怎样去设置一个PIO状态机来运行程序呢

　　PIO是什么？
　　（Programmable I/O）PIO是为RP2040设计的一个新硬件。它允许你在基于RP2040的设备上新创建或添加硬件。比如你可以“添加4个uart”，或“输出DPI”视频”，甚至“可能与某某宝上买的串口设备通讯，但找不到其他支持该硬件的设备”，这些都可以通过 PIO 解决。
　　背景
　　与其他数字硬件组件的接口是故障的。
　　PIO 硬件使用 PIO
　　RP2040 的 PIO非常适合你的 PIO 状态机写小型、简单的程序上，它在发生的频率非常高（由于需要传输的数据量），并且有非常合理的时间要求。RP20 在两个 PIO 实例中闹闹事件的状态机。在需要数据时注意时通过 IRQ 通知处理器。
　　这些程序运行周期精确最高选择轮询系统的速度（或程序可以划分给不出生的协议去慢慢的运行）。
　　PIO 状态机比 RP2040上的通用Cortex-M0+处理器要因为扩展。事实上，它们在尺寸上（因此成本）上与标准SPI外设相似，例如RP2040上发现了PL022 SPI，它们的周围也都花在了所有的事件外设共同的组件上，如fifo、移动设备和设备分频器。由于指令集小而规则，所以不需要使用硅来解密接口。没有必要将一个状态只用于机器。一个I/O任务而感到内忧，因为有8个状态机！
　　天线，当涉及到 I/O 时，PIO 状态机在一个周期内比 Cortex-M0+完成了更多的工作：例如，在一个周期内采样的 GPIO 值，切换信号并推入 FIFO。状态机远程运行通用软件。机器不能将看到的，写PIO状态机对于以前写过代码的人来说是非常了解的，对于没有写过小代码的人，说指令集应该很快快乐上手。
　　对于简单的硬件协议-如PWM或双工SPI-一个单一的PIO状态机可以自行处理硬件接口的任务。更复杂的协议如SDIO或DPI视频，你可能最终会使用两到三个。
　　不要试图在RP2040上“篡改”一个协议，而是使用PIO代替。对于重复从个GPIO读写数据的任何东西来说都是这样，但对于旨在传输数据的任何东西来说肯定都是这样。
　　开始使用PIO
　　可以在C ++ SDK中或直接从MicroPython中编写PIO程序。
　　第一个PIO程序
　　在深入了解PIO汇编语言的所有细节之前，我们应该花点时间看看一个小而完整的应用程序：
　　将程序加载到PIO的指向位置中
　　设置一个PIO状态机来运行程序
　　在状态机运行时与状态机进行交互
　　清单：
　　一个PIO程序
　　一些用C语言运行程序的软件，可以整个
　　一个 CMake 文件，描述如何将这接触组合成一个程序画面，加载到基于 rp2040 的开发板上
　　下面是一个PIO程序列表它是用PIO汇编语言编写的。
　　.program hello
　　; Repeatedly get one word of data from the TX FIFO， stalling when the FIFO is
　　; empty. Write the least significant bit to the OUT pin group.
　　loop：
　　pull
　　out pins， 1
　　jmp loop
　　pull指令从发送FIFO缓冲区取一个数据项，并把它放在输出移位寄存器（OSR）中。数据每次从FIFO移动一个字（32位）到OSR。OSR能够使用out指令将数据一次移出一个或多个位，移到更远的目的地。（tip： fifo是在硬件上实现的数据队列。每个状态机有两个fifo，在状态机和系统总线之间，用于数据从（TX）发送到（RX）芯片。）
　　out指令从我们刚刚从FIFO拉出的数据中取一位，并将数据写入一些引脚。我们稍后将看到如何确定这些是哪些引脚。
　　JMP指令返回到循环：标签，这样程序就会无限地重复所以，总结一下这个程序的功能：重复地从FIFO中取一个数据项，从这个数据项中取一个位，并把它写入一个引脚。
　　.pio文件还包含了一个帮助函数，用于设置PIO状态机，以便正确执行这个程序：
　　static inline void hello_program_init（PIO pio， uint sm， uint offset， uint pin） {
　　pio_sm_config c = hello_program_get_default_config（offset）;
　　// Map the state machine‘s OUT pin group to one pin， namely the `pin`
　　// parameter to this function.
　　sm_config_set_out_pins（&c， pin， 1）;
　　// Set this pin’s GPIO function （connect PIO to the pad）
　　pio_gpio_init（pio， pin）;
　　// Set the pin direction to output at the PIO
　　pio_sm_set_consecutive_pindirs（pio， sm， pin， 1， true）;
　　// Load our configuration， and jump to the start of the program
　　pio_sm_init（pio， sm， offset， &c）;
　　// Set the state machine running
　　pio_sm_set_enabled（pio， sm， true）;
　　}
　　这里要设置的主要内容是我们能否将数据输出到的GPIO。这里有三件事需要考虑：
　　有四个不同的组，他们被不同的习惯在不同的情况下使用；这里我们用的是外机组，因为我们用的是外机。
　　GPIO还需要被告知PIO正在控制它（GPIO功能选择）
　　如果我们只使用输出驱动，我们需要确保 PIO 输出使能高。
　　PIO在被正确配置之前不会做任何事情，所以我们需要一些软件来做这些。好的，pio 相关程序文件、文件中包含的任何辅助函数以及程序的一些细节信息。
　　/**
　　* Copyright （c） 2020 Raspberry Pi （Trading） Ltd. 3*
　　* SPDX-License-Identifier： BSD-3-Clause
　　*/
　　#include “pico/stdlib.h”
　　#include “hardware/pio.h”
　　// Our assembled program：
　　#include “hello.pio.h”
　　int main（） {
　　// Choose which PIO instance to use （there are two instances）
　　PIO pio = pio0;
　　// Our assembled program needs to be loaded into this PIO‘s instruction
　　// memory. This SDK function will find a location （offset） in the
　　// instruction memory where there is enough space for our program. We need
　　// to remember this location！
　　uint offset = pio_add_program（pio， &hello_program）;
　　// Find a free state machine on our chosen PIO （erroring if there are
　　// none）。 Configure it to run our program， and start it， using the
　　// helper function we included in our .pio file.
　　uint sm = pio_claim_unused_sm（pio， true）;
　　hello_program_init（pio， sm， offset， PICO_DEFAULT_LED_PIN）;
　　// The state machine is now running. Any value we push to its TX FIFO will
　　// appear on the LED pin.
　　while （true） {
　　// Blink
　　pio_sm_put_blocking（pio， sm， 1）;
　　sleep_ms（500）;
　　// Blonk
　　pio_sm_put_blocking（pio， sm， 0）;
　　sleep_ms（500）;
　　}
　　}
　　上面说到，RP2040有两个PIO，每个PIO块有四个状态机。每个PIO块有一个32槽的指令内存，对块中的4个状态机都是可以看出的。在任何状态运行程序之前，将程序加载到内存中。
　　指令有32条，这可能不是很多，但可以充分了解PIO指令集的特性，它非常密集。的pio/uart_tx示例说明。状态也有两种方式来自其他来源的指令——直接来自FIFOs——在RP2040数据表中可以阅读到有关这些指令的所有信息。
　　输入程序被加载，我们就找到一个运行我们的状态机并告诉它们的程序。我们可以命令多个状态机来运行一个。同样，可以指示每个状态机运行的不同的，它们可以同时实时动态内存。
　　上面的构建的状态机输出数据到PICO上的LED上，可以很明显的看到。此时
　　，状态机是自动运行的。状态机将立即停止，因为它正在等待TX FIFO中的数据，而我们处理器可以使用pio_sm_put_blocking（）函数将数据直接推入状态机的TX FIFO。（_blocking，因为当TX这个FIFO满的时候，函数处理器停止。）写入1会打开LED，写入0会关闭LED
　　下面写cmake文件
　　现在有两个文本文件，名称以，pio和.c结尾，但它们并没有给我们带来好处。一个CMake描述了这些是如何构建文件一个二进制文件，适合加载到你的Raspberry Pi Pico或其他基于rp2040的板。
　　add_executable（hello_pio）
　　pico_generate_pio_header（hello_pio ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/hello.pio）
　　target_sources（hello_pio PRIVATE hello.c）
　　target_link_libraries（hello_pio PRIVATE
　　pico_stdlib
　　hardware_pio
　　）
　　pico_add_extra_outputs（hello_pio）
　　# add url via pico_set_program_url
　　example_auto_set_url（hello_pio）
　　add_executable（）：声明我们正在构建一个名为hello_pio的程序
　　pico_generate_pio_header（）：声明我们有一个PIO程序，hello.pio，我们希望将其构建成C头文件中与我们的程序一起使用
　　target_sources（）：过去代码hello_pio程序的源文件。在本示例中，只有一个C文件。
　　target_link_libraries（）：确保我们的是使用PIO硬件API程序构建的，这样我们就可以调用类似的函数在C文件中的pio_add_program（）。
　　pico_add_extra_outputs（）：默认情况下，我们只获得一个.elf文件作为我们的应用程序的构建输出。 在这里，我们声明我们也需要额外的构建格式，比如一个.uf2文件，可以直接拖到USB连接的树莓派Pico上。
　　然后通过以下命令来构建程序
　　mkdir build
　　cd build
　　cmake 。。
　　make