2024年1月20日土曜日

TOPPERS/ASP - Arduino UNO R4版 その5

前回からの続きです。

このテーマを最初からご覧になる場合はこちらからどうぞ。


デバッガ⇔ターゲット・ケーブルの作成

今回は、デバッガとしてRenesas純正の「E2 emulator Lite」を使用しますが、これを「Arduino UNO R4」に接続するためのケーブルが必要になります。

「E2 emulator Lite」と「Arduino UNO R4」を接続した例は、以下のようになります。

「E2 emulator Lite」と「Arduino UNO R4」の接続例


「E2 emulator Lite」を購入するとフラットケーブルが同梱されています。

しかし、これは2.54mピッチの20ピン用で、1.27mmピッチの10ピンヘッダの「Arduino UNO R4」のデバッグ端子には、どう頑張っても接続できません。

ですので、面倒でもケーブルの作成が必要です。

早速、部材集めです!

電子部品の購入は、やっぱりボクらの強い見方、秋月電子通商さんをオススメします!

お持ちでない方は、デバッガの「E2 emulator Lite」も一緒に導入できちゃうので、大変便利です。

さて、ケーブルに必要な部品は以下の通りです。


2×10(20P)両端コネクタ付IDCリボンケーブル × 1本

2×5(10P)両端コネクタ付IDCリボンケーブル × 1本

ピッチ変換基板 2×5⇔1×10 × 2枚

ピンヘッダ 1.27mm 2×5(10P) × 2個

ブレッドボード・ジャンパーワイヤ(オス-オス) × 1セット


この他、ワイヤーが必要ですが、適当に余っている物をご使用ください。

余りがない場合は、こちらのような「AWG24」くらいの太さの頑丈なものを推奨します。

これらの部品を使用した完成イメージは、以下の通り。

ケーブル完成イメージ


さて、これから配線をしていくのですが、各信号線の詳細を確認しておきましょう。

今回「E2 emulator Lite」と「Arduino UNO R4」を接続するのは、SWD(Serial Wire Debug)という方式です。

ARM系のマイコンと、それに対応するデバッガであれば、各社ほぼ共通の接続方式であり、信号線が少ないのが特徴です。

殆どの場合、以下の信号線をマイコンとデバッガのそれぞれに接続するだけで動作します。

信号名 詳細
VCC 電源
SWDIO SWD通信用データ
GND グランド
SWCLK SWD通信用クロック
RESET リセット


本当にこれらの信号線のピンが存在するのか?一応コネクタのピン配置を確認しておきましょう。

まずは「E2 emulator Lite」から。

以下の図の(b)のコネクタを使用します。

「E2 emulator Lite」側のコネクタ


そして「E2 emulator Lite」のマニュアルによると、このコネクタのピン配置は以下の通りとなります。

上記の各種信号線が、ちゃんと存在していることが確認できます。

「E2 emulator Lite」側のコネクタのピン配置 - 1


上記の内「RES」は「RESET」と同義です。

また、上記の内「UCON」という信号は、ターゲット側(つまり「Arduino UNO R4」)でGNDにおちているか否かで、接続の有無を検出する信号であるため、配線が必要です。


次に「Arduino UNO R4」です。

「Arduino UNO R4」の回路図の「SWD CONNECTOR」において、こちらにも各種信号線が存在していますね。

「Arduino UNO R4」の回路図 - 1


基本的には、同じ名前の信号がそれぞれ接触するようなケーブルの配線をすれば良いのですが、今回はひと工夫加えました。

「Arduino UNO R4」の回路図をもう一度ご覧ください。

P502_SCI1_RXD」と「P501_SCI1_TXD」という信号も「SWD CONNECTOR」に配線されていますね?

「Arduino UNO R4」の回路図 - 2


これらの信号はシリアル通信の信号です。

TOPPERS/ASPを動作させる際に、デバッグのためにシリアル通信を使用しますが、そのための信号をここから取れそうです。

それを踏まえた上で、作成するケーブルの具体的な配線は以下の通りとしました。

ケーブル配線図


シリアル通信の信号線「RXD」、「TXD」、「GND」の引き出し線は「ブレッドボード・ジャンパーワイヤ(オス-オス)」の片方のハウジング部分を切って使用しています。

ちょっと勿体ないけど…。

作成したケーブル(表)


裏から見ると、こんな感じ。

作成したケーブル(裏)


注意しなければいけないのは「E2 emulator Lite」側のピッチ変換基板において、ピンヘッダ10ピンなのに対して、これに刺すリボンケーブル20ピンであることです。

再度「E2 emulator Lite」のマニュアルのピン配置の表をご覧ください。

これによると、11ピン以降は何も信号線が配線されていないことが分かります。

つまり、後半の10ピンは未使用です。

「E2 emulator Lite」側のコネクタのピン配置 - 2


ですので「E2 emulator Lite」側のピッチ変換基板の10ピンのピンヘッダに、20ピンのリボンケーブルを刺す場合、以下のように1から10ピンまでを通電させるようにします。

10ピンのピンヘッダに20ピンのリボンケーブルを刺す様子


この作業は慎重に行ってください。

もしズレて刺したまま通電してしまうと、最悪の場合は「E2 emulator Lite」が壊れてしまうことがあります。

ですので、この部分はテスターなどを使用して配線を確認後、正しかったらグルーガンなどで固定してしまうと良いかもしれませんね。

鋭い方はお気付きかもしれませんが、単純にデバッガとターゲットを接続するだけなら、2×10(20P)両端コネクタ付IDCリボンケーブルが一本あれば、電気的には事足りるんです。

しかし、その場合は「Arduino UNO R4」のJDIGITALピンヘッダと幅が広い20ピンのリボンケーブルのピンソケットが干渉し、ピンソケットを物理的に削ったりしない限り刺さりません。

また、せっかくSWDピンヘッダに配線されているシリアル通信の信号線を無駄にしたくなかったため、それらを引き出すためにも、あえて今回のケーブル作成という手間をかけました。

引き出したシリアル通信ポートはデバッグ用途専用に使用することにして、正規のArduinoインターフェースの方に配線されているシリアル通信ポートはアプリケーション目的に使用しましょう。


さて、苦手な半田付けも無事終了。

組み込みエンジニアは、ハードウェアに触れる機会も多いため半田付けが得意な人もいるかもしれませんが、そういう人を本当に尊敬します。

私は、いくら努力してもダメ…。

(写真でバレる。キタナイでしょ?)

次回は、作成したケーブルでデバッガとターゲットを接続し、実際にTOPPERS/ASPを動かしていきましょう!

…と、その前に「e2 studio」でTOPPERS/ASP用のプロジェクトを作らなきゃだわ。


<続く>

2024年1月2日火曜日

「pcDuino3」でYocto Project その6

前回からの続きです。

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「meta-sunxi」レイヤーの取得

さて、前回までに述べた通り「Yocto Project」で「pcDuino3」用のLinuxディストリビューションを作成するには「meta-sunxi」というレイヤーが必要であることが分かりました。

前々回「VMware Workstation Player」上にインストールした「Ubuntu」を立ち上げましょう。

ログイン後は、キーボードの「Ctrl」+「Alt」+「T」を同時に押すなどして、ターミナルを起動させます。

「Ubuntu」


次に、以下のコマンドをターミナルで入力してリターンキーを押すことにより「Yocto Project」の実体である「poky」ディレクトリに移動します。


$ cd poky/

ターミナル - 1


続いて「Yocto Project」の動作に必要な環境変数の設定を設定します。

これは「poky」ディレクトリ以下にある「oe-init-build-env」シェルスクリプトを「source」コマンドで実行することによって行います。

もし、前々回「「pcDuino3」でYocto Project その4」からブッ通しで作業してくれている方の場合、これを行う必要はありません。

しかしながら、一度でもターミナルを閉じてしまったり、ましてやLinuxを再起動してしまった場合などは、再びこの手順を行う必要があります。

なお、前々回にこのコマンドを実行した際は「poky」直下に「build」ディレクトリも作成されたはずですが、これは初回だけです。

すでに「build」ディレクトリが作成されている場合には、これを再生成することはなく、単純に環境変数の設定のみが行われます。


$ source oe-init-build-env

ターミナル - 2


上記のコマンドの実行の結果、強制的に「/home/poky」から、その直下の「/home/poky/build」に移動させられてしまっています。

これだと次の手順で都合が悪いので、一個上の「/home/poky」に戻りましょう。


$ cd ..

ターミナル - 3


続いて、件の「meta-sunxi」レイヤーを取得しましょう。

それが何処にあるかは、前回ご紹介した「OpenEmbedded Layer Index」の「meta-sunxi」レイヤーのページに記述があります。

これによると、リポジトリのURLは「https://github.com/linux-sunxi/meta-sunxi.git」ですね。


https://layers.openembedded.org/layerindex/branch/master/layer/meta-sunxi/

「OpenEmbedded Layer Index」 - 1


これに従い、以下のコマンドを入力します。


$ git clone https://github.com/linux-sunxi/meta-sunxi.git

ターミナル - 4

上記のコマンドの実行の結果「/home/poky」ディレクトリ以下に「meta-sunxi」が生成されたはずです。

ファイル・ブラウザで確認しておきましょう。

ファイル・ブラウザ - 2


お次は、この「meta-sunxi」のリモートブランチ「origin/mickledore」をローカルブラン「pcduino3」としてチェックアウトします。

…って、長嶋茂雄さんの会話みたいになってしまいましたね…。

この意味は、前々回「「pcDuino3」でYocto Project その4」を参照してください。

要するに「meta-sunxi」のバージョンを今回使用する「Yocto Project」の少しだけ古いバージョンである「mickledore」の時期のものへ先祖返りさせますよ、ってことで。

これを行うためには、生成されたばかりの「meta-sunxi」ディレクトリの中へ移動する必要があります。

以下のコマンドを入力です。


$ cd meta-sunxi/

ターミナル - 5

そして、以下のコマンドでチェックアウトです。


$ git checkout -t origin/mickledore -b pcduino3

ターミナル - 6

チェックアウトが終わったら、一個上の「/home/poky」に戻りましょう。


$ cd ..

ターミナル - 7


さて、前回も説明しましたとおり、レイヤーはディレクトリの配置だけではダメで、そのディレクトリのパスを「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイルに記述する必要があります。

今回の場合、以下の部分に「meta-sunxi」のパスを記述すれば良さそうなのですが…

「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイル


…これは、非常にお行儀の悪いやり方だそうです。

では、お上品なやり方とは?

それは、レイヤーを操作するための「bitbake-layers」コマンドを使うことです。

それでは、以下のように「bitbake-layers」コマンドを使用して、レイヤーを追加してみましょう。

「bitbake-layers」コマンドに、レイヤーの追加を指示する「add-layer」オプションを加え、そのパスを指定します。

ですが…


$ bitbake-layers add-layer ../poky/meta-sunxi/

ターミナル - 8


エラーメッセージが出て失敗しましたね…。

内容は…

「sunxi」レイヤーは「meta-python」レイヤーに依存するが、このレイヤーはアンタの設定では有効ではない!

…とか何とか。

うむ、どうやら依存関係の問題で「meta-sunxi」の前に他のレイヤーを追加しておく必要があるみたいですね。

これは「bitbake-layers」コマンドがレイヤーの依存関係を検証した結果、出力されたエラーメッセージです。

もし、レイヤーを追加するために直接「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイルを書き換えていたら、このエラーには気が付かずに、後々ドツボにハマっていたかもしれませんね。

そういう意味で、ちゃんと「bitbake-layers」コマンドを使用して、レイヤーを追加するのが正しい…というか、間違いのない作法ということなのでしょう。

では「meta-sunxi」が依存するレイヤーとは?

答えは、先程も開いた「OpenEmbedded Layer Index」の「meta-sunxi」レイヤーのページにあります。

右側の「Dependencies」という欄に注目。

これによると「meta-sunxi」レイヤーは、以下の4つの別のレイヤーに依存しているとのことです。


●openembedded-core

●meta-oe

●meta-python

●meta-arm

「OpenEmbedded Layer Index」 - 2


というわけで、これらのレイヤーから先に導入しましょう。


依存レイヤーの導入

上記に挙げた「meta-sunxi」が依存するレイヤーを順番に導入していきましょう。

まずは「openembedded-core」レイヤーです。

このレイヤーの導入については、特にやることはありません。

何故ならば「Yocto Project」、すなわち「poky」ディレクトリを生成した時点で既に導入されているからです。

その場所は「/home/poky/meta」ディレクトリです。

ファイル・ブラウザ - 3


「OpenEmbedded」は「Yocto Project」の基となったフレームワークであることは前述のとおりです。

つまりopenembedded-core」レイヤーとは、その上に被せる全てのレイヤーの基底となるレイヤーであると考えてください。

したがって、最初から導入されているんですね。


次に「meta-oeレイヤーです。

このレイヤーの「OpenEmbedded Layer Index」のページを見てみましょう。

「meta-sunxi」レイヤーのページの右側の依存レイヤーのリストからから「meta-oe」をクリックします。

「OpenEmbedded Layer Index」 - 3


開かれた「meta-oe」レイヤーのページで、レポジトリのURLがわかります。

git://git.openembedded.org/meta-openembedded」ですね。

「OpenEmbedded Layer Index」 - 4


これに従い、ターミナルで以下のコマンドを実行することでダウンロードを行います。


$ git clone https://github.com/linux-sunxi/meta-sunxi.git

ターミナル - 9


ファイル・ブラウザで「meta-openembedded」が生成されているのを確認しましょう。

「meta-oe」っていう名前じゃない理由は、後で述べます。

ファイル・ブラウザ - 4


「meta-sunxi」の時と同様「meta-openembedded」のリモートブランチ「origin/mickledore」をローカルブラン「pcduino3」としてチェックアウトします。

以下のコマンドで、生成されたばかりの「meta-openembedded」ディレクトリの中へ移動します。


$ cd meta-openembedded/

ターミナル - 10


以下のコマンドでチェックアウトです。


$ git checkout -t origin/mickledore -b pcduino3

ターミナル - 11


チェックアウトが終わったら、一個上の「/home/poky」に戻りましょう。


$ cd ..

ターミナル - 12


次に「meta-pythonレイヤーです。

このレイヤーの「OpenEmbedded Layer Index」のページを見てみましょう。

「meta-sunxi」レイヤーのページの右側の依存レイヤーのリストからから「meta-python」をクリックします。

「OpenEmbedded Layer Index」 - 5


開かれた「meta-python」レイヤーのページで、レポジトリのURLがわかります。

git://git.openembedded.org/meta-openembedded」ですね…って、コレさっきの「meta-oe」の時と一緒じゃん!?

「OpenEmbedded Layer Index」 - 6


これはどういうことか?

種明かしのために「/home/poky/meta-openembedded」ディレクトリをファイル・ブラウザで開いてみてください。

すると、その中に「meta-oeディレクトリと「meta-python」ディレクトリが配置されていることが分かります。

ファイル・ブラウザ - 5


これはつまり「meta-openembedded」という、いかにもレイヤーっぽい名前のディレクトリの直下にmeta-oe」、meta-python」とその他複数のレイヤーが格納されているという状態です。

したがって「meta-python」は既に取得済みであることが分かります。

このような一つのレポジトリに複数のレイヤーが含まれる例は、大規模なカテゴリの場合に、ママ目にすることがありますので、ご用心を。


それでは、ここいらで「meta-oe」と「meta-python」の両レイヤーを「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイルに追加してしまいましょう。

お作法として「bitbake-layers」コマンドに、レイヤーの追加を指示する「add-layer」オプションを加え、そのパスを入力することによって行うのでしたね?

まずは「meta-oe」レイヤーから。


$ bitbake-layers add-layer ../poky/meta-openembedded/meta-oe/

ターミナル - 13


続いて「meta-python」レイヤー。


$ bitbake-layers add-layer ../poky/meta-openembedded/meta-python/

ターミナル - 14


さて、次はmeta-armレイヤーです。

このレイヤーの「OpenEmbedded Layer Index」のページを見てみましょう。

「meta-sunxi」レイヤーのページの右側の依存レイヤーのリストからから「meta-arm」をクリックします。

「OpenEmbedded Layer Index」 - 7


開かれた「meta-arm」レイヤーのページで、レポジトリのURLがわかります。

git://git.yoctoproject.org/meta-arm」ですね。

「OpenEmbedded Layer Index」 - 8


これに従い、ターミナルで以下のコマンドを実行することでダウンロードを行います。


$ git clone git://git.yoctoproject.org/meta-arm

ターミナル - 15

ファイル・ブラウザで「meta-arm」が生成されているのを確認しましょう。

ファイル・ブラウザ - 6


続いて「meta-arm」のリモートブランチ「origin/mickledore」をローカルブラン「pcduino3」としてチェックアウトします。

以下のコマンドで、生成されたばかりの「meta-arm」ディレクトリの中へ移動します。


$ cd meta-arm/

ターミナル - 16


以下のコマンドでチェックアウトです。


$ git checkout -t origin/mickledore -b pcduino3

ターミナル - 17


チェックアウトが終わったら、一個上の「/home/poky」に戻りましょう。


$ cd ..

ターミナル - 18

次は「meta-armレイヤーを「bitbake-layers」コマンドを使って「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイルに追加しましょう。

ここで、一つご注意を。

「OpenEmbedded Layer Index」の「meta-arm」のページを今一度御覧ください。

右側の「Dependencies」という欄によると「meta-arm」レイヤーは、以下の3つの別のレイヤーに依存しているとのことです。


●openembedded-core

●meta-python

●meta-arm-toolchain


このうち「openembedded-core」と「meta-python」に関しては、既に導入済みです。

問題は「meta-arm-toolchain」というレイヤーです。

これをどうやって入手するか?

meta-arm-toolchain」の表示をクリックしてください。

「OpenEmbedded Layer Index」 - 9


移動した「meta-arm-toolchain」のページでは、レポジトリのURLが「git://git.yoctoproject.org/meta-arm」となっています。

これは、先程「git clone」とチェックアウトを行った「meta-arm」レイヤーと同一です。

「OpenEmbedded Layer Index」 - 10


つまりこれは「meta-openembedded」の時と同じような、一つのレポジトリに複数のレイヤーが格納されているタイプなのではないだろうか?…と推測できます。

確認のために「/home/poky/meta-arm」ディレクトリをファイル・ブラウザで開いてみてください。

すると、案の定その中に「meta-armディレクトリと「meta-arm-toolchain」ディレクトリが配置されていることが分かります。

すなわち「meta-arm-toolchain」レイヤーは既に取得済みということが分かります。

ファイル・ブラウザ - 7


では「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイルに「bitbake-layers」コマンドを使って、これらのレイヤーを追加しましょう。

まずは「meta-arm-toolchain」からです。

「meta-arm」が「meta-arm-toolchain」に依存しているので「meta-arm-toolchain」の方が先です。


$ bitbake-layers add-layer ../poky/meta-arm/meta-arm-toolchain/

ターミナル - 19

次に「meta-arm」です。


$ bitbake-layers add-layer ../poky/meta-arm/meta-arm/

ターミナル - 20


これで「meta-sunxi」が依存するすべてのレイヤーの導入が完了したはずですね。


「meta-sunxi」レイヤーの導入

紆余曲折ありましたが、いよいよ当初の目的である「mets-sunxi」レイヤーを導入します。

ディレクトリは既に取得済みで、チェックアウトも終えています。

満を持して「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイルに「bitbake-layers」コマンドを使って「meta-sunxi」レイヤーを追加しましょう。

以下のコマンドを実行します。


$ bitbake-layers add-layer ../poky/meta-sunxi/

ターミナル - 21

ヨシっ!

今度はエラーが出力されることなく導入に成功したみたいですね。

それでは最終確認。

今まで散々「bitbake-layers」コマンドで「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイルにレイヤーを追加してきましたが、正しく出来ているでしょうか?

「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイルを開いて確認してみましょう。

以下のように今までの作業が反映されているでしょうか?

「/home/yocto/poky/build/conf/bblayers.conf」ファイル - 2


これで「BBLAYERS」という変数に必要なレイヤーのパスが代入されるようになりました。

いよいよ「pcDuino3」用のLinuxディストリビューションをビルドしましょう…と思いますが、まだまだ若干の作業が必要です。


さて、長くなってしまうので、一度区切りましょう。

遅ればせながら…

皆様、明けましておめでとうございます。

本年が皆様によって素晴らしい年になりますように。


<続く>

オープンソース・ソフトウェアのライセンス

仕事で自社の製品に組み込まれているオープンソース・ソフトウェアのライセンスについての調査を命じられました。 私も今までの経歴からオープンソースのソフトウェアを利用して製品開発を行ってきましたので、その手の書籍も熟読しており、人より少しだけライセンスについての知識は持ち合わせている...