Raspberry Pi Pico 操作系统

自树莓派 Pico 推出以来，人们很快就想知道它为什么如此重要，这主要归结于其尺寸、价格和多功能性。Pico 是一款微控制器板，而不是像树莓派家族中尺寸更大的兄弟姐妹那样，是一款功能齐全的单板计算机。虽然这意味着它无法运行像 Linux 这样的常规操作系统，但它确实允许专门针对其架构的轻量级环境。在本文中，我们将探讨您可以为树莓派 Pico 开发的操作系统和框架，以便您了解微小的硬件在嵌入式系统项目中能发挥多大的作用。

了解硬件

树莓派 Pico 由 RP2040 微控制器驱动，这是树莓派定制设计的芯片。RP2040 具有

• 双核 Arm Cortex-M0+ 处理器，主频高达 133 MHz
• 264KB SRAM
• 2MB 内部闪存
• 各种 I/O 选项，如 GPIO、SPI、I2C 和 UART
• 支持主机和设备的 USB 1.1 控制器

这些规格非常适合嵌入式用例，但它们也阻止了它运行像 Raspbian 或 Ubuntu 这样更传统的操作系统。

树莓派 Pico 的操作系统

尽管树莓派 Pico 不受传统操作系统的支持，但它兼容各种轻量级操作系统和运行时环境

1. FreeRTOS

FreeRTOS 是一个用于嵌入式设备的开源实时操作系统内核，您可以在 GitHub 上找到它。它为在 Pico 上执行实时应用程序提供了一个最小且高性能的环境。主要功能包括

• 优先级任务调度
• 针对时间敏感型应用的轻量级开销
• 支持队列、信号量和互斥量

各种应用，如对时间性和多任务处理有严格要求的机器人或物联网设备，都可以在 FreeRTOS 的基础上构建。

2. RT-Thread

RT-Thread 也是树莓派 Pico 流行的一种实时操作系统。RT-Thread 以其模块化和可扩展性而闻名，其中包括

• 用于嵌入式设备的嵌入式 GUI（图形用户界面）
• 专为物联网设计的网络功能
• 通过驱动程序支持多种外设

RT-Thread 是一个非常直观且设计时尚的操作系统，允许开发人员将 Pico 变成更复杂的东西，这也是它在当今开发人员中非常受欢迎的原因。

3. Zephyr

由 Linux 基金会支持的 Zephyr 项目是一个功能强大的 RTOS，面向资源受限的设备，如 Pico。Zephyr 包括

• 最强大的构建系统
• 广泛的硬件支持
• 安全启动和更新机制

Zephyr 因其可扩展性和活跃的社区，是需要高级功能和可扩展解决方案的项目的绝佳选择。

裸机编程

对于喜欢完全控制硬件的开发人员来说，裸机编程是一个不错的选择。这意味着编写直接在 Pico 硬件上运行的代码，而无需操作系统。树莓派基金会还为 C/C++ 开发提供了完整的软件开发工具包 (SDK)。

MicroPython：理想的伴侣

树莓派 Pico 有许多令人兴奋的功能，其中之一就是支持 MicroPython，它是针对 MCU 的 Python 轻量级实现。Pico 经常在 MicroPython 下运行，由于其以下特点，MicroPython 成为了 Pico 的准标准操作环境：

• 用户友好性和快速原型开发
• 用于实时代码执行的实时 REPL（读取-评估-打印循环）
• 专注于外设的综合库
• MicroPython 甚至允许最有经验的程序员在 Pico 上快速实现他们的想法。

CircuitPython：友好的替代方案

另一个项目 CircuitPython 也是一个面向微控制器的 Python 环境。CircuitPython 类似于 MicroPython

• 简单的用户界面
• 主要侧重于教育和简洁性
• 可与许多库一起使用

非常适合初学者和教育工作者，它是业余爱好者项目的完美选择。

树莓派 Pico 的应用

树莓派 Pico 是一款多功能设备，可用于多种应用，包括

1. 物联网设备：凭借其低功耗和充足的 I/O，Pico 非常适合物联网应用，如智能家居或环境监测。
2. 机器人：Pico 是机器人控制系统的理想选择，RTOS 环境（如 FreeRTOS）提供实时功能。
3. 可穿戴技术：Pico 是一款功能强大、紧凑节能的设备，可用于为健身追踪器或健康监测器等可穿戴设备供电。
4. DIY 项目：业余爱好者可以使用 Pico 进行各种项目，从自动化花园系统到交互式艺术装置。

开发工具和资源

开发人员可以访问许多工具和资源，以便开始使用树莓派 Pico

1. Thonny IDE：一个简单的 IDE，用于编写和测试 Python 代码（非常适合编写 MicroPython 和 CircuitPython 代码）。
2. Pico SDK：这来自树莓派本身，它是针对 Pico 的官方 C/C++ 软件开发工具包，为裸机编程提供了丰富的工具集。
3. 在线社区：各种论坛，包括树莓派论坛、子版块和 GitHub 仓库，为 Pico 项目提供帮助。

结论

当然，树莓派 Pico 不运行传统的操作系统，但它提供了轻量级系统所需的高度灵活性和支持环境（例如 Astral FreeRTOS、Zephyr、MicroPython、CircuitPython 等），使 Pico 成为一个非常适合开发人员的选择。无论您是创建物联网设备、自动化项目还是涉足嵌入式系统，Pico 周围的操作系统生态系统都为您提供了完成任务的工具。大口咬一口的滋味常常证明，好东西都以小尺寸呈现。