给MicroPython添加RP2040电压调节能力

最近买了几块RP2040-Zero，是Waveshare基于Raspberry Pi Pico设计的一个迷你版本，MCU是RP2040，这个板子比官方Pico还多带了一个WS2812和一个Reset按钮。但我买到的也不是Waveshare官方的，是仿造的更便宜的版本，不过这个不影响功能。

开发板介绍

开发板有两种编程方式，一种方式是官方的C++ SDK，写完代码后用它的toolchain编译好二进制上传到板子，另外一种方式是通过Micropython，如果没有性能和访问底层的要求用Micropython会比较简单，它相当于封装了一层转义，提供Python 3的接口，底层其实也是调用的官方C++ SDK，有点像Arduino的Bootloader的感觉，我们把Micropython固件上传到板子后就能串口来操作了。

超频初测

RP2040搭载双核ARM Cortex-M0+，官方描述的最高运行频率是133MHz，我想看看超频极限，MicroPython官方有一个machine.freq()函数可以调整频率，我简单测试发现在240MHz到250MHz之间就死机了。一般要测试超频，需要在高负载长期运行也稳定不出问题，才能算超频成功，不过这里就简化一下，调整频率后能响应就算OK，看个大概的数值。

初步看这个核的频率可以到240MHz。

电压调节能力

看了Pico官方的SDK文档，发现有个vreg_set_voltage()函数可以调节电压，查看对应的enum，调节范围是从0.85V到1.3V，最小调节单位0.05V，预设是在1.1V。

如果我提高电压，内部晶体管的开关频率更高，理论上核心在高频情况下会更稳定，容易能达更高的超频频率，当然提高电压也会有缺点，功耗会提高、发热更高、和影响寿命，不过我只是好奇实验，在这里不考虑这些缺点。

二次开发MicroPython

我研究了MicroPython本身不支持调节电压，没有相关的函数，于是我二次开发MicroPython，把调节电压的功能加上。我在machine包里，先引入RP2040官方SDK的vreg相关定义（第44行），然后定义了要新加的volt函数（第61行），这个函数接收1个参数用来输入电压值（第129行），最终实现函数逻辑，通过调用底层vreg_set_voltage()来完成设置，代码如下：

添加U盘能力

另外，板载Flash芯片是25Q16，有2MB容量，扣除编译后固件的大小，还有1.6MB左右可以当作用户空间，用来放python代码和数据，MicroPython预设指定了1.4MB，于是也调整了一下，用尽所有空间。以及我定义了MICROPY_HW_USB_MSC，MicroPython会模拟一个FAT文件系统的U盘，可以用电脑自带的explorer或者手机自带的文件浏览器，来操作Flash内的用户空间，不需要每次通过Thonny之类的IDE来更新和上传代码。

测试结果

编译后，上传固件到板子开始测试。

通过machine.volt()来设置电压，设置最高的1.3V，实测超频极限能到260MHz-270MHz之间。

相反如果设置低电压0.9V，超频极限能到160MHz-170MHz之间（如果设置最低0.85V，直接死机）。

所以理论上，如果在嵌入式设备上使用，可以通过降低电压来更省电，提高电池使用时长，不过我这里只是测试了个大概，没有真正跑稳定性，建议大家如果要降低电压使用，需要测试好稳定性满足需求。

U盘效果：

大功告成！