編寫程式碼
- 如何連接其它電子元件到樹莓派 Pico,並編寫 MicroPython 程式碼
給教育工作者的額外資訊
如果您是在學校或在受監管的網路環境中製作此專案,需確認是否已授權可安裝 USB 驅動程式及軟體。
認識樹莓派 Pico
下圖為樹莓派 Pico 的示意圖。希望您的樹莓派 Pico 已焊排針;如果未焊排針,請參考 焊接入門。![](/upload/images/20230526_011744.png)
將樹莓派 Pico 插入麵包板。
使兩端標頭剛好被麵包板上的橫溝均分為兩邊,如下圖:![](/upload/images/20230526_011754.png)
將 USB 線插入 Pico 左側的端口。![](/upload/images/20230526_011806.png)
如果需要知道樹莓派 Pico 的引腳號,可參考下圖:
安裝 Thonny
安裝 Thonny 或確認其為最新版本。完成後連接樹莓派 Pico 並使用 Shell 運行簡單的 Python 程式碼。
樹莓派上的 Thonny
- 樹莓派 OS 已安裝 Thonny,只需要更新到最新版本即可
- 點擊螢幕左上角的圖標或同時按 Ctrl+Alt+T,打開終端視窗
- 在此視窗中,輸入下列內容更新您的 OS 及 Thonny
安裝 Thonny on 及其它作業系統
- 在 Windows、macOS、及 Linux 系統中,您可以安裝最新的 Thonny IDE 或是更新版本
- 在網路瀏覽器中,頁面導向 thonny.org
- 在瀏覽視窗的右上角可找到適用 Windows 及 macOS 的下載連結,以及適用 Linux 的相關說明
- 下載相關文件並安裝 Thonny
在應用程式中打開 Thonny ,畫面如下圖:![](/upload/images/20230526_011835.png)
您可使用 Thonny 編寫標準的 Python 程式碼。在主畫面中輸入下方所示的指令並執行(系統會要求您儲存文件)
現在您已準備好進入下一步驟並連接樹莓派 Pico 吧!
加入 MicroPython 韌體
如果您從未使用在樹莓派 Pico 上使用過 MicroPython,便需要先新增 MicroPython 韌體。
找到樹莓派 Pico 上的 BOOTSEL 按鈕。![](/upload/images/20230526_011855.png)
按住 BOOTSEL 鈕的同時將 USB 電纜的另一端連接到電腦。下圖以樹莓派示範,但電腦也適用。![](/upload/images/20230526_011901.png)
這可讓您的樹莓派 Pico 轉成 USB 大容量儲存模式。
在 Thonny 視窗的右下角,可以看到目前使用的 Python 版本![](/upload/images/20230526_011914.png)
點選 Python version 選擇「MicroPython (Raspberry Pi Pico)」:
如果沒有此選項,請檢查是否已插入樹莓派 Pico。
畫面會彈出一個視窗,點擊 「Install」在樹莓派 Pico 上安裝最新版的 MicroPython 韌體。![](/upload/images/20230526_011922.png)
安裝完成後即可關閉視窗。
韌體安裝清單
您也可點選狀態欄的「MicroPython(Raspberry Pi Pico)」,並選擇「Configure interpreter …」,查看韌體安裝清單。![](/upload/images/20230526_011943.png)
打開 interpreter 設定。![](/upload/images/20230526_012150.png)
點選 Install or update firmware。
按住 BOOTSEL 鈕時,系統會提示您插入樹莓派。
點擊「Install」安裝。![](/upload/images/20230526_012208.png)
等待安裝完成後關閉視窗。
您不需要每次使用樹莓派 Pico 時都更新韌體。下次使用時可直接插入電腦,不需要按住 BOOTSEL 按鈕。
使用 Shell
在此步驟中,會使用 Thonny Shell 在樹莓派 Pico 上運行一些簡單的 Python 程式碼。
請確認樹莓派 Pico 已連接到電腦,並選擇 MicroPython (Raspberry Pi Pico) 直譯器。
請查看 Thonny 編輯器下方的 Shell 視窗,如下圖:![](/upload/images/20230526_012222.png)
Thonny 現在能夠使用 REPL(read–eval–print loop) 與您的樹莓派 Pico 進行通信,讓您可以將 Python 程式碼輸入到 Shell 查看輸出狀態。
現在可在 Shell 直接輸入指令,程式會在樹莓派 Pico 上運行。
請輸入下列指令:
點擊 Enter 鍵會看到下列輸出:![](/upload/images/20230526_012824.png)
MicroPython 增加了特殊硬體模組,例如: machine;用於對樹莓派 Pico 編碼。
先建立 machine.Pin 專案,連結可使用 GPIO 引腳 25 讀取的板載 LED。
如果設定值為 1,LED 會亮燈。
輸入下列編碼,確保在每一行指令句後按 Enter。
完成後應該會看到板載的 LED 亮起。![](/upload/images/20230526_012832.png)
若輸入編碼設定值為 0,LED 會關閉。
您可以隨意開關 LED 數次。
小提示:可使用鍵盤的向上箭頭快速回到前一行。
如果想編寫更長的程式碼,建議先儲存檔案再進行下一個步驟。
閃爍板載 LED
Shell 是個實用的工具,可確保程式正常運行並快速試執行指令。但還是建議將較長的程式碼另存新檔。
Thonny 可直接在樹莓派 Pico 上儲存及執行 MicroPython 程式。
在此步驟,將創建一項 MicroPython 專案,用於循環閃爍板載 LED。
點擊 Thonny 主編輯器的窗格。
輸入下列編碼切換至 LED。
點擊 Run 按鈕運行編碼。
Thonny 會詢問您要將檔案儲存在電腦還是 MicroPython 裝置;請選擇「MicroPython device」。![](/upload/images/20230526_012845.png)
以 blink.py 做為檔名。
小提示:檔名必須輸入 .py,Thonny 才會辨認檔案為 Python 文件。
Thonny 可將程序儲存到樹莓派 Pico 上運行。
每次點按 Run 按鈕時,會看到板載 LED 開和關。
可使用 Timer 模組設置定時器。
更新編碼如下方所列:
點擊 Run,程式會開始閃爍 LED 直到您按下 Stop 按鈕。
使用數位輸入及輸出
現在您已瞭解了基本概念,可以開始學習使用樹莓派 Pico 控制外接的 LED,並藉由按鈕讀取輸入訊號。
使用介於 50-330 歐姆的電阻、LED、M-M 跳線連接您的樹莓派 Pico 如下圖:![LED and resistor connected to the Pico](https://projects-static.raspberrypi.org/projects/getting-started-with-the-pico/991cb74a9ee566023ff2811e49fe0447d80966db/en/images/single_LED.png)
使用與閃爍板載 LED 相同的編碼,但將引腳改為 15。
運行程式,LED 應該會開始閃爍。如果未起作用,請檢查線路是否已連接 LED。接著,試著使用按鈕操控 LED。
替您的電路板新增按鈕,如下圖所示:![](/upload/images/20230526_012920.png)
該按鈕位於引腳 14,並連接到樹莓派 Pico 的 3.3V 引腳。這代表:當您設置引腳時,必須告訴 MicroPython 此為輸入引腳,需要「pulled down」。
開新檔案並新增編碼如下:
運行編碼。當您按下按鈕時 LED 會打開或關閉;如果持續按住,LED 會閃爍。使用 PWM 控制 LED 亮度
在此專案中,您可使用上一步驟的電路。
在 Thonny 中開新檔案並新增編碼如下:![](/upload/images/20230526_012947.png)
儲存並執行檔案。您應該會看到 LED 持續循環地變亮變暗。
頻率(pwm.freq)告訴樹莓派 Pico 多久切換一次 LED 的電源開關。
「duty」循環則告訴 LED 每次應該亮多久時間。對於 MicroPython 中的 Pico,範圍介於 0 至 65025。65025 為 100% 的時間,所以 LED 會維持恆亮;若數值約為 32512 則表示維持恆亮的時間變成一半。
試試 pwm.freq() 和 pwm.duty_u16 這些數值,sleep 的時間長度,瞭解如何調整 LED 的亮度和速度。
使用模擬輸入控制 LED
樹莓派 Pico 有可以接收模擬訊號的輸入引腳;不僅可讀取 1 和 0 (開和關)的值,還可讀取兩者之間的數值。
電位器在此項專案中是個完美的模擬裝置。
將電路中的按鈕替換成電位器,按照下方的圖片將其連接到模擬引腳。![](/upload/images/20230526_012953.png)
在 Thonny 中的新文件裡,可先讀取電位器的電阻。
將下列編碼加入新文件中後試運行。![](/upload/images/20230526_013008.png)
轉動電位器查看最大值和最小值,數值應該會介於 0 至 65025。
現在可使用此數值控制 LED 上 PWM 的工作週期。
將編碼變更為以下內容。開始運行後,調整電位器上的旋鈕控制 LED 的亮度。![](/upload/images/20230526_013013.png)
為樹莓派 Pico 供電
如果想在不連接電腦的狀態下使用樹莓派 Pico,會需要使用 USB 供電。
安全的工作電壓介於 1.8V~5.5V。
只需要將檔案以 main.py 儲存至裝置上,便可自動運行 MicroPython 專案。
- 在 Thonny 中,點選「File menu」,將最新的編碼另存新檔。
- 從彈出的提示框中選擇「MicroPython device」。
- 將文件命名為 main.py。
接下來可將樹莓派 Pico 與電腦斷開連結,並使用 USB 線連接其它電源,例如:電池組。
連接後,main.py 文件會自動運行並連結到樹莓派 Pico,板上的各項元件會開始交互作用。
延伸- 可使用樹莓派 Pico 多多嘗試其它不同的組件,例如:蜂鳴器、光敏電阻(LDR),甚至是馬達控制器
- 其它有關使用樹莓派 Pico 的操作指南,可查閱 操作指南。