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Raspberry Pi Pico C/C++ 开发入门教程

本教程将介绍如何使用 Pico VS Code 扩展进行 C/C++ 开发，并指导您配置基于 Pico SDK 的 C/C++ 开发环境。

重要提示：关于开发板的兼容性

本教程的核心逻辑适用于所有 RP 系列开发板，但所有操作步骤均以 Raspberry Pi Pico 2 为例进行讲解。如果您使用其他型号的开发板，请根据实际情况修改相应设置。

1. 什么是 Pico C/C++ 开发​

Raspberry Pi Pico 的 C/C++ 开发基于官方的 Pico SDK，这是一套专为 RP2040 / RP2350 等 Pico 系列芯片设计的 C/C++ 软件开发工具包。Pico SDK 提供了丰富的 API 库，用于控制 GPIO、I2C、SPI、PWM、ADC 等外设，以及多核处理、定时器、DMA 等高级功能。

为了简化 C/C++ 开发环境的搭建和使用，Raspberry Pi 官方推出了 Pico VS Code 扩展。该扩展集成了以下功能：

  • 一键安装：自动安装和管理 Pico SDK、CMake、编译工具链等开发依赖
  • 工程管理：通过图形化向导快速创建、导入和配置 C/C++ 工程
  • 编译构建：集成 CMake 和 Ninja 构建系统，一键编译生成 UF2 固件
  • 烧录调试：支持 UF2 固件烧录，并可通过 OpenOCD 实现断点调试、单步执行和变量查看
  • 跨平台支持：在 Windows、macOS 和 Linux 上提供统一的开发体验
适用范围
  • 本教程适用于树莓派 Pico、Pico 2 与微雪电子开发的所有 RP 系列开发板
  • 安装教程默认以 Windows 11 为例，其他操作系统请参考 树莓派官方教程

2. 安装 Visual Studio Code 编辑器​

  1. 下载并安装 Visual Studio Code。

  2. 安装时建议勾选 通过 Code 打开操作添加到 Windows 资源管理器文件上下文菜单,以便快速打开项目文件夹。

    提示

    如果已安装 VS Code，注意检查版本是否为 v1.87.0 或更高版本

3. 安装 Pico 扩展​

  1. 点击下载 pico-vscode 程序包

  2. 点击扩展，选择从 VSIX 安装

  3. 解压下载的 pico-vscode 程序包，选择 vsix 后缀的软件包，点击安装

  4. 随后 VS Code 会自动安装 raspberry-pi-pico 及其依赖扩展，可以点击刷新查看安装进度

  5. 右下角显示完成安装，关闭 VS Code

  6. 离线包中的扩展版本为 0.15.2，安装完成后，更新至最新版本

4. 配置 C/C++ 开发环境​

  1. 打开目录 C:\Users\用户名，将整个 .pico-sdk 拷贝至该目录

  2. 拷贝完成

  3. 打开 VS Code，对 Raspberry Pi Pico 扩展中各个路径进行配置

    配置如下：

    Cmake Path：
    ${HOME}/.pico-sdk/cmake/v3.28.6/bin/cmake.exe

    Git Path:
    ${HOME}/.pico-sdk/git/cmd/git.exe    

    Ninja Path:
    ${HOME}/.pico-sdk/ninja/v1.12.1/ninja.exe

    Python3 Path:
    ${HOME}/.pico-sdk/python/3.12.1/python.exe

5. 创建 C/C++ 工程​

  1. 配置完成后，可以创建一个新工程进行测试。输入工程名称、选择保存路径，然后点击 Create 创建工程。如需使用官方示例代码，可以点击工程名旁的 Example 进行选择

  2. 成功创建工程

6. 编译 C/C++ 工程​

  1. 首次编译时，需要选择 Pico SDK 版本

  2. 选择 Yes 进行高级配置

  3. 选择交叉编译工具链：

    • 13.2.Rel1：适用于 ARM 核心（Pico、Pico W 等）
    • RISCV.13.3：适用于 RISC-V 核心（Pico 2 的 RISC-V 模式）

    根据您的开发板和需求选择对应的工具链

  4. CMake 版本选择 Default（使用前面配置的路径）

  5. Ninja 构建工具版本选择 Default

  6. 选择开发板

  7. 配置完成后，点击 Compile 按钮开始编译

  8. 编译成功后，会在工程的 build 目录下生成 .uf2 格式的固件文件

7. 烧录固件​

提供两种方法将编译好的固件烧录到开发板：

  1. 使用 Pico VS Code 插件烧录

    将开发板通过 USB 连接到电脑，然后点击 Run 按钮直接烧录固件

  2. 手动烧录固件

    1. 按住开发板上的 BOOTSEL 按键
    2. 将开发板通过 USB 连接到电脑
    3. 电脑会将开发板识别为一个 U 盘设备
    4. 将 uf2 格式的固件文件拖拽到 U 盘中
    5. 设备会自动重启，完成固件烧录

8. 导入 C/C++ 工程​

  1. 在 Pico VS Code 插件中选择导入工程，然后选择工程所在的目录

  2. 注意事项：导入的工程中，CMakeLists.txt 文件不能包含中文（包括注释），否则可能导致导入失败

  3. 开发板配置：导入工程后，需要检查 CMakeLists.txt 文件是否包含开发板配置代码。只有包含以下配置，才能正常切换 Pico 和 Pico 2：

    set(PICO_BOARD pico2 CACHE STRING "Board type")
    提示

    如果 CMakeLists.txt 中没有此配置，即使在 VS Code 中选择了 Pico 2，编译出的固件仍然是针对 Pico 的

9. 调试 C/C++ 工程​

Pico/Pico 2 支持外接调试器进行程序烧录及调试，方便进行断点分析和运行状态查看。调试 Pico/Pico 2 需通过 SWD（Serial Wire Debug）接口配合外部调试器使用。

您可以选择 RP2350-GEEK、Raspberry Pi Debug Probe 或 Pico/Pico 2 开发板作为外部调试器，下面我们介绍使用不同调试器，连接 Pico/Pico 2 的调试接口进行程序烧录及调试的步骤。

  1. 硬件连接

    RP2350-GEEK 是一款微雪 (Waveshare) 为极客设计的开发板，板载 USB-A 公口、1.14 寸 LCD 屏幕、Mirco SD 卡槽等外设，并引出了 SWD 接口、UART 接口和 I2C 接口。烧录对应 Debugprobe 固件后，RP2350-GEEK 将转换为 USB → SWD 和 UART 桥接器，连接 Pico/Pico 2 调试时按下图方式进行连接。

    RP2350-GEEK (左) Pico (右)，详细的连接关系如下：

    RP2350-GEEK GND -> Pico GND
    RP2350-GEEK GP2 -> Pico SWCLK
    RP2350-GEEK GP3 -> Pico SWDIO
    RP2350-GEEK GP4/UART1 TX -> Pico GP1/UART0 RX
    RP2350-GEEK GP5/UART1 RX -> Pico GP0/UART0 TX

  2. 导入工程

    在新建或导入工程时，选择 DebugProbe 调试方式

  3. 烧录程序

    连接调试器后，可以直接使用调试器烧录程序

    • ①进入 Pico VS Code 插件页面
    • ②点击 SWD 烧录程序

  4. 调试程序

    • ①点击调试程序
    • ②选择 Pico Debug

  5. 界面说明

    • ①重启设备
    • ②继续运行程序
    • ③单步执行
    • ④进入函数运行
    • ⑤跳出函数运行
    • ⑥重新开始调试
    • ⑦停止调试
    • ⑧串口监视器
    • ⑨变量窗口
    • ⑩监视窗口

  6. 断点调试

    • ①点击行号前可添加或删除断点
    • ②调试过程中可随时添加或删除断点
    • ③在多核调试时使用断点可以在多个核心间切换

10. 参考链接​