在这篇教程中，我们看到的代码看起来与其他的部分的代码非常不同。那是因为我们大多数时候不得不在 MCU 的底层处理事情。大多数时候，MicroPython 可以隐藏很多在微控制器上工作的复杂性。
当我们 print 的时候，我们不必担心微控制器存储字母的方式，或它们被发送到串行终端的格式，或串行终端所接受的时钟周期的数量。这些都是在后台处理的。然而，当我们进入可编程输入和输出时，我们需要在更低的层次上处理这些逻辑。
我们将简要介绍 PIO，并介绍一些高级主题，以便你了解正在发生的事情，并希望了解 Pico 上的 PIO 相对于其他微控制器是如何突显优势的。但是，理解创建 PIO 程序所需的所有低级数据操作需要花时间来完全理解，所以如果它看起来有点不透明也不用担心。如果你对处理这种低级编程感兴趣，那么我们将帮助你入门。如果你更感兴趣的是在更高的层次上工作，而宁愿把低层次的争论留给其他人，我们将向你展示如何使用 PIO 程序。
数据输入和数据输出,树莓派 Pico 不仅支持 SPI 和 I2C 控制器发送数据。它还有自己的特殊协议：可编程 IO。让我们看一个例子>
这些方法实际上是运行在 PIO 状态机上的小程序，且在不断循环。例如，led_half_brightness 会不断地打开和关闭 LED，这样 LED 就会有一半的时间是关闭的，一半的时间是打开的。led_full_brightness 将类似地循环，但由于惟一的指令是打开 LED，这实际上并没有改变任何东西。
这里稍微有点不寻常的是 led_quarter_brightness。每个 PIO 指令只需要运行一个时钟周期。这可以用下面一行来实现>
参数如下:
– 状态机器编号
– PIO 程序加载
– 频率
– 状态机器操纵的 GPIO 引脚,还有一些额外的参数，你会在其他程序中看到，我们这里不需要。一旦创建了状态机，就可以使用 active 方法启动和停止状态机，1 表示启动，0 表示停止。
在我们的循环中，我们循环三个不同的状态机。
一个真实的例子,让我们通过一个实际示例来看看使用 PIO 的方法。WS2812B LED 灯条是一种包含三个 LED和一个小型微控制器的灯组。它们由一根数据线控制，带有计时相关协议。
LED 的接线很简单，可能有一个插座，可以把头部电线推进去，或者你可能需要自己焊接它们。
你需要注意的是从 Pico 上的 5V 引脚获得的功率是有限的，如果无限扩展这个灯条，则需要额外给灯条供电。 
现在我们已经把灯条和 Pico 连接好了，让我们看看如何用 PIO 来控制它>
它的基本逻辑是每秒发送 800,000 位数据。每一位数据都是一个脉冲——一个短脉冲表示 0，一个长脉冲表示 1。这个程序和我们之前的 程序之间的一个很大的区别是，MicroPython 需要能够向这个程序发送数据 PIO 的程序。
数据进入状态机有两个阶段。第一个是称为先进先出的内存。这是我们的主 Python 程序发送数据到的地方。第二个是输出移位寄存器。这就是 out 指令获取数据的地方。两者通过拉指令连接，拉指令从 FIFO 获取数据并将其放在 OSR 中。然而，由于我们的程序设置了启用 autopull 的阈值为 24，所以每次我们从 OSR 读取 24 位时，它将从 FIFO 重新加载指令 out 从 OSR 中获取一位数据，并将其放入名为 x 的变量中。
jmp 指令告诉代码直接移动到特定的标签，但是它可以有一个条件。指令 jmp 告诉代码，如果 x 的值为 0，则移动到 do_zero。
这里我们一直忽略的一个方面是 .side 位。它们与 set 类似，但它们与另一条指令同时发生。这意味着 out 发生时，.side 设置侧集引脚的值为 0。
哇，对于这么小的一个程序来说，这实在是太多了。现在我们已经激活了它，让我们看看如何使用它。下面的代码需要在程序中位于上述代码之下，以便将数据发送到 PIO 程序。
在这里，我们跟踪一个名为 ar 的数组，它保存了我们希望 LED 拥有的数据。数组中的每个数字都包含了一盏灯上所有三种颜色的数据。格式有点奇怪，因为它是二进制的。使用 PIO 的一个问题是，你经常需要处理单个数据位。每一位数据 都是 1 或 0，数字可以通过这种方式建立，所以以 10 为基数的 2 就是二进制的 10。以 10 为基数的 3 在二进制中等于 11。二进制数的 8 位中最大的数是 11111111，或者以 10 为基数的 255。我们不会在这里深入讨论二进制。让人更困惑的是，我们实际上把三个数字存储在一个数字中。这是因为在 MicroPython 中，整数存储在 32 位，但每个数字只需要 8 位。最后还有一点空闲空间，因为我们只需要 24 位，不过没关系。
前八位是蓝色，后八位是红色，最后八位是绿色。8 位最多可以存储 255 个数字，所以每个 LED 都有 255 个亮度级别。我们可以使用移位运算符 << 来实现这一点。这将在一个数字的末尾加上一 定数量的 0，所以如果我们想让 LED 的红色、绿色和蓝色亮度达到 1 级，我们将每个值都设为 1，然后将它们移动到合适的位数。对于绿色，我们有>
对于红色，我们有>
对于蓝色，我们根本不需要移位位，所以我们只有 1。如果我们把所有这些加在一起， 我们得到以下>
最右边的八位是蓝色的，接下来的八位是红色的，最左边的八位是绿色的。最后一点可能看起来有点令人困惑的是这行>
这创建了一个数组，第一个值是 I，然后每个 LED 都是 0。在开头有一个I的原因是它告诉 MicroPython 我们使用的是一系列 32 位的值。但是，对于每个值，我们只需要将 24 位发送给 PIO，所以我们告诉 put 命令删除 8 位>
相关说明,PIO 状态机使用的语言非常简洁，所以只有少量的指令。除了我们已经看过的，你还可以使用：
in：移动 1 到 32 位到状态机）与out类似，但相反）。
push：将数据发送到连接状态机和主存的内存中 MicroPython 程序。
pull：从连接状态机和主存的内存块中获取数据 MicroPython 程序。这里我们没有使用它，因为通过在程序中包含 autopull=True，当我们使用 out 时，会自动发生这种情况。
mov：在两个位置之间移动数据。
irq：控制中断。如果你需要触发一个特定的东西以在程序的 MicroPython 端运行，就可以使用这些。
wait：暂停直到发生一些事情。
虽然只有少量的指令，但可以实现大量的通信协议。大多数指令都是用于以某种形式移动数据。如果你需要以任何特定的方式准备数据，例如操纵你希望 LED 的颜色，这应该在你的主 MicroPython 程序中完成，而不是在 PIO 程序中。
