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Rapsberry Pico中使用MicroPython

01 October 2026

Raspberry Pico作为一种超小型化的开发板，相比普通版的树莓开发板，其更像是一个单片机——其没有操作系统，启动后自动加载默认的代码。但带来的好处也是更加简单可控，对于处理简单的硬件控制更加好用，同时体积和功耗也更低，一些精简化的Pico体积仅有邮票大小，非常适合部署在体积极为有限的设备内，并且价格仅有几十元，相比标准的树莓也有巨大的优势。

Pico同样可使用C或Python进行开发，但既然选择使用Pico那肯定用Python会更加简单高效，但其不能使用完整的Python系统，使用的为MicroPython，其实现了Python的基本功能，同时还提供了一些针对Pico的功能，例如UART、I2C端口的通信API等。代码直接可运行，不需要进行编译，调试也非常方便，不过为了保护代码也可以将代码编译成二进制。

1. 安装固件

首次使用时需要对Pico进行固件的安装，按住Pico的Boot按键将Pico通过USB连接至PC，此时会识别出一个移动磁盘设备，此时将下载的固件拖入其中即可完成固件的安装，完成后Pico会重启并开始加载固件。

开发可以使用Thonny，其为一个针对MicroPython和Pico的IDE，可以直接连接Pico，并上载代码运行和查看运行结果。

2. Pico的代码运行逻辑

Pico在加载固件后会自动运行main.py，为此可将代码的入口放在这里，通电启动后即开始执行这里的代码，执行结束后退出，一些版本的Pico中也支持通过一个按键进行复位从头再开始执行一次main.py。

对于一些需要一直保持运行状态的应用场景，可以将其主循环放在main.py中，其他的代码放在其余文件中，通过import引入进行调用。

3. 代码示例

通信接口

Pico有26个GPIO针脚，其中很多针脚可以实现多种用途，并且都可以进行PWM信号输出，详细可参考官方的文档

#引入Pico中的基础API
from machine import Pin, PWM, UART, I2C;
#定义对应的通信针脚代号
I2C_SCL_PIN = 3;
I2C_SDA_PIN = 2;
UART_TX_PIN = 0;
UART_RX_PIN = 1;

#初始化对应通信接口
i2c = I2C(1, scl=Pin(I2C_SCL_PIN), sda=Pin(I2C_SDA_PIN));
uart = UART(0, baudrate=9600, tx=Pin(UART_TX_PIN), rx=Pin(UART_RX_PIN));

协程实现异步操作

由于MicroPython中没有完成的多线程支持，为此只能通过协程实现IO部分的异步处理

#接收串口数据
async def uart_rx_task(uart, q):
    #循环接收数据
    while True:
        #如果收到数据则放入队列中
        if uart.any():
            data = uart.read();
            q.append(data);
        else:
            pass;
        #交出执行权给主线程
        await asyncio.sleep(0.1);
#主程序
async def main():
    #启动数据接收协程
    asyncio.create_task(uart_rx_task(uart, q));
    #主循环
    while True:
        #处理队列中的消息
        while len(q) > 0:
            data = q.popleft();
        #处理其他工作...
        #交出执行权给接收协程
        await asyncio.sleep(0.05);

在main.py中启动主程序的写入如下

if __name__ == '__main__':
    asyncio.run(main());

4. 将代码编译成二进制

有时我们不想暴露Pico中代码的实现细节，可以使用工具将代码编译成二进制，虽然编译成的二进制也可通过反编译等手段进行代码的还原，但还原后的代码的可读性要差很多，还是可以起到一定的保护作用。一般推荐的工具为mpy-cross，可以将python代码编程成为mpy文件。编译时需要指定CPU架构，Pico对应的CPU架构为armv6m。
mpy-cross -march=armv6m core.py
会得到一个core.mpy文件，这里不使用main.py的原因是因为Pico不会自己自动运行main.mpy，所以为了能够自动运行可以将代码封装到core.py中编译为core.mpy，另外写一个main.py调用core.mpy中的运行方法执行代码。
import core.main;
if __name__ == '__main__':
    core.main();

使用Python进行CAN总线通信

08 August 2025

控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN协议用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。

1. CAN总线的物理结构

CAN通讯是异步通讯，只有CAN_H和CAN_L两条信号线，共同构成一组差分信号线，以差分信号的形式进行通讯。使用闭环总线网络，速度快，距离短，它的总线最大长度为40m，通讯速度最高1Mbps，总线两端各有一个120欧的电阻。

CAN总线上可以挂载多个通讯节点，节点之间的信号进过总线传输，实现节点间通讯。由于 CAN 通讯协议不对节点进行地址编码，而是对数据内容进行编码的，所以网络中的节点个数理论上不受限制,只要总线的负载足够即可，可以通过中继器增强负载。

2. CAN通信协议

CAN通信协议分为标准格式和扩展格式，在使用层上两者主要的区别在于ID的长度不同，标准帧为11位，扩展帧为29位，传输数据的部分都是0~8个字节的数据段（数据前用4位的标识数据的长度）。

3. CAN接口的配置

CAN接口在Linux系统中和以太网接口一样作为一个通信接口，可以通过ifconfig和ip命令进行配置和启动。以树莓派中常见的MCP2515为例，除了在内核中配置引导对应的模块外。可通过下列命令对CAN接口进行启用
ip link set can0 up type can bitrate 1000000
ifconfig can0 txqueuelen 65536
ifconfig can0 up
如果需要在开机时启动CAN接口，可以将相关配置放在rc.local或udev中。
KERNEL=="can*"
SUBSYSTEM=="net"
ACTION="add"
PROGRAM="/sbin/ifconfig $name txqueuelen 1024"
RUN+="/usr/bin/ip link set up $name type can bitrate 500000"
并执行
udevad control --reload-rules && udevadm trigger
即可实现CAN接口的自动启动。

4. CAN接口的相关工具

可使用命令行工具cansend和candump进行进行CAN通信的快速测试，其格式为
#接收并输出can0接口的数据
candump can0
#接受并输出任何can接口的数据
candump any
#从can0端口发送标识为123，0x11223344的数据
cansend can0 123#11223344
并且在调试时可以将数据同时发送给自己一份，以便进行调试，可在启动can的命令结尾加上loopback=on

5. 使用Python进行CAN通信

在python中使用CAN通信，可安装python的can扩展，可使用pip或系统软件包管理系统进行安装python-can，其使用的方式如所示

#使用can0接口，波特率500kbps，loopback模式为关闭
can0 = can.interface.Bus(channel = 'can0', \
    interface='socketcan', bitrate=500000, local_loopback=False);
#创建id为0x00000625的CAN帧，数据为data，格式为标准帧
msg = can.Message(arbitration_id=0x00000625, \
        data=bytearray([0x40, 0x05, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00]), is_extended_id=False);
#发送数据
can0.send(msg);
#接收数据，等待时间1秒
ret = can0.recv(1.0);

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