最近要研制一个高速扫描系统，用于大脑神经元电压探针ASAP5高速成像，需要用到10MHz时序脉冲信号，首先想到单片机，比用数字电路芯片要灵活啊。比如RP2040就有强大的PIO，实现几十MHz的时序脉冲都不成问题。不过看起来PIO坑还是有点多，暂时还顾不过来。后来测试了Ardunio IDE下编程，直接写数字口，用标准的digitalWrite，只能达到1MHz多一点。

后来参考网上资料，尝试改用gpio_put写数字口，发现速度超快，数字口输出脉冲可达100MHz（使用for循环超过20MHz），如果设置超频时钟，频率能更高。该方案实现起来很简单，几乎不增加软件学习成本，RP2040价格可以低至几元一片，能灵活产生高达几十MHz的简单高频信号，或复杂一些的时序脉冲信号。

下面是一个例程，在Ardunio IDE里面直接编译上传就可以，单片机连电脑的说明见我以前的帖子。程序设置2口为中断口，每收到一个正脉冲就触发4、5、6口产生16.67MHz脉冲，数字口7的gpio_put是拿来耗时间调整频率的，也可以用其他代码来调延时。较长延时则可以用标准delayMicroseconds、sleep等函数。例程中使用了for循环，速度会降低，没有for循环的情况下直接反复设置高低电平才能达到最高速度，例程中串口显示是调试用的，真正使用时要关掉。

后期改进代码使用多通道设置函数，如gpio_init_mask、gpio_put_all，可以达到多通道信号完全同步。实测发现，脉冲时序精度还是很高的，没有明显跳动，但是中断响应需要1us时间，且有4-5ns的跳动。要实现对外部脉冲的高速响应，可能就要用到PIO编程了。

#define delay_8ns __asm__("nop");

#define delay_16ns delay_8ns delay_8ns

long i;

void gpio2_callback(uint gpio, uint32_t events)

{

Serial.println("Test");

for(i=0;i<10000000;i++)

{

gpio_put(4, 1);

gpio_put(5, 1);

gpio_put(6, 1);

gpio_put(7, 1);

//delay_8ns;

gpio_put(4, 0);

gpio_put(5, 0);

gpio_put(6, 0);

//gpio_put(7, 0);

//delay_8ns;

}

}

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

Serial.begin(115200);

gpio_init(4);

gpio_set_dir(4, GPIO_OUT);

gpio_put(4, 0);

gpio_init(5);

gpio_set_dir(5, GPIO_OUT);

gpio_put(5, 0);

gpio_init(6);

gpio_set_dir(6, GPIO_OUT);

gpio_put(6, 0);

gpio_init(7);

gpio_set_dir(7, GPIO_OUT);

gpio_put(7, 0);

gpio_init(2);

gpio_set_dir(2, GPIO_IN);

gpio_set_function(2, GPIO_FUNC_SIO);

gpio_set_irq_enabled_with_callback(2, GPIO_IRQ_EDGE_RISE, true, &gpio2_callback);

sleep_ms(10);

}

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:

}

优化了一下代码，多通道同步设置：

#define delay_8ns __asm__("nop");

#define delay_40ns delay_8ns delay_8ns delay_8ns delay_8ns delay_8ns

#define delay_80ns delay_40ns delay_40ns

long i;

void gpio2_callback(uint gpio, uint32_t events)

{

    gpio_put_all(255);      //all pins to 1: 11111111, can be 3(00000011) to set pin 0 and 1 to 1

    gpio_put_all(0);        //all pins to 0: 00000000

    gpio_put_all(255);      

    gpio_put_all(0);        

    delay_8ns;      

    gpio_put_all(16);       //set pin 4 to 1, others to 0: 00010000

    gpio_put_all(64);       //set pin 6 to 1, others to 0: 01000000

    gpio_put_all(16);      

    gpio_put_all(0);        //can add more circles

  for(i=0;i<1000;i++)       // for loop is slower

  {

    gpio_put_all(255);      

    gpio_put_all(0);        

  }

}

void setup() {

  gpio_init_mask (255);           //pin 0-7 init: 11111111

  gpio_set_dir_all_bits(255-4);   //pin 0-7 to GPIO_OUT: 11111111, -4 means pin 2 to GPIO_IN

  gpio_pull_down(2);

  gpio_set_irq_enabled_with_callback(2, GPIO_IRQ_EDGE_RISE, true, &gpio2_callback);

  sleep_ms(10);

}

void loop() {

}