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RX72N Envision Kit での開発(その1)

Arduino を使わないという選択

世の中、ほぼ Arduino 一択という状況になってしまったと言っても過言では無いです。
自分が考えるに、良い面と、そうではない面があると思います。

「良い面」は、非常に簡単に言うと、「敷居を極限まで下げた」と言えるのかもしれません。
アプリケーションを作るのに必要な知識だけでマイコンを動かせます。


Arduino は易しいですが、マイコンを独自で動かす事も実はそんなに難しくありません。

実際、「独自」にマイコンを動かして、「main」関数まで来るには、色々と、行わなければならない事や知識が必要です。
Arduino では、これらの知識は「不要」と分類されており、アプリケーションを作るユーザーが考える必要はありません。
※これは、マイコンが違っても、Arduino 環境下では、同じように使う事が出来ます。

Arduino は一応 C++ ですが、元が、AVR と言う 8/16 ビットマイコンからスタートした為、最新の C++ コンパイラを利用できません。
世の中にある、スケッチは、この制限により、C++ とは言えない物が多く、互換性を考えて、今でも、古いスタイルでプログラミングをしています。

自分も昔は、C 言語が主流で、C++ はオマケ程度でしたが、PC でアプリケーションを作るプロジェクトで仕事をした時、C++ を勉強しなおしました。
そこから、数十年、今では、C++ 以外でプログラムを作る事が苦痛になっています。
※ C++ は非常に難しい部分があるので、独学では限界があります、良い師と、時間が必要ですが、最近は、「勉強会」も頻繁に行われており、「学ぶ」には、かなりハードルが下がりました。
また、最高のコンパイラもフリーで利用出来ます。


組み込みマイコンでも、C++ を積極的に使いたいので、国産で、高性能なマイコンを探しました。
ARMが嫌いな訳では無く、単純に、日本人なのに、「わざわざ外国のマイコンを使うのはおかしいだろう」という思いがありました。
昔から、日立は好きで、H8やSHを良く使っていました、しばらくしてルネサスに統合されました。
最近は、RXマイコンを推しているようです、RXマイコンは多分三菱由来のマイコンと思いますが、非常に優れた、マイコンである事が直ぐに判りました。
開発環境も、gcc をサポートしており、十分実用になる事が判りました。

そこから C++ を積極的に利用した組み込みマイコン用フレームワークを整備して、現在に至っています。
※このフレームワークは、いくつかのプロジェクトで利用しています、その関係もあり、ライセンスを MIT にしています。

開発環境の整備

ルネサス社の E2 Studio は、無料版に制限(128Kバイトまでしかバイナリーを作れない)があり、CC-RX コンパイラでは、C++11、C++14, C++17 などの C++ ソースをコンパイルする事が出来ない為、独自にビルドした gcc-6.4.0 を使います。
※ルネサス社は、独自に、gcc-4.8 ベースの開発環境も用意していますが、4.8 系では、C++14, C++17 をコンパイルする事が出来ない。

C++11, C++14, C++17 はそれぞれ、2011 年、2014 年、2017 年に C++ 標準化委員会が策定した仕様を網羅したバージョンです。
年度が更新する(3年毎)度に、より良い機能が使えるようになっており、わざわざ古い仕様の C++ を使う理由は無いと思います。
※ C++17 は 2017 年の仕様です、今は 2020 年なので、ある程度「枯れて」いると言えると思います。

RX72N Envision kit の内蔵 E2-Lite を使って、マイコン内蔵フラッシュプログラムを書き換えするには、Windows 環境が必須となります。

コマンドラインによる開発環境を著しく敬遠する人がいますが、「慣れ」の問題であり、GUI 環境を覚えるよりハードルは低いと思われます。

MSYS2 を利用しています。

gcc のビルドに関しては、hirakuni45 github RX、又は gcc、g++を使ったルネサスRXマイコン開発を参照の事。

Renesas Flash Programmer v3 をインストールしてください。

ソースコードの編集には、VSCode が便利です、馴染みのテキストエディターが無いのなら(あっても)インストールお勧め。
※設定や、使い方は、ぐぐって~

ソースコードの取得

関係フレームワークなど一式を、github からクローンします。
※「D:/Git/RX」にクローンしています。

W10.~ % cd /d/Git
W10./d/Git % git clone git://github.com/hirakuni45/RX.git

他に「boost」が必要です。

W10./d/Git % pacman -S mingw-w64-x86_64-boost

FIRST_sample

FIRST_sample ディレクトリ、RX72N に移動します。

W10./d/Git ~ % cd RX/FIRST_sample
W10./d/Git/RX/FIRST_sample % cd RX72N

ソースコードをビルドします。

W10./d/Git/RX/FIRST_sample/RX72N % make

W10./d/Git/RX/FIRST_sample/RX72N % ls
led_sample.elf  led_sample.lst  led_sample.map  led_sample.mot  Makefile  release

ビルドされた「led_sample.mot」ファイルを、Renesas Flash Programmer で、RX72N Envision kit に書き込みます。

RX72N Envision kit USR LED が 0.25 秒間隔で点滅する。

Flash Programmer v3 の設定

  • PC と RX72N Envision kit の「ECN1」をマイクロUSBで接続します。
  • 電流不足になる場合、外部にACアダプタを接続する必要があります。
  • SW1 の 2 番をOFFにします。
  • 新規プロジェクトを作成し、RX72x を選択します。

  • E2 emulator Lite を選択
  • FINE を選択
  • 1,500,000 bps を選択

  • 供給しない を選択

  • リセット端子をHi-Z を選択

  • 接続出来たら、先ほどビルドしたファイルを選択して、書き込みます。

ソースコードを眺める

ソースコードは、複数のRXマイコン用に実装されており、「SIG_RX72N」が機種依存部分となっています。

#include "common/renesas.hpp"

namespace {

/// ベースクリスタルの定義
/// LED 接続ポートの定義
#if defined(SIG_RX71M)
    typedef device::system_io<12'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORT0, device::bitpos::B7> LED;
#elif defined(SIG_RX72M)
    typedef device::system_io<12'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORT0, device::bitpos::B7> LED;
#elif defined(SIG_RX72N)
    typedef device::system_io<16'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORT4, device::bitpos::B0> LED;
#elif defined(SIG_RX64M)
    typedef device::system_io<12'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORT0, device::bitpos::B7> LED;
#elif defined(SIG_RX65N)
    typedef device::system_io<12'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORT7, device::bitpos::B0> LED;
#elif defined(SIG_RX63T)
    typedef device::system_io<12'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORTB, device::bitpos::B7> LED;
#elif defined(SIG_RX24T)
    typedef device::system_io<10'000'000, 80'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORT0, device::bitpos::B0> LED;
#elif defined(SIG_RX66T)
    typedef device::system_io<10'000'000, 160'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORT0, device::bitpos::B0> LED;
#elif defined(SIG_RX72T)
    typedef device::system_io<8'000'000, 192'000'000> SYSTEM_IO;
    typedef device::PORT<device::PORT0, device::bitpos::B1> LED;
#endif
}

int main(int argc, char** argv);

int main(int argc, char** argv)
{
    SYSTEM_IO::setup_system_clock();

    LED::OUTPUT();  // LED ポートを出力に設定

    while(1) {
        utils::delay::milli_second(250);
        LED::P = 0;
        utils::delay::milli_second(250);
        LED::P = 1;
    }
}

RX マイコンは、内部にクロックジェネレータがあり、起動した場合には、内部の発信器で、最低限の状態で起動します。
そこで、RX72N の動作を最高性能に切り替える為、フレームワークの助けを借ります。

    SYSTEM_IO::setup_system_clock();

この API を呼ぶ事で、RX72N は最大の 240MHz で動作します。

「SYSTEM_IO」は、以下のように定義されており、外部 16MHz のクリスタルを接続している設定です。

    typedef device::system_io<16'000'000> SYSTEM_IO;

240MHz の指定は、Makefile でされており、ソースをコンパイルする時に、定数を指定しています。
※「F_ICLK」の値

USER_DEFS   =   SIG_RX72N \
                F_ICLK=240000000 \
                F_PCLKA=120000000 F_PCLKB=60000000 F_PCLKC=60000000 F_PCLKD=60000000 \
                F_FCLK=60000000 F_BCLK=120000000

※これらの定数を使って、内部で、クロックジェネレータの設定を自動で行います。
※詳しくは、system_io.hppを参照の事。

LED の定義では、PORT テンプレートクラスにより、1ビットのポートとしています。
※この場合、PORT4 の B0 で、ボード上のユーザーLEDに接続されています。

    typedef device::PORT<device::PORT4, device::bitpos::B0> LED;

LED ポートを出力に指定します。

    LED::OUTPUT();  // LED ポートを出力に設定

LED ポートに「0」、「1」を送る。

        LED::P = 0;
...
        LED::P = 1;

0.25 秒の間隔を作るのはソフトウェアータイマーによるものです。(あまり正確ではありません)
※250ミリ秒

    utils::delay::milli_second(250);

このように、非常に簡単にオリジナルプログラムを走らせる事が出来ます。


次回、SCI を利用したプログラムを解説する予定です。

Visual Studio Code を使う為の設定

自分は、マルチプラットホームにこだわりがあり、色々な異なった環境でも同じような操作性を提供できる事に注目している。

Visual Studio Code は、マイクロソフトのオープンソースによるもので、アプリケーションとしてはテキストエディターだが、単なる文書を書くだけではない、色々な拡張機能を追加でき、カスタマイズ出来る点で大きな広がりがある。
拡張機能は、emacs が先人でもあるが、emacs がスタートした時代は古く、VSC は最近の「流行」を取り入れて斬新な物になっている、emacs を現代風に作り直したアプリケーションとも言えると思う。
※emacs は Lisp だが、VSCは Json なので、より多くの人に受け入れやすい。

「創作活動のほとんどは、文書を作る動作が起点になっている。」と言う事実に改めて気がつく。

既に多くの人が、VSC を利用した拡張機能をリリースしており、自分で新規に作らなくても、インストールして利用する事が出来る。
また、VSC の設定方法や Tips など豊富にある、ただ、目的の機能を実現する方法は複数(無限)あり、VSC のバージョンとも関連するので、シンプルな方法を選んで取り込む必要がある。

自分が VSC で感激した点:
・拡張機能が豊富で、検索してインストールする事がコンビニエンス。
・Git と連携していて、git で行う操作を標準で色々行える、git 用フロントエンドアプリを使うより強力で判りやすく便利かもしれない。
・Markdown 形式を標準でサポートしており、プレビューしながら記述出来る。
※拡張機能を入れると PDF 化する事も出来る。
・Terminal 機能があり、MSYS2 の bash などを呼び出して使う事が出来る。
・C++ では非常に有能なインテリセンスが使える。
※インクルードパスの設定が重要
・プラットホーム毎の「固有」設定が出来る。
・比較的軽い。

それでも、小躍りする前に事前の調査が重要、「道具」類は、良さそうと思って使ってみても、細かいとこで気に入らない事も多い。
少し使ってみて、「何だコレ!」って思った事もあったけど、やはり「短所」より「長所」が勝っており、将来性を考えたら、コレを使わない理由が無い事に気がつく。

今まで emacs を中心に使ってきた、ただ、積極的に Lisp を使う気になれなくて、ほぼコードを書くだけで使っていた。
※知り合いは、自分で Lisp を書いて、自分の欲しい環境を色々実装している。
それを横目で観ていて、自分もやってみたいと思っていたが、もう少しハードルを下げた方法は無いのかとも思っていた。

最近の VSC では、「ワークスペース」と言う概念を使う事ができる点で、異なった環境を柔軟に切り替える事が出来る。
※以前は、フォルダーのルートを指定するシンプルな物だったが、それを少し拡張して、複数フォルダーに関連するファイル郡を一括して扱う事が出来るようになった。
「ワークスペース」では、設定が書かれた専用ファイルを開く事から始めるので、固有の設定を取り込む事が出来る。

まずインストール。
MSYS2 は現状でも、ツールの中心なので、インストールする、詳しい方法は、https://github.com/hirakuni45/RX を参照の事。
※MSYS2 は MinGW とは異なったアプリケーションなので、必ずMSYS2 を使うように。

・Terminal で MSYS2 の bash が起動出来るようにする設定、「settings.json」を編集して、以下のように追加しておく。
※「settings.json」の直接編集の正しい方法は「ぐぐって」もらうとして、自分の場合は、
「設定」などで、「settings.json で編集」などのリンクがあるので、それをクリックして編集している。
※キーワードを入れると候補が表示されるので判りやすい。

{
    "git.ignoreLegacyWarning": true,
    "git.autoRepositoryDetection": "subFolders",
    "C_Cpp.default.cppStandard": "c++14",
    "C_Cpp.default.cStandard": "c99",
    "files.autoSave": "afterDelay",
    "C_Cpp.default.intelliSenseMode": "gcc-x64",
    "C_Cpp.intelliSenseEngineFallback": "Disabled",
    // MSYS2 bash のパスと、起動設定
    "terminal.integrated.shell.windows": "C:\\msys64\\usr\\bin\\bash.exe",
    "terminal.integrated.env.windows": {
        "MSYSTEM": "MINGW64",
        "CHERE_INVOKING": "1"
    },
    "terminal.integrated.shellArgs.windows": [
        "--login"
    ],
    "terminal.integrated.cursorStyle": "line",
    "editor.renderWhitespace": "all"
}

※必要な部分のみコピーする場合は、「,」に注意

・拡張機能を入れよう~
※「拡張機能」ボタンを押して、検索ボックスでキーワードを入れれば、候補がリストされ、簡単にインストール出来る。

(1) C/C++ (Microsoft)
※自分は、マイクロソフトの物を入れているが、検索すると複数の物が見つかるので、自分の嗜好に合った物を使えば良いだろう。
※現段階で、gcc などでインテリセンスを機能させる設定が判っていない。

(2) Emacs Friendly Keymap
※とりあえず、キーバインドを Emacs 風にしている、vi や他のエディター用もあるし、自分でキーバインドを設定する事も出来る。
※VSCでは、「ESC」キーは別の意味で使われており、一般的な Emacs のメタキーとして利用するには反故が多いようだ。
なので、「M-v」は「ALT+v」として機能する、今まで「ESC」を使ってきたが、矯正する必要がありそうだ・・・
まぁ確かに、ESC を押してから v を押すより、ALT+v の方が利便性が高い。

(3) Japanese Language Pack for VS Code (Microsoft)
英語のメニューでも、そんなに困らないが、日本語の対応は流石に本家だけあって良く出来ている


最後はインテリセンスの設定だが、MSYS2 上の gcc g++、clang などで運用するには、もう少し調査が必要だと思う。

思いつくインクルードパスを設定しても、思ったように、インテリセンスが機能しない・・・

色々調べたが、何故思ったように機能しないかも不明で、WEBにある「こうすればおけー」と言った情報を見て、そのように設定してみたが、やはり駄目・・

何か特殊な設定をするのか、別の拡張機能を入れるのか、謎である・・・

M705マウスの修理

最近、どうもボタンの調子が悪い、いわゆる「チャタリング」を起こす感じで、具合が
悪い。

このマウス、保障期間は3年と長いのだが、保障期間は過ぎている。
かと言って、買いなおすのももったいない。

ネットで調べると、同じような症状に悩んでいる人も多いようで、スイッチに使ってい
るマイクロスイッチを単体で入手する事が出来るので、自分も修理する事にした。

分解する場合に、この+ドライバーが、ピッタリだった。

ある程度値段のするマウスは、分解する事を前提に作られているためか、比較的容易に
分解できる構造になっている。

(1)まず、5箇所のネジを外して、上ケースを分離する、側面にあるスイッチ用のコ
ネクターを抜く(そこそこ硬いので注意)
※パッドの下に2本隠れているので、パッドを剥がす(両面テープで貼ってある)

(2)スクロールホイールを固定してあるピンを抜く。

(3)スクロールホイールを外して、ネジを4箇所外すと基板が取れる。
※電源コネクターを抜く(そこそこ硬いので注意)
※スクロールホイールボタン用の小さいバネがあるので、無くさないように!

(4)問題のスイッチを取り除く。

※十分溶かして、吸引機で吸い取る、ピンを左右に揺らした感触で、フリーになってい
るか、まだハンダが残っているか判断できる。
※サーマルリリーフがあってもパターンの面積が広いと、熱が拡散されて、ハンダが十
分に溶けないので、大きな容量のコテが必要。(自分は、アンテックスの60Wを使っ
た)
※80Wの温度調整機能付のコテでは、最大温度でもハンダがうまく溶けなかった。

(5)新品のスイッチを取り付けて完了。
・購入したスイッチと、古いスイッチ

・GNDはサーマルリリーフになっているので、コテの熱量が足りないとハンダ付けしにくい。

・右ボタン、左ボタンで向きが違うので注意

(6)各部品を元に戻して終了。

当たり前だが、チャタリングも収まって、調子が戻った~

ASUS UX32VD にも Ubuntu を入れてみる

前回のブログでHPのミニノートにUbuntuをインストールして、
気を良くしたのだが、いかんせん、あまりに反応が遅くて、辛い・・・

最近は、モバイル環境はMac-Bookばかりで、Windowsの
ノートをあまり使わなくなったので、UX32VDにもインストールし
てみた。
一応HDD仕様なので、それを外して、128GBのSSDに交換して
それにインストールしてみた。
※128GBのSSDはOrangePiに使う予定で買っておいたも
のだった・・

メモリーは4GBなので、64ビット版をインストールする。

ubuntu-ja-16.04-desktop-amd64.iso

前回の失敗から、最初から、USBインサーネットを接続し、インストー
ル中のアップデートも行うようにし、全てのソフトがインストールできる
ようにして行った。
順調に進み、小一時間でインストール出来た。

WiFiも認識し、何の問題も無く、遅さも感じない。
ブラウザも、小気味良く動作する。

img_0843s

SSDのせいなのか、起動も終了も極めて速い!

HP mini 1000 に Ubuntu をインストールする

すっかり忘れていたのだけど、HP mini 1000 と言うノートPCがあった・・
このPCにはWindowsXPがインストールされている。
・Atom N270 1.6GHz
・2GBメインメモリー(アップグレードしてある!通常だと1GB)
・60GBHDD
・WindowsXP
久しぶりに掘り起こして、電源を入れた(ちゃんとバッテリーパックを外してあった)
ら、ちゃんと起動した。

そこで、このノートにLinuxをインストールする事にした。(XPは捨てる!)

まず、どのディストリビューションを選ぶか・・・
最近、OS-XとWindows7ばかりで、すっかりご無沙汰で、どれがホットなの
かまるで分からない・・
とりあえず、無難な「Ubuntu」の日本語バージョンを入れる事にした。
※32ビット版だ

ubuntu-ja-14.04-desktop-i386.iso

・まずisoイメージをダウンロードして、DVDに書き込む。
・USB接続ドライブを繋げて、DVDからブート。
※N270 1.6GHzはかなり遅いだろうなと思ったが、まあ我慢できる。
・インストール(この段階ではネットワークを認識していない)
・起動して、判る範囲で色々設定。
※あまり、この環境を使った事が無いので、使い方が良く判らない。
※WiFiが認識しないが、その他は、ほぼ自動認識しているようだ。
・USB接続インサーネットを接続したら、自動で認識したので、アップデートする。

img_0842s
※ソフトウェアーアップデートは、かなり時間を要する・・・

途中で、インストーラーが固まり、再起動したら、GUIが動かなくなった・・・

結局、最初からインストールをやり直す事に・・・

初めての環境は、インストールをやり直す事はよくあるので、まぁ気にしない~
※ただ、このマシン、流石に遅くて、かなり時間がかかる・・・

今度は、最初からUSBインサーネットも接続して、インストールの段階で、アップ
デートを併用するようにし、「オープンソース以外のソフト・インストール」もチェック
して、行った。

かなり時間がかかったが、一応動くようになった。

色々触ってみると、最新版はかなり完成度が高く、普通に使える事が判った。

ただ、やはり、N270は遅い・・・