はじめに
インターフェース5月号の特集を写経して、Hello, world!をしました。ターゲット環境は雑誌と同じなのですが、ビルド環境が右往左往し、結局WSL2上でUbuntuを動作させました。構築する環境は、Rustの標準ライブラリstdを使った組込みRust開発環境となります。初手がLチカでなく、コンソールHello, Worldになるあたり、これまでのno_std環境とは一線を画します。
環境
| ターゲット | M5Stamp C3U Mate |
|---|---|
| OS | Ubuntu 22.04.2 LTS |
Ubuntu はWindows11のWSL2上で動作させています。
M5Stamp C3U Mate
ターゲットとなるM5Stamp C3U Mateの仕様は以下の通りです。なお、Stamp は大きさが切手サイズということに由来します。
M5Stamp C3U Mate — スイッチサイエンス
| 機能 | パラメータ |
|---|---|
| ESP32-C3 | 32-bit RISC-V シングルコアプロセッサ（動作周波数160 MHz） |
| ストレージ | 384 KB ROM、400 KB SRAM、8 KB RTC SRAM、4 MBフラッシュ |
| Wi-Fi | 2.4 GHz（20 MHzおよび40 MHzチャンネル幅に両対応）、IEEE 802.11 b/g/n、最大150 Mbpsデータレート |
| Bluetooth | Bluetooth 5、Bluetooth mesh、対応レート125 Kbps/500 Kbps/1 Mbps/2 Mbps |
| 入力 | 5 V @ 500 mA |
| ヒューマンマシンインターフェース（HMI） | 1 x プログラマブル物理ボタン、1 x リセットデバッグボタン、1 x プログラマブルRGB LED（SK6812） |
| USBインターフェース | 1 x USB Type-C x1 |
| アンテナタイプ | 2.4 GHz 3Dアンテナ |
| ペリフェラル | ADC、GPIO、SPI、UART、I2C、I2S、PWM、RMT、DMA、USBシリアルポート、TWAI |
| 14 x I/O | G0、G1、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G18、G19、G20、G21 |
| I/Oピッチ | 2.54 mm |
| 本体重量（1個） | 3.8 g |
| 本体サイズ | 34 x 20 x 4.6 mm |
環境構築
WSLでのUbuntu環境構築
WSL 開発環境の構築メモ - YU2TA7KA's BLOG ～take one step at a time～を参照ください。
必要なパッケージのインストール
# Cバインディング生成用ツールチェーン $ sudo apt install llvm-dev libclang-dev clang # その他必要なパッケージ(FAQより) $ sudo apt install -y curl gcc ninja-build cmake libudev-dev python3 python3-pip libusb-1.0-0 libssl-dev pkg-config libtinfo5
FAQ記載内容より、パッケージを追加しています。
Rustの環境構築
$ curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh $ rustup toolchain install nightly-2022-10-01 $ rustup component add rust-src --toolchain nightly-2022-10-01-x86_64-unknown-linux-gnu
クレートの追加
$ cargo install ldproxy $ cargo install cargo-espflash
WSLでのUSBデバイス接続の環境設定
RustでLチカしてみた – JL1NIE Blog
USB デバイスを接続する | Microsoft Learn
を参考にさせていただきました。
WindowsにUSBIPD-WIN プロジェクトをインストールします
Releases · dorssel/usbipd-win · GitHubより、usbipd-win_2.4.1.msiをダウンロードして、インストールします。
LinuxにUSBIPツールとハードウェアデータベースをインストールします
$ sudo apt install linux-tools-generic hwdata $ sudo update-alternatives --install /usr/local/bin/usbip usbip /usr/lib/linux-tools/*-generic/usbip 20
udev設定によりパーミッションを設定します
以下2つのファイル(99-esp32c3.rules, wsl.conf)を作成します。
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="303a", ATTRS{idProduct}=="1001", MODE="0666"
SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="303a", GROUP="plugdev", MODE="0666"
[boot] command="service udev start"
ファイルを作成したら、wslを再起動し設定を反映させます。
> wsl --shutdown > wsl
以上でWSLからUSBデバイスを接続する準備ができました。
USB デバイスを接続します
Windwos(PowerShell)側で接続デバイスをWSLへアタッチします。
>usbipd wsl list BUSID VID:PID DEVICE STATE 1-3 303a:1001 USB Serial Device (COM4), USB JTAG/serial debug unit Not attached >usbipd wsl attach --busid 1-3
busidはlistコマンドで確認したものを読み替えて設定してください。
Ubuntu側でデバイスが接続できたことを確認します。
$ lsusb
Bus 001 Device 004: ID 303a:1001 Espressif USB JTAG/serial debug unit
以上でビルドに必要な環境構築が完了しました。
hello_c3のビルド
github.com
上記著者(tomoyuki-nakabayashi さん)のリポジトリより、コードをクローンし、ビルドします。
$ git clone https://github.com/tomoyuki-nakabayashi/interface202305-c3-std-rust.git $ cd interface202305-c3-std-rust/hello_c3/ $ cargo espflash --release --monitor New version of cargo-espflash is available: v2.0.0-rc.3 Serial port: /dev/ttyACM0 Connecting... Compiling hello_c3 v0.1.0 (/home/yu2ta7ka/Rust/test/interface202305-c3-std-rust/hello_c3) Building [=======================> ] 231/232: hello_c3(bin) Finished release [optimized] target(s) in 0.10s Chip type: ESP32-C3 (revision 3) Crystal frequency: 40MHz Flash size: 4MB Features: WiFi MAC address: 60:55:f9:57:af:50 App/part. size: 345872/1048576 bytes, 32.98% [00:00:00] ######################################## 12/12 segment 0x0 [00:00:00] ######################################## 1/1 segment 0x8000 [00:00:04] ######################################## 189/189 segment 0x10000 Flashing has completed! Commands: CTRL+R Reset chip CTRL+C Exit ESP-ROM:esp32c3-api1-20210207 Build:Feb 7 2021 rst:0x15 (USB_UART_CHIP_RESET),boot:0xc (SPI_FAST_FLASH_BOOT) Saved PC:0x4004c516 0x4004c516 - chip726_phyrom_version_num at ??:?? SPIWP:0xee mode:DIO, clock div:1 load:0x3fcd6100,len:0x16bc load:0x403ce000,len:0x930 0x403ce000 - _coredump_iram_end at ??:?? load:0x403d0000,len:0x2d28 0x403d0000 - _coredump_iram_end at ??:?? SHA-256 comparison failed: Calculated: e0864179295788a9ce29d422d34452ba10da5c63d9e870f4a384c1a600fd027d Expected: 67a0f3ec8f4ca3d7aca23d343e272c0c7cdb5e859bb472b6092704e126dac6be Attempting to boot anyway... entry 0x403ce000 0x403ce000 - _coredump_iram_end at ??:?? I (43) boot: ESP-IDF v4.4.1-dirty 2nd stage bootloader I (43) boot: compile time 21:31:25 I (43) boot: chip revision: 3 I (45) boot.esp32c3: SPI Speed : 80MHz I (50) boot.esp32c3: SPI Mode : DIO I (54) boot.esp32c3: SPI Flash Size : 4MB I (59) boot: Enabling RNG early entropy source... I (65) boot: Partition Table: I (68) boot: ## Label Usage Type ST Offset Length I (75) boot: 0 nvs WiFi data 01 02 00009000 00006000 I (83) boot: 1 phy_init RF data 01 01 0000f000 00001000 I (90) boot: 2 factory factory app 00 00 00010000 00100000 I (98) boot: End of partition table I (102) boot_comm: chip revision: 3, min. application chip revision: 0 I (109) esp_image: segment 0: paddr=00010020 vaddr=3c040020 size=0f280h ( 62080) map I (127) esp_image: segment 1: paddr=0001f2a8 vaddr=3fc89a00 size=00d70h ( 3440) load I (128) esp_image: segment 2: paddr=00020020 vaddr=42000020 size=3a528h (238888) map I (172) esp_image: segment 3: paddr=0005a550 vaddr=3fc8a770 size=00794h ( 1940) load I (173) esp_image: segment 4: paddr=0005acec vaddr=40380000 size=099e0h ( 39392) load I (185) esp_image: segment 5: paddr=000646d4 vaddr=50000010 size=00010h ( 16) load I (189) boot: Loaded app from partition at offset 0x10000 I (192) boot: Disabling RNG early entropy source... I (209) cpu_start: Pro cpu up. I (217) cpu_start: Pro cpu start user code I (217) cpu_start: cpu freq: 160000000 I (217) cpu_start: Application information: I (220) cpu_start: Project name: libespidf I (225) cpu_start: App version: 1 I (230) cpu_start: Compile time: May 3 2023 21:31:15 I (236) cpu_start: ELF file SHA256: 0000000000000000... I (242) cpu_start: ESP-IDF: v4.4.1-dirty I (247) heap_init: Initializing. RAM available for dynamic allocation: I (254) heap_init: At 3FC8BE30 len 000341D0 (208 KiB): DRAM I (261) heap_init: At 3FCC0000 len 0001F060 (124 KiB): STACK/DRAM I (267) heap_init: At 50000020 len 00001FE0 (7 KiB): RTCRAM I (274) spi_flash: detected chip: generic I (278) spi_flash: flash io: dio I (283) sleep: Configure to isolate all GPIO pins in sleep state I (289) sleep: Enable automatic switching of GPIO sleep configuration I (296) cpu_start: Starting scheduler. Hello, world!
無事にHello, world! できました！
トラブルシューティング
ここまでで、エラーなくHello, world! する手順を示しました。しかし、私が行ったときはいろいろトラブルがありましたので、以下参考として記します。
ビルドに時間がかかる。
エラーでは無いのですが、Hello, world! プログラムであっても初回のビルドに時間がかかります。ビルド中はむやみに中断せず、待つようにしましょう。時間がかかる理由は、ESP-IDF(C言語ライブラリ)をインストールしてビルドするなど、stdでHello, world!するためにいろいろやってくれているからです。詳細は特集記事を参照ください。
ラズベリーパイ4だとARMCPUのため、ビルドできない。
ビルドはx86_64のアーキテクチャである必要があります。しかし、ラズパイはarmv7アーキテクチャのため、不一致しており、ビルドができません。ビルド試行結果は以下になります。
ラズベリーパイ4での開発環境構築 · Issue #2 · tomoyuki-nakabayashi/interface202305-c3-std-rust · GitHub
udev設定を正しく行う。
udev設定方法を記述しましたが、これを忘れるとビルド後の実行時に「waiting for download」で停止してしまいます。
WSLでの環境構築 No.2 · Issue #4 · tomoyuki-nakabayashi/interface202305-c3-std-rust · GitHub
正誤表 & FAQ
リポジトリに記載されている、正誤表 & FAQも参考になると思います。
interface202305-c3-std-rust/correct.md at main · tomoyuki-nakabayashi/interface202305-c3-std-rust · GitHub
issues
リポジトリに記載されている、issuesも参考になると思います。
Issues · tomoyuki-nakabayashi/interface202305-c3-std-rust · GitHub
おわりに
以上で、Hello, world!完了です。ここがスタート地点で、std環境のクレート利用しつつデバイス制御などもやっていきたいと思います。また、本記事はHello, world!に必要なコマンドを並べた感じになっています。特集記事では、ビルドの裏側やHello, world!コードの解説などもあるので、そちらもご覧いただけると幸いです。
