Pico2-ICE FPGA开发板的应用示例

以下文章来源于OpenFPGA，作者碎碎思

FPGA 和 MCU 结合的开发板不多，而 Pico2‑ICE 则把小巧、灵活和易上手完美结合。搭载 RP2350 双核 RISC-V MCU + Lattice iCE40UP5K FPGA，配合官方 SDK，你可以一步步跑通各种示例，从 LED 到 VGA，再到 MCU 与 FPGA 协作应用。

下面就来详细看看 官方 SDK 的实际历程。

官方历程地址：

https://github.com/tinyvision-ai-inc/pico2-ice

零、硬件

硬件开源地址（暂无Pico2）：

https://github.com/tinyvision-ai-inc/pico-ice

https://pico2-ice.tinyvision.ai/

一、准备开发环境

克隆 SDK 仓库

gitclonehttps://github.com/tinyvision-ai-inc/pico-ice-sdk.git
cdpico-ice-sdk
git submodule update --init

选择目标板

官方 SDK 支持 pico_ice 和 pico2_ice，构建时通过 cmake 指定：

mkdir build &&cdbuild
cmake -DPICO_BOARD=pico2_ice ..

编译示例

make -j8

生成 .uf2 文件后，直接拖入 Pico2-ICE 板子，即可烧录。

类比：就像拿到房子钥匙后，把家具和灯都搬进去。

二、LED 闪烁示例：FPGA 入门

进入 examples/led_blink，这是最基础的 FPGA 示例。

核心 Verilog：

module top(
  input clk,
  output reg led
);
  reg [23:0] counter;
  always @(posedge clk) begin
    counter <= counter + 1;
        if(counter == 24'd0)
            led <= ~led;
    end
endmodule

操作历程：

编译生成 bitstream。

用 MicroPython 或 TinyUF2 拖拽烧写到 FPGA。

上板观察 LED 闪烁。

小结：让新手从零感受 FPGA 的硬件逻辑跑起来的过程。

三、串口回环示例：MCU 与 FPGA 协作

进入 examples/pico_usb_uart：

历程步骤：

MCU 通过 USB‑CDC 接口收数据。

MCU 将数据通过 SPI 或内存共享传给 FPGA。

FPGA 将数据原样送回 MCU。

Python 演示代码：

import serial

ser = serial.Serial('COM3', 115200)
ser.write(b"Hello Pico2-ICE")
print(ser.read(16)) # 接收 FPGA 回传的数据

功能效果：发送一句话，立即被回显，验证 MCU FPGA 桥接逻辑。

四、VGA 彩条示例：FPGA 直接驱动外设

在 examples/vga_colorbar：

历程步骤：

FPGA 生成行列计数信号。

根据计数输出 RGB 信号。

连接 VGA 显示器即可看到彩条画面。

简化 Verilog：

always @(posedge clk) begin
 if(hcount == HMAX) begin
    hcount <= 0;
        if(vcount == VMAX) vcount <= 0;
        else vcount <= vcount + 1;
    end else begin
        hcount <= hcount + 1;
    end
end

五、MicroPython 控制 FPGA

官方 SDK 提供 examples/micropython_fpga，使用 MicroPython 调用 ice 模块加载 bitstream：

from machine import Pin
import ice

fpga = ice.fpga(cdone=Pin(40), clock=Pin(21), creset=Pin(31),
        cram_cs=Pin(5), cram_mosi=Pin(4), cram_sck=Pin(6), frequency=48)
with open("bitstream.bin","br") as f:
  fpga.start()
  fpga.cram(f)

操作历程：

通过 Python 打开 bitstream。

FPGA 开始加载。

加载完成后可直接执行逻辑。

六、USB‑SPI 示例：外部数据桥接

在 examples/pico_usb_spi，可以把 USB 数据通过 SPI 传给 FPGA 内部模块，支持 SRAM、Flash 操作。

历程步骤：

MCU 收到 USB 命令。

FPGA 接收 SPI 数据并写入内部 RAM。

MCU 读取结果，完成回传。

总结

Pico2-ICE + 官方 SDK 的历程，提供了从 硬件跑灯 → MCU FPGA 通信 → 外设驱动 → MicroPython 控制 的完整体验。

新手可以从 LED 和串口回环入手，逐步尝试 VGA 彩条和 MicroPython 控制。老玩家则可以快速验证 FPGA + MCU 协作原型。