20块钱折腾指南：用树莓派Pico自制超低延迟USB MIDI Host盒子，拯救老合成器
玩硬件合成器、电鼓或者老编曲键盘的朋友，大概率都遇到过这个痛点：
手里有一些只带 5-pin MIDI 物理接口的老琴或音源，还有一堆只有 USB 接口的现代 MIDI 键盘/控制器（比如 Korg nanoKEY、LPD8 等）。想让它们不经过电脑直接互连？你必须要有一个 USB MIDI Host 盒子。
去网上搜一下，商业成品的 MIDI Host 盒子动辄两三百，某些大牌甚至要五六百。其实，利用树莓派 Pico（RP2040），我们完全可以自己手搓一个。成本只要 20 块钱左右，而且得益于 MCU 的“裸机（Bare Metal）”运行特性，它的延迟和抖动（Jitter）甚至比运行 Linux 系统的普通树莓派（如 Pi 4 或 Pi Zero）还要低，实现微秒级的近乎零延迟响应。
今天就手把手带大家把这个盒子做出来，包含固件烧录和硬件接线。
为什么选择树莓派 Pico（RP2040）？
很多人第一反应是用树莓派 Zero W 来做。但实际上，普通树莓派运行的是 Linux 系统，系统后台的任务调度会给 USB 和串口传输带来微小的延迟和抖动，而且每次开机都要等上半分钟。
树莓派 Pico 采用的是 RP2040 芯片：
- 即开即用：通电瞬间启动，不需要等待系统引导。
- 超低延迟：硬件级 TinyUSB 协议栈，直接处理 USB 封包并转换为串口 MIDI 数据，延迟通常在 1 毫秒以下。
- 成本极低：一片 Pico 开发板在淘宝只要十几块钱。
准备工具与配件
- 树莓派 Pico 开发板（带排针或邮票孔均可，建议选 Type-C 接口的版本，方便接线）。
- TTL 转 MIDI 模块（强烈建议买成品模块，几块钱一个，自带光耦隔离。如果自己用 6N138 光耦和电阻手搭电路容易翻车）。
- USB OTG 转接线（用于连接你的 USB MIDI 键盘，如果是 Pico 的 Micro-USB 接口就买 Micro-USB 转 USB-A 母口；如果是 Type-C 就买 Type-C 转 USB-A 母口）。
- 5V 供电线 / 电源。
- 面包板及杜邦线（免焊接测试用，后期稳定了可以用万能板焊接）。
第一步：固件烧录（免开发环境，有手就行）
我们使用开源社区非常成熟的 pico-usb-midi-processor 固件。这个固件完美实现了 USB Host 到 5-pin DIN MIDI 的双向透明传输。
- 下载固件：
访问 GitHub 搜索rppicomidi/pico-usb-midi-processor，在 Releases 页面下载最新版的.uf2固件文件（例如pico_usb_midi_processor.uf2）。 - 进入烧录模式：
按住树莓派 Pico 板子上的 BOOTSEL 按键不放，用数据线将 Pico 连接到电脑，然后松开按键。 - 拖拽烧录：
此时电脑上会弹出一个名为RPI-RP2的 U 盘盘符。将刚刚下载的.uf2文件直接拖入该 U 盘中。 - 烧录完成：
写入完成后，Pico 会自动重启，U 盘盘符消失。此时固件已经运行，Pico 已经变成了一个标准的 USB MIDI Host 处理器。
第二步：硬件接线
硬件连接的核心是把 Pico 的硬件串口（UART）与 MIDI 模块连接。Pico 默认的 UART0 引脚为：
- GPIO 0 (Pin 1) -> TX (发送)
- GPIO 1 (Pin 2) -> RX (接收)
1. 供电说明（避坑重点）
当 Pico 作为 USB Host 时，它需要向外接的 USB MIDI 键盘供电（5V）。因此，我们不能简单地通过电脑给 Pico 供电。
最简单的供电方案：使用一个 Micro-USB/Type-C 的一分二 OTG 线（带供电输入），或者将 5V 电源直接接入 Pico 的 VBUS 引脚（Pin 40） 和 GND。这样既能保证 Pico 正常工作，也能给外接的 MIDI 键盘提供足够的 5V 电流。
2. 接线图
将 Pico 与 TTL 转 MIDI 模块按如下方式连接：
| 树莓派 Pico 引脚 | TTL 转 MIDI 模块引脚 | 说明 |
|---|---|---|
| VBUS (Pin 40) | VCC (5V) | 给 MIDI 模块及光耦供电 |
| GND (Pin 3/8/38等) | GND | 共地 |
| GPIO 0 (Pin 1 / TX) | RX (或 IN) | Pico 发送 MIDI 数据到 MIDI OUT 口 |
| GPIO 1 (Pin 2 / RX) | TX (或 OUT) | Pico 接收来自 MIDI IN 口的数据 |
注意：市面上一些 TTL 转 MIDI 模块的丝印可能存在标反的情况（例如模块上的 TX 应该接 Pico 的 RX）。如果接好后发现无法通信，可以尝试将 TX/RX 对调一下。
第三步：连接与测试
一切连接完毕后，我们就可以进行实测了：
- 用 5-pin MIDI 线将 MIDI 模块的 OUT 口连接到你的合成器、音源或声卡的 MIDI IN 口。
- 将 USB OTG 线插入 Pico，另一端接入你的 USB MIDI 键盘。
- 给 Pico 通电（接入 5V 电源）。此时 USB MIDI 键盘应该会被点亮。
- 弹奏 USB MIDI 键盘，合成器应该会立刻发出声音！
由于 RP2040 运行在 133MHz，处理 MIDI 数据（波特率 31250）简直是杀鸡用牛刀。实测无论你弹奏多快的琶音，或者发送大量的表情控制轮（CC 信号）和独占信息（SysEx），都完全不会出现卡顿或音符丢失。
进阶：做个漂亮的外壳
如果你有 3D 打印机，可以在 Thingiverse 上搜索 "Raspberry Pi Pico case"，下载并打印一个精美的小盒子，把 Pico、MIDI 接口、OTG 转接线全部收纳进去。一个极简、稳定、微秒级延迟的专业级 USB MIDI Host 盒子就彻底完工了。相比市售几百块的产品，自己动手不仅省钱，而且成就感爆棚！