STM32F4-Discovery」にMicroPythonをインストールする

2020/2/1

STM32F4-Discovery MicroPython Install

STM32F4-Discovery MicroPython Install

概要

「STM32F4-Discovery」にMicroPythonをインストールする方法について記載する (ホストPCとしてはubuntuを想定している)

事前準備

(1)ampyのインストール
AMPY_PORTは、自分の環境に合わせる。

  pip install adafruit-ampy
  export AMPY_PORT=/dev/ttyACM0
  export AMPY_BAUD=115200
  

(2)picocomのインストール

  sudo apt-get install picocom
  

以上のうち、exportしているものは、.bashrcに登録することを勧める。

参照URL

The MicroPython project
ＳＴＭ３２Ｆ４ＤＩＳＣＯＶＥＲＹ
Quick reference for the pyboard ampyを用いたMicroPythonのファイル操作とプログラム実行
MicroPython pyboard v1.1
新しいボードへMicroPythonを対応させる方法をざっくり解説

ビルド手順

  mkdir mp
  cd mp

  git clone https://github.com/micropython/micropython.git

  cd micropython
  cd mpy-cross
  make

  cd ports/stm32 
  make submodules
  make BOARD=STM32F4DISC

  

この時点でfirmwareがビルドされる。

ビルドしたファームウェアの書き込み

以下のコマンドでファームウェア書き込みができるはずだが..
dfu-util -a 0 -D ./build-NUCLEO_F446RE/firmware.dfu
「dfu-util: No DFU capable USB device available」のエラーが出て 書き込めなかった。
(たぶん、今回のボードがDFU対応になっていないせい)
なので、PlatformIOのツール(stlink)を使う。
新規プロジェクトでF446RE_mbed_01のプロジェクト名で
board:「ST Nucleo F446RE」
platform: mbed
に設定する。
(書き込み方法はデフォルトの「upload_protocol = stlink」のままなので何も設定しない)

~/Documents/PlatformIO/Projects/F446RE_mbed_01/.pio/build/nucleo_f446re/firmware.elf
を今回ビルドした以下のelfに差し替える。
./build-STM32F4DISC/firmware.elf

実行例：

  cp ./build-STM32F4DISC/firmware.elf ~/Documents/PlatformIO/Projects/F446RE_mbed_01/.pio/build/nucleo_f446re/firmware.elf  
  

差し替えた後、PlatformIOのupload（書き込み）を実行する。

以下、書き込み時のログ出力例：

  > Executing task in folder F446RE_mbed_01: platformio run --target upload <

  Processing nucleo_f446re (platform: ststm32; board: nucleo_f446re; framework: mbed)
  ...
  省略
  ...
  ** Programming Started **
  ** Programming Finished **
  ** Verify Started **
  ** Verified OK **
  ** Resetting Target **
  shutdown command invoked
  =====[SUCCESS] Took 11.41 seconds =====

  Terminal will be reused by tasks, press any key to close it.

  

以上でfirmwareがボードに書き込まれる。

MicroPythonが起動すると、ボードのもうひとつのUSBにMicroPythonとの通信用の/dev/ttyACM0が現れる。 つまり、書き込みに使ったデバッガー用USBが電源供給用、もう一つのUSB(typeB)がMicroPythonの通信用になるので ２つのUSBをホストＰＣに接続する。接続後、USBストレージとして、PYBFLASHが出現する。ここに、boot.py,main.pyなどが 置かれる。

動作確認

picocomを使いボードとシリアルで通信する。 以下、通信例：

  $ picocom /dev/ttyACM0 -b115200
  #反応がない場合、Ctrl-Cを押す。
  MicroPython v1.12-58-g7ef2f65-dirty on 2020-02-01; F4DISC with STM32F407
  Type "help()" for more information.
  >>> 

  >>> import os
  >>> os.uname()
  (sysname='pyboard', nodename='pyboard', release='1.12.0', version='v1.12-58-g7ef2f65-dirty on 2020-02-01', machine='F4DISC with STM32F407')

  >>> list(5 * x + y for x in range(10) for y in [4, 2, 1])
  [4, 2, 1, 9, 7, 6, 14, 12, 11, 19, 17, 16, 24, 22, 21, 29, 27, 26, 34, 32, 31, 39, 37, 36, 44, 42, 41, 49, 47, 46]
  >>> 
  

オンライン・ヘルプ表示：

  >>> help()
  Welcome to MicroPython!

  For online help please visit http://micropython.org/help/.

  Quick overview of commands for the board:
    pyb.info()    -- print some general information
    pyb.delay(n)  -- wait for n milliseconds
    pyb.millis()  -- get number of milliseconds since hard reset
    pyb.Switch()  -- create a switch object
                     Switch methods: (), callback(f)
    pyb.LED(n)    -- create an LED object for LED n (n=1,2,3,4)
                     LED methods: on(), off(), toggle(), intensity(<n>)
    pyb.Pin(pin)  -- get a pin, eg pyb.Pin('X1')
    pyb.Pin(pin, m, [p]) -- get a pin and configure it for IO mode m, pull mode p
                     Pin methods: init(..), value([v]), high(), low()
    pyb.ExtInt(pin, m, p, callback) -- create an external interrupt object
    pyb.ADC(pin)  -- make an analog object from a pin
                     ADC methods: read(), read_timed(buf, freq)
    pyb.DAC(port) -- make a DAC object
                     DAC methods: triangle(freq), write(n), write_timed(buf, freq)
    pyb.RTC()     -- make an RTC object; methods: datetime([val])
    pyb.rng()     -- get a 30-bit hardware random number
    pyb.Servo(n)  -- create Servo object for servo n (n=1,2,3,4)
                     Servo methods: calibration(..), angle([x, [t]]), speed([x, [t]])
    pyb.Accel()   -- create an Accelerometer object
                     Accelerometer methods: x(), y(), z(), tilt(), filtered_xyz()

  Pins are numbered X1-X12, X17-X22, Y1-Y12, or by their MCU name
  Pin IO modes are: pyb.Pin.IN, pyb.Pin.OUT_PP, pyb.Pin.OUT_OD
  Pin pull modes are: pyb.Pin.PULL_NONE, pyb.Pin.PULL_UP, pyb.Pin.PULL_DOWN
  Additional serial bus objects: pyb.I2C(n), pyb.SPI(n), pyb.UART(n)

  Control commands:
    CTRL-A        -- on a blank line, enter raw REPL mode
    CTRL-B        -- on a blank line, enter normal REPL mode
    CTRL-C        -- interrupt a running program
    CTRL-D        -- on a blank line, do a soft reset of the board
    CTRL-E        -- on a blank line, enter paste mode

  For further help on a specific object, type help(obj)
  For a list of available modules, type help('modules')

  >>> help("modules")
  __main__          math              ucollections      urandom
  _onewire          micropython       uctypes           ure
  builtins          network           uerrno            uselect
  cmath             onewire           uhashlib          usocket
  dht               pyb               uheapq            ustruct
  framebuf          stm               uio               utime
  gc                sys               ujson             utimeq
  lcd160cr          uarray            umachine          uzlib
  lcd160cr_test     ubinascii         uos
  Plus any modules on the filesystem
  >>> 


  

ampy実行例

  $ ampy ls /flash
  /flash/README.txt
  /flash/boot.py
  /flash/main.py
  /flash/pybcdc.inf

  $ ampy get /flash/boot.py
  # boot.py -- run on boot-up
  # can run arbitrary Python, but best to keep it minimal

  import machine
  import pyb
  pyb.country('US') # ISO 3166-1 Alpha-2 code, eg US, GB, DE, AU
  #pyb.main('main.py') # main script to run after this one
  #pyb.usb_mode('VCP+MSC') # act as a serial and a storage device
  #pyb.usb_mode('VCP+HID') # act as a serial device and a mouse

  $ ampy get /flash/main.py
  # main.py -- put your code here!

  

サンプルスクリプト

blink.py

  print("LED blinking test...")
  #led = pyb.LED(1) # Red LED on board
  #led = pyb.LED(2) # Green LED on board
  led = pyb.LED(3) # Orange LED on board
  #led = pyb.LED(4) # Blue LED on board

  while True:
      led.on()
      pyb.delay(200)
      led.off()
      pyb.delay(200)

  

cpuが同じこともあり、pyboardと同じボードと見做されているようだ。

実行例：

  $ ampy run blink.py 


  

この場合、flashにスクリプトを書き込まずに直接RAMで実行される。

スクリプトを保存/実行する場合

ボードの電源オンで直接スクリプトを実行する場合は /flash/main.pyにプログラムを置く。

本ボードの場合、USBストレージとしてPYBFLASHにファイルを読み書きできるので テキストエディタでmain.pyや関連のファイルを作る。 (つまり、ampyをプログラム書き込みに使う必要はない)

picocomなどで接続中にPYBFLASHのファイルを編集できるので テキストエディタでmain.pyを編集中に上書き保存し picocomの画面を選択しCtrl-C(プログラム停止)、 Ctrl-D(soft-reboot)すると、編集中のmain.pyが 直ぐに実行される。これによりプログラムを修正しながら実行できるので プログラミングの効率が向上する。

技術情報

stm32f4-discovery-pinout
STM32F4 Discovery Board Pinout, Features and Examples
Quick reference for the pyboard

LED/I2Cのpinout

// LEDs
  #define MICROPY_HW_LED1 (pin_D14) // red
  #define MICROPY_HW_LED2 (pin_D12) // green
  #define MICROPY_HW_LED3 (pin_D13) // orange
  #define MICROPY_HW_LED4 (pin_D15) // blue

  / I2C busses
  #define MICROPY_HW_I2C1_SCL (pin_B6)
  #define MICROPY_HW_I2C1_SDA (pin_B7)
  #define MICROPY_HW_I2C2_SCL (pin_B10)
  #define MICROPY_HW_I2C2_SDA (pin_B11)

  

追記情報(DFU-mode)

後日、調べたら、以下のようにDFU-modeにする方法が分かった。

BOOT0端子をH(3.3V)に接続し、ボートをリセット(電源オン)すると、PA12,PA11(D+,D-)がUSB端子になり、DFU-modeになる。なので、そこにホストPCのUSBを接続し、ボード立ち上げ後、dfu-utilを使用すればファームウェアを書き込むことができる。
ただし、色々接続しなければならないので、本件のボードの場合、DFU-modeではなく、stlinkで書き込むのが正解だと思う。

以下、DFU-modeに関する詳細情報：
STM32 NUCLEO AND DFU USB BOOTLOADING
・接続時の写真があり分かりやすい。
STM32シリーズへの書き込み(DFU編)
USB Tester 3.0

以上