mbed-nucleo-f401re-offline-works

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1 STM32-NUCLEO 向けオフライン作業ひととおりやってみました mbed 祭り 春の大阪

2 重い腰を上げてやっと mbed に対応に乗り出した ST mbed 対応は 数年前から 下で進めていた STM32 マイコンエコシステムのリニューアルの一部という位置付けです 実際に対応されたものが出てくると どう使っていけるか? というところで悩んでいます 導き出したひとつの答えと それをもとにした作業の中で いちユーザーとして体験 会得した事柄をご紹介したいと思います 話のタネは mbed SDK を使って何かをつくった というよりも 設定を調整して mbed SDK ライブラリをビルドした事例 開発環境エクスポート形式の追加など STM32-NUCLEO を mbed のプラットフォームとして使ってもらうためのオフライン作業結果です 2 自己紹介 矢郷洋一 ( やごうひろかず ) ST マイクロエレクトロニクス ( 株 ) マイクロコントローラ製品部 ST 製マイコン製品の技術サポート 邦訳マニュアルの校正をしています といってもマイコン担当部署に異動してからまだ 3 年目です 経験豊富な マイコンマスター たちに圧倒されながら腕を磨く日々です 以前は テレビ放送受信機向けアプリケーションプロセッサの分野で似た仕事をしていました

3 Software STM32 Ecosystem: News summary Tools (IAR, Keil, ) ST Tools (MicroXplorer STMStudio..) Free and open source IDE STM32 CubeMX mbed mbed.org 3 Firmware USB Lib STM32F4 USB Lib STM32F0 STM32Cube Middleware Mbed core Hardware Std Lib STM32F4 Discovery Kit F4 Std Lib STM32F0 Discovery Kit F0 STM32Cube HAL Nucleo Boards All STM32 covered Beyond STM New elements

4 mbed 対応プラットフォーム 4 STM32-NUCLEO 基板 Arduino header Morpho header 基板ピン互換

5 NUCLEO Arduino Headers 5 (Arduino UNO R3 互換ピンヘッダ ) この 3 つ PWM だけ割り当てられている Timer ペリフェラルが基板ごとに異なります

6 NUCLEO シリーズ 6 Cortex-M4 F401: 消費電 と性能のバランスが現時点で一番いい Cortex-M4 Cortex-M3 F1: 最古のSTM32マイコンシリーズ Cortex-M0 F0: 小さめな STM32 マイコン L1: 当時低消費電 途に設計された STM32 マイコン F0: 低価格 L0: 低消費電 Cortex-M0+ Cortex-M3 念願の Cortex-M0+ 搭載 STM32 マイコン L1 シリーズに対する製品フィードバックをもとにして低消費電 をテーマに設計

7 mbed どう使えるだろうか? 7 mbed SDK はマイコンファームウェア開発の敷居を下げるという特 があるので : 平常業務でのソフトウェアプラットフォームとして使えないか? デモ環境の構築 トラブルシューティング時の再現環境の構築に役 ちそう ==> ブレークポイントを張りたい デバッガを使えるようにしたい マスマーケットに使えそう? ==> LPCXpresso IDE のような無償 IDE があるといいなあ そういえば事業本部が無償 IDE として CooCox CoIDE というのを紹介してたな

8 オフラインコンパイル デバッグ 8 現時点の mbed クラウド開発環境では NUCLEO 向けにオンライン IDE から Keil-uVision プロジェクト形式で export 可能 export するとコンパイル済の mbed SDK ライブラリとアプリケーションのソースファイル main.cpp がローカル PC にダウンロードされるので Nucleo_blink_led/ サンプル +NUCLEO-F401RE でやってみたところ 事につまづく export される mbed SDK ライブラリはハードウェア FPU 設定 = 無効 設定でコンパイル済なのに export される uvision プロジェクトオプションがハードウェア FPU 設定 = " 有効 " になっている main.cpp: ハードウェア FPU 使用でコンパイルされる mbed SDK ライブラリ : ハードウェア FPU 非使用でコンパイル済 SystemInit() 実 後も CPACR レジスタが 0 のまま main.cpp で wait(0.2) のような浮動小数点を取り扱う個所で Floating-point instruction 実 時に Hard-fault 例外が起きる

9 対処 9 ひとまず uvision のプロジェクトオプションを調整 [Porject] [Options for Target ] [Target] タブ Floating Point Hardware = Not Used Hard FPU を使えるようにしたいんですけどー と言われたらどうしよう

10 mbed SDK フルビルドにチャレンジ 10 必要なもの Python ==> をインストール C: Python27; を環境変数 PATH に追加 mbed master ブランチ ==>.zip mbed-master/workspace_tools/private_settings.py ==> を参考に追加 達成目標 ハードウェア FPU = 有効 設定で mbed SDK ライブラリを NUCLEO-F401RE 向けにビルドする 課題 どうやれば ハードウェア FPU = 有効 設定になるんだろう? SystemInit() から地道に遡る

11 mbed SDK フルビルドにチャレンジ 11 編集が必要なファイル : mbed-master/workspace_tools/targets.py [workspace_tools/targets.py]: class NUCLEO_F401RE(Targets): self.core = Cortex-M4 ==> Cortex-M4F に変更 この変更が workspace_tools/toolchains/ init.py に影響する [workspace_tools/toolchains/ init.py]: class mbedtoolchain:... CORTEX_SYMBOLS = { } "Cortex-M4" : [" CORTEX_M4", "ARM_MATH_CM4"], "Cortex-M4F" : [" CORTEX_M4", "ARM_MATH_CM4", " FPU_PRESENT=1"],

12 mbed SDK フルビルドにチャレンジ 12 ビルド > cd mbed-master workspace_tools > python build.py -t uarm -m NUCLEO_F401RE ビルドした mbed が mbed-master/build/mbed に出 される オンラインコンパイラからエクスポートした mbed/ を mbed-master/build/mbed/ で置き換えて uvision のハードウェア FPU 設定 = 有効 にして Nucleo_blink_led プロジェクトをリビルド うまく動いた

13 対応エクスポート形式 13 (platform example) NUCLEO-F401RE FRDM-KL05Z mbed LPC1768 Keil uvision 4 OK OK OK LPCXpresso N/A N/A OK GCC NG NG OK GCC (GNU) NG OK OK IAR Systems NG NG OK CooCox IDE NG OK NG Codered N/A N/A? OK mbed Online IDE OK OK OK ZIP Archive OK OK OK うーん まずいなあ

14 対応エクスポート形式 14 (platform example) NUCLEO-F401RE FRDM-KL05Z mbed LPC1768 Keil uvision 4 OK OK OK LPCXpresso N/A N/A OK 達成目標 GCC NG NG OK GCC (GNU) NG ==> OK OK OK IAR Systems NG NG OK CooCox IDE NG ==> OK OK NG Codered N/A N/A? OK mbed Online IDE OK OK OK ZIP Archive OK OK OK 無償 IDE が使えた方がいいだろうなあ ターゲットはここだな

15 無償 IDE(CoIDE) への対応にチャレンジ 15 CoIDE には下記の外部ツールチェーンを使ってみます GNU Tools for ARM Embedded Processors (GCC_ARM) そのため CoIDE プロジェクトでこのツールチェーンのコンパイル リンクオプションを設定することになります Makefile があれば容易 必要な作業 : workspace_tools/export/coide.py を編集 workspace_tools/export/gccarm.py も編集 workspace_tools/export/coide_nucleo_f401re.coproj.tmpl を追加 gcc_arm_disco_f407vg.tmpl が既にあるので これをもとに gcc_arm_nucleo_f401re.tmpl をつくる GCC_ARM 形式でエクスポートして Makefile を得る Makefile でコンパイル リンクオプションを把握する 既にある.coproj.tmpl をベースにして XML コードを NUCLEO- F401RE 向けに調整する

16 無償 IDE(CoIDE) への対応にチャレンジ 16 エクスポート Python jinja2 パッケージが必要 インストール後 project.py > cd mbed-master workspace_tools > python project.py -m NUCLEO_F401RE -p 38 -i coide -p 38: テスト番号 38 = [ 38] MBED_10: Hello World main() 実 時に Hello World をシリアル出 した後 LED 点滅 CoIDE v1.7.6 をインストール 外部ツールチェーンの bin/ ディレクトリパスをツールに理解させる CoIDE からターゲットへの接続時に Eclipse 環境で必要なオンチップデバッガの Open-OCD 不要 CoIDE 内蔵デバッガが ST-Link & J-Link に対応している

17 いつかやりたいこと 17 サポート業務で使っているソフトウェア治具の mbed へのポーティング UART Type commands ucjig Parse commands command line interpreter applet applet... applet applet libug + core user codes standard peripheral library CMSIS (for STM32x) hardware

18 以上です 18