STM32F4Discovery向けにNuttX(RTOS)をビルドしてみる

2018-03-31

概要

FreeRTOSはみんな使っててつまらないから別のRTOSを使ってみるよ

NuttXについて

NuttX^[1]はPOSIX, ANSI準拠のフリーのRTOSで，いろいろなプラットフォームに対応しています．有名所ではSonyのICレコーダやマルチコプター向けのフライトコントローラPixhawkに採用されていたりします^[2]．

FreeRTOSなどのほとんどのメジャーなRTOSにはシェルは提供されていませんが，NuttXにはNuttShell(nsh)というbashライクな独自のシェルが用意されています．また，ファイルシステムやネットワーク，オーディオ，グラフィクスなどの拡張機能も実装されています．アプリケーションはRTOSのコードと一緒にリンクする必要はなく，別にリンクしたELFの読み込みもサポートしています．もはやふつうのOSと遜色ない機能を持ち合わせています．何にでも使えそうな感じがします．

続きからF4Discovery向けにビルドしていきます．

F4Discovery向けのビルド

基本的に以下のチュートリアルを参考にすればおkですが，メモとして残しておきます． http://nuttx.org/doku.php?id=wiki:getting-started:stm32f4discovery_unix

NuttXをビルドするには，kconfig-frontends をインストールする必要があります．わたしはArchなのでAURで入れました(執筆時点ではそのままではビルドできなかったので，AURのコメント欄にあるパッチを適用しました)．

zipかgit経由でnuttx本体とappsをダウンロードして，nuttx, appsのフォルダを同じディレクトリにつっこみます．

$ ls
apps   nuttx

ビルドに移ります．今回はF4Discoveryを使用し，オンボードのMicroUSB経由でnshをいじることにします．

$ cd nuttx/tools
$ ./configure.sh stm32f4discovery/usbnsh
$ cd ..
$ make

distcleanしろと怒られた場合はnuttxディレクトリで make distclean を実行してから再試行します．

ビルドが完了すると nuttx.hex ファイルがnuttxディレクトリに出力されます．

動作確認

st-flash等で焼きます．

$ st-flash --format ihex write nuttx.hex

F4DiscoveryのMicroUSBポートとPCを接続し，別途モバイルバッテリー等を使用してF4Discoveryに電源を供給します(MicroUSBからは給電されません)． USB CDC-ACMデバイスとして認識されるので，適当なシリアルターミナルを開きます．

$ picocom --b 115200 /dev/ttyACM0

起動まで若干の時間がかかりますが，Enterを何回か押していると反応するはずです．以下の画像のようにシェルとして使用できます．

アプリケーションを試しに入れてみる

いきなり自作のELFを実行というのもアレなので，まず最初のステップとして付属のビルトイン(NuttXと一緒にリンクする)アプリケーションを動かしてみます． appsの中にあるpwmというサンプルを動かしてみます．

ビルトインアプリケーションを入れるには，menuconfigから設定を行うと楽です．

$ make menuconfig

System Type
- STM32 Peripheral Support
  - TIM4 にチェック
- Timer Configuration
  - TIM4 PWM にチェック
  - TIM4 PWM Output Channel を 2 に変更 (ヘッダにCH2しか定義されていないので，他のCHを指定すると失敗する)
Device Drivers
- PWM Driver Support にチェック
Application Configuration
- Examples
  - Pulse width modulation (PWM) example にチェック

また，執筆時点(v7.24)では以下の修正が必要です．バグなのかconfigのどこかが抜けているのかよくわかりませんが，ビルドに失敗します．以下のコードを configs/stm32f4discovery/src/stm32_pwm.c の85行目あたりに書き加えて修正します．

#ifndef OK
#  define OK 0
#endif

make して書き込み，シリアルターミナルを開きます．

nsh> pwm -h

とするとヘルプが表示されます．たとえば

nsh> pwm -d 10 -t 1

を実行すると，基板下部の橙色LEDがDuty比10%で1秒間発光します．

/dev/pwm0 はnsh上から echo で値を書き込むことはできないようです． ioctl でプロパティを操作する必要があるようです．

つぎはなにをしよう

Discoveryでは遊べることに限界があるので，つぎはaitendoのSTM32F103ボード^[3]を使ってSDIOとファイルシステムのテスト，SDに書いたELFの実行あたりをやってみようと思います．