00 - Pico 扩展板外设功能例程总览

本章节介绍 Pico-G1 扩展板上各种外设功能的应用示例。这些示例演示了如何使用扩展板上的硬件模块，包括显示设备、传感器、执行器等常用外设。每个示例都提供了完整的硬件接线说明、软件实现代码和详细的部署运行指南，帮助开发者快速掌握外设编程技巧。

1 扩展板概述

Pico-G1 扩展板为开发板提供了丰富的外设接口，包括但不限于：

显示设备：OLED 屏幕（I2C）、TFT 屏幕（SPI）
传感器：MPU6050 陀螺仪、MQ 气体传感器、SHT20 温湿度传感器、超声波测距模块、SPO2 血氧传感器
执行器：蜂鸣器、电机、舵机
其他：GPS 模块、ADC 采集

这些外设覆盖了嵌入式系统开发中最常用的功能模块，非常适合学习嵌入式编程和物联网应用开发。

2 应用示例列表

序号	应用名称	功能描述	通信接口	链接
1	OLED 显示	SSD1306 128×64 OLED 显示文字信息	I2C	详细文档
2	TFT 显示	ST7789 240×240 TFT 彩屏显示	SPI	详细文档
3	MPU6050 陀螺仪	六轴姿态传感器数据采集显示	I2C	详细文档
4	ADC 采集	模拟信号采集与显示	ADC	详细文档
5	蜂鸣器	无源蜂鸣器频率控制	GPIO	详细文档
6	MQ 气体传感器	空气质量监测	ADC	详细文档
7	GPS 定位	GPS 数据解析与位置显示	UART	详细文档
8	SHT20 温湿度	环境温湿度监测	I2C	详细文档
9	超声波测距	距离测量与RGB倒车雷达显示	GPIO	详细文档
10	SPO2 血氧	心率血氧监测	I2C	详细文档
11	电机控制	直流电机 PWM 调速	GPIO	详细文档
12	舵机控制	舵机角度精确控制	GPIO	详细文档

3 硬件平台特性

3.1 主控芯片

芯片型号：GK7602V11A（SDK 内部代号 xm7206v11a，架构 xmorca）
CPU 架构：ARM Cortex-A7
操作系统：Linux（支持 /dev/gpiochip、/dev/i2c-*、/dev/spidev.* 等标准设备节点）

3.2 GPIO 特性

支持标准 GPIO 字符设备接口
支持通过 /dev/mem 直接访问 IOCFG 寄存器进行引脚复用配置
提供蜂鸣器、电机、舵机等数字量控制

3.3 通信接口

I2C：支持 I2C0、I2C2、I2C3（对应 /dev/i2c-0、/dev/i2c-2、/dev/i2c-3）
SPI：支持多个 SPI 控制器（对应 /dev/spidev.*.*）
UART：支持多个串口控制器（对应 /dev/ttyS*）
ADC：支持模拟信号采集（12 位精度）

4 开发环境准备

4.1 前置条件

SDK 环境：按照开发环境搭建搭建交叉编译环境
硬件连接：确保扩展板正确连接到 Pico-G1 开发板
串口连接：通过串口或 SSH 能够访问板端 Linux 系统

4.2 工具链设置

# 设置交叉编译工具链路径
export PATH=$PATH:<SDK>/tools/linux/toolchains/arm-gcc12.2.0-linux-uclibceabi/bin

# 验证工具链
arm-linux-gcc --version

4.3 通用编译流程

所有示例都采用统一的 Makefile 结构：

# 进入示例目录
cd <SDK>/source/app/<示例名称>

# 编译
make

# 清理
make clean

# 部署到板端
scp <可执行文件> root@<板端IP>:/usr/bin/

# 运行
ssh root@<板端IP} '/usr/bin/<可执行文件>'

5 代码架构设计

5.1 HAL 层封装

每个示例都采用硬件抽象层（HAL）设计模式，将底层硬件操作封装在独立的 HAL 模块中：

gpio_hal.c/h：GPIO 字符设备操作封装
i2c_hal.c/h：I2C 设备读写封装
spi_hal.c/h：SPI 设备读写封装
uart_hal.c/h：UART 串口通信封装

这种设计使得应用代码更加清晰，便于移植到其他平台。

5.2 驱动层实现

针对具体外设芯片，提供独立的驱动模块：

ssd1306.c/h：OLED 屏幕驱动
st7789.c/h：TFT 屏幕驱动
mpu6050.c/h：MPU6050 传感器驱动
sht20.c/h：SHT20 温湿度传感器驱动
等等...

5.3 应用层代码

每个示例的 main.c 文件演示了完整的应用流程，包括：

硬件初始化
引脚复用配置（如需要）
外设初始化
主循环处理
资源清理

6 学习路径建议

6.1 初学者路径

建议按照以下顺序学习，由简入繁：

蜂鸣器 → 学习 GPIO 基础控制
OLED 显示 → 学习 I2C 通信和显示驱动
MPU6050 → 学习 I2C 传感器数据读取
TFT 显示 → 学习 SPI 高速通信

6.2 进阶路径

掌握基础后，可以学习更复杂的应用：

GPS 定位 → 学习 UART 串口通信和 NMEA 协议解析
超声波测距 → 学习 GPIO 时序控制
电机控制 → 学习 PWM 输出和执行器控制
舵机控制 → 学习 PWM 精确控制
综合应用 → 结合多个传感器和执行器实现完整系统

7 调试技巧

7.1 硬件调试

设备节点检查：ls -l /dev/i2c-*、ls -l /dev/spidev.*.* 等
引脚复用验证：通过启动日志或 /dev/mem 工具检查引脚配置
I2C 设备探测：使用 i2cdetect 或板载工具探测从设备地址

7.2 软件调试

日志输出：添加 printf 调试信息
返回值检查：每个系统调用都检查返回值
逐步测试：先测试硬件连接，再测试驱动功能，最后测试应用逻辑

8 常见问题

问题	可能原因	解决方案
设备节点不存在	内核驱动未加载或设备树配置错误	检查内核配置和设备树 DTS
I2C/SPI 通信失败	引脚复用错误或接线问题	使用 `i2cdetect` 等工具验证硬件连接
程序运行无响应	死锁或死循环	添加调试信息，检查循环逻辑
编译错误	工具链路径错误或头文件缺失	重新设置 PATH，检查 SDK 完整性

9 参考资源

9.1 相关文档

9.2 代码位置

所有示例代码位于 SDK 的 source/app/ 目录：

<SDK>/source/app/
├── 01_oled_display/     # OLED 显示
├── 02_TFT_display/      # TFT 显示
├── 03_mpu6050_display/  # MPU6050 陀螺仪
├── 04_adc_display/      # ADC 采集
├── 05_buzzer/           # 蜂鸣器
├── 06_MQ_Sensor/        # MQ 气体传感器
├── 07_gps_display/      # GPS 定位
├── 08_sht20_display/    # SHT20 温湿度
├── 09_sonic_display/    # 超声波测距
├── 10_spo2_sensor/      # SPO2 血氧
├── 11_motor/            # 电机控制
└── 12_servo_ctrl/       # 舵机控制

10 下一步

选择一个感兴趣的示例开始学习！推荐从 蜂鸣器 或 OLED 显示 开始，这些示例相对简单，可以帮助您熟悉整个开发流程。

提示：每个示例都提供了完整的 README 文档，包含硬件接线、编译部署和运行参数的详细说明，遇到问题时首先查看对应目录下的 README.md 文件。