コンピュータボードでTinyGOを動かす: xshige's beta notes

2020年4月14日 (火)

コンピュータボードでTinyGOを動かす

2020/4/17
printlnの出力先の明確化、build&flashスクリプトの追加
2020/4/16
自分のプログラムを置く作業ディレクトリを設定するためのGOPATH設定方法の追加
2020/4/15
avrdudeの説明の追加
2020/4/13
初版

TinyGO Install

概要

コンピュータボードでTinyGOを動かす。ここでは、対象とするボードは以下のものとする。
F4DISCO、Arduino-Uno,Arduino-Nano,micro:bit
(ホストPCとしてはubuntuを想定している)

準備

以下のツールを予めインストールする：
(1)st-flash


  sudo apt install cmake
  sudo apt install libusb-1.0

  git clone https://github.com/texane/stlink.git
  cd stlink
  make
  cd build/Release
  sudo make install
  sudo ldconfig

  # インストール確認
  st-flash --version
  #以下のように出力されればＯＫ(数字などはバージョンによって異なる)
  v1.6.0-154-g99a8aaa

(2)openocd


  sudo apt-get install openocd

(3)arduino関係


  sudo apt-get install gcc-avr
  sudo apt-get install avr-libc
  sudo apt-get install avrdude

(4)GO
tinyGOを動かすのにGOが必要なので予めインストールする。 (ただし、TinyGOとの整合性により最新版ではない)


  wget https://dl.google.com/go/go1.13.7.linux-amd64.tar.gz
  sudo tar -C /usr/local -xzf go1.13.7.linux-amd64.tar.gz

  export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin

以上のexportは、.bashrcに登録する。

TinyGOのインストール


  mkdir tinygo_ws
  cd tinygo_ws

  wget https://github.com/tinygo-org/tinygo/releases/download/v0.12.0/tinygo_0.12.0_amd64.deb
  sudo dpkg -i tinygo_0.12.0_amd64.deb

  export PATH=$PATH:/usr/local/tinygo/bin

サンプルを動かす(F4DISCO)

以下を実行することでビルドと書き込みが行わるのでボードをホストＰＣに接続しておく。
sample1:


  tinygo flash -target stm32f4disco examples/blinky1

出力ログ:

Open On-Chip Debugger 0.10.0
  Licensed under GNU GPL v2
  For bug reports, read
      http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
  Info : auto-selecting first available session transport "hla_swd". To override use 'transport select <transport>'.
  Info : The selected transport took over low-level target control. The results might differ compared to plain JTAG/SWD
  adapter speed: 2000 kHz
  adapter_nsrst_delay: 100
  none separate
  Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz
  Info : Unable to match requested speed 2000 kHz, using 1800 kHz
  Info : clock speed 1800 kHz
  Info : STLINK v2 JTAG v14 API v2 SWIM v0 VID 0x0483 PID 0x3748
  Info : using stlink api v2
  Info : Target voltage: 2.871002
  Info : stm32f4x.cpu: hardware has 6 breakpoints, 4 watchpoints
  adapter speed: 2000 kHz
  target halted due to debug-request, current mode: Thread 
  xPSR: 0x01000000 pc: 0x08041228 msp: 0x20020000
  adapter speed: 8000 kHz
  ** Programming Started **
  auto erase enabled
  Info : device id = 0x10016413
  Info : flash size = 1024kbytes
  target halted due to breakpoint, current mode: Thread 
  xPSR: 0x61000000 pc: 0x20000046 msp: 0x20020000
  wrote 16384 bytes from file /tmp/tinygo552013885/main.hex in 0.679854s (23.534 KiB/s)
  ** Programming Finished **
  ** Resetting Target **
  adapter speed: 2000 kHz
  shutdown command invoked

書き込み後、ボード上のLEDが１個点滅する。

プログラムの内容：
/usr/local/tinygo/src/examples/blinky1/blinky1.go


  package main

  // This is the most minimal blinky example and should run almost everywhere.

  import (
      "machine"
      "time"
  )

  func main() {
      led := machine.LED
      led.Configure(machine.PinConfig{Mode: machine.PinOutput})
      for {
          led.Low()
          time.Sleep(time.Millisecond * 500)

          led.High()
          time.Sleep(time.Millisecond * 500)
      }
  }

sample2:


  tinygo flash -target stm32f4disco examples/blinky2

出力ログ：
省略

書き込み後、２つのLEDが異なった周期で点滅する。

プログラムの内容：
/usr/local/tinygo/src/examples/blinky2/blinky2.go


  package main

  // This blinky is a bit more advanced than blink1, with two goroutines running
  // at the same time and blinking a different LED. The delay of led2 is slightly
  // less than half of led1, which would be hard to do without some sort of
  // concurrency.

  import (
      "machine"
      "time"
  )

  func main() {
      go led1()
      led2()
  }

  func led1() {
      led := machine.LED1
      led.Configure(machine.PinConfig{Mode: machine.PinOutput})
      for {
          println("+")
          led.Low()
          time.Sleep(time.Millisecond * 1000)

          println("-")
          led.High()
          time.Sleep(time.Millisecond * 1000)
      }
  }

  func led2() {
      led := machine.LED2
      led.Configure(machine.PinConfig{Mode: machine.PinOutput})
      for {
          println("  +")
          led.Low()
          time.Sleep(time.Millisecond * 420)

          println("  -")
          led.High()
          time.Sleep(time.Millisecond * 420)
      }
  }

サンプルを動かす(micro:bit)


  tinygo flash -target=microbit examples/microbit-blink

書き込み後、micro:bitのLEDが一つ点滅する。

プログラムの内容：
/usr/local/tinygo/src/examples/microbit-blink/microbit-blink.go



  // blink program for the BBC micro:bit
  package main

  import (
      "machine"
      "time"
  )

  // The LED matrix in the micro:bit is a multiplexed display: https://en.wikipedia.org/wiki/Multiplexed_display
  // Driver for easier control: https://github.com/tinygo-org/drivers/tree/master/microbitmatrix
  func main() {
      ledrow := machine.LED_ROW_1
      ledrow.Configure(machine.PinConfig{Mode: machine.PinOutput})
      ledcol := machine.LED_COL_1
      ledcol.Configure(machine.PinConfig{Mode: machine.PinOutput})
      ledcol.Low()
      for {
          ledrow.Low()
          time.Sleep(time.Millisecond * 500)

          ledrow.High()
          time.Sleep(time.Millisecond * 500)
      }
  }

サンプルを動かす(Arduino-nano)


  tinygo flash -port /dev/ttyUSB0 -target=arduino-nano examples/blinky1

出力ログ：


  avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

  Reading | ################################################## | 100% 0.01s

  avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
  avrdude: NOTE: "flash" memory has been specified, an erase cycle will be performed
           To disable this feature, specify the -D option.
  avrdude: erasing chip
  avrdude: reading input file "/tmp/tinygo714825630/main.hex"
  avrdude: writing flash (552 bytes):

  Writing | ################################################## | 100% 0.32s

  avrdude: 552 bytes of flash written
  avrdude: verifying flash memory against /tmp/tinygo714825630/main.hex:
  avrdude: load data flash data from input file /tmp/tinygo714825630/main.hex:
  avrdude: input file /tmp/tinygo714825630/main.hex contains 552 bytes
  avrdude: reading on-chip flash data:

  Reading | ################################################## | 100% 0.27s

  avrdude: verifying ...
  avrdude: 552 bytes of flash verified

  avrdude done.  Thank you.

サンプルを動かす(Arduino-Uno)


  tinygo flash -port /dev/ttyACM0 -target=arduino examples/blinky1

出力ログ：


  avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions

  Reading | ################################################## | 100% 0.00s

  avrdude: Device signature = 0x1e950f (probably m328p)
  avrdude: NOTE: "flash" memory has been specified, an erase cycle will be performed
           To disable this feature, specify the -D option.
  avrdude: erasing chip
  avrdude: reading input file "/tmp/tinygo194433174/main.hex"
  avrdude: writing flash (552 bytes):

  Writing | ################################################## | 100% 0.10s

  avrdude: 552 bytes of flash written
  avrdude: verifying flash memory against /tmp/tinygo194433174/main.hex:
  avrdude: load data flash data from input file /tmp/tinygo194433174/main.hex:
  avrdude: input file /tmp/tinygo194433174/main.hex contains 552 bytes
  avrdude: reading on-chip flash data:

  Reading | ################################################## | 100% 0.08s

  avrdude: verifying ...
  avrdude: 552 bytes of flash verified

  avrdude done.  Thank you.

サンプルを動かす(Seeeduino)


  tinygo flash -port /dev/ttyUSB0 -target=arduino-nano examples/blinky1

自分のプログラム mycode.go を動かす

自分のプログラムを動かす場合、以下のように設定/実行する：


  # GO/TinyGOの作業ディレクトリのパス設定
  export GOPATH=$HOME/tinygo_ws

  # プロジェクトmycodeのディレクトリ作成
  mkdir -p $GOPATH/src/mycode
  cd $GOPATH/src/mycode
  nano mycode.go
  #mycode.goとして自分のプログラムを書く

  # F4DISCOで動かす場合は、以下のようにする：
  tinygo flash -target stm32f4disco mycode

dockerで TinyGO を動かす

上で述べたTinyGOのインストールがライブラリの問題で正しくインストールできないことがある。その場合は、dockerを使用してTinyGOを動かすことができるので、その方法について記する。
(1)dockerのインストール


  sudo apt-get docker
  sudo apt-get docker.io

  sudo groupadd docker 
  sudo usermod -aG docker $USER
  sudo systemctl enable docker
  sudo systemctl start docker
  #ここで再起動する

(2)tinygoのインストール


  docker pull tinygo/tinygo:0.12.0

docker/tinygoによるビルド(F4DISCO)


  docker run --rm -v $(pwd):/src -v $GOPATH:/go -e "GOPATH=/go" tinygo/tinygo:0.12.0 tinygo build -o /src/F4D_blinky1.bin -target=stm32f4disco examples/blinky1

これで、カレントディレクトリにバイナリF4D_blinky1.binが生成される。

st-flashによる書き込み(F4DISCO)


  st-flash write F4D_blinky1.bin 0x8000000

以上が一連の手続きになるが、コマンドが長過ぎるので以下のようにaliasを使うとコマンドが短くなる。


  alias tigo='docker run --rm -v $(pwd):/src -v $GOPATH:/go -e "GOPATH=/go" tinygo/tinygo:0.12.0 tinygo '
  tigo build -o /src/F4D_blinky2.bin -target=stm32f4disco examples/blinky2

docker/tinygoによるビルド(micro:bit)


  tigo build -o /src/mb.hex -target=microbit examples/microbit-blink

mb.hexができるので、それをmicro:bitのストレージにドラッグ＆ドロップして書き込む。自分のmycodeをビルドする場合、「examples/microbit-blink」を「mycode」に変更して実行する。

docker/tinygoによるビルド(Arduino-nano)


  tigo build  -o /src/nano.hex -target=arduino-nano examples/blinky1

nano.hexが生成されるのでavrdudeで書き込む。自分のmycodeをビルドする場合、「examples/blinky1」を「mycode」に変更して実行する。

docker/tinygoによるビルド(Arduino-UNO)


  tigo build -o /src/uno.hex -target=arduino examples/blinky1

uno.hexが生成されるので、avrdudeで書き込む。自分のmycodeをビルドする場合、「examples/blinky1」を「mycode」に変更して実行する。

avrduinoを使った書き込み

以下で書き込むことができる：


  avrdude -p atmega328p -C ~/.platformio/packages/tool-avrdude/avrdude.conf -c arduino -b 57600 -D -P /dev/ttyUSB0 -U flash:w:nano.hex:i

  # なお、/dev/ttyUSB0,nano.hexは、自分のボードや環境に合わせて変更すること
  # avrdude.confは、Arduino-IDEのものがエラーになったので
  # platformioのものを使用している。

(platformioの)avrdude.confのダウンロード方法

platformioでArduinoのビルドをしていないとavrdude.confがdownloadされない。 platformioを使用していない場合は、以下の手順でplatformioをインストールしてビルドすると (結果として)avrdude.confをdownloadできる。


  pip install platformio

  mkdir temp
  cd temp
  pio init --board nanoatmega328

  nano src/main.ino
  #以下の内容になるように編集する：
  #(ツールを動かすためのダミー)

src/main.ino

void setup()
  {
      Serial.begin(115200);
  }

  void loop()
  {
      Serial.println("serial test");
      delay(1000);
  }

続き：

# ボードを接続しておく

  pio run
  pio run -t nobuild -t upload -v

  # プログラムを動かす必要はないが
  # 動作確認をしたいなら以下を実行する：
  picocom /dev/ttyUSB0 -b115200
  # 出力例：
  serial test
  serial test
  serial test
  serial test
  serial test
  serial test
  serial test

補足：
「pio run -t nobuild -t upload -v」を実行すると実際に実行されるコマンドラインを出力するので別のボードを使うときの書き込み方法を知ることができる。

.bashrc　に追加するコマンド(まとめ)

.bashrcの末尾に以下を追加する：


  # GO/TinyGO
  export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin
  export PATH=$PATH:/usr/local/tinygo/bin
  export GOPATH=$HOME/tinygo_ws
  alias tigo='docker run --rm -v $(pwd):/src -v $GOPATH:/go -e "GOPATH=/go" tinygo/tinygo:0.12.0 tinygo '

build&flashスクリプト

書き込みを含めると、まだ、入力が長いので、スクリプトにする。

micro:bit用
fmb.sh


  #!/bin/bash
  docker run --rm -v $(pwd):/src -v $GOPATH:/go -e "GOPATH=/go" tinygo/tinygo:0.12.0 tinygo build -o /src/mb.hex -target=microbit $1
  cp mb.hex /media/USER_NAME/MICROBIT/

「USER_NAME」の部分は、実際の環境に合わせて変更すること。

nano用
fnano.sh


  #!/bin/bash
  docker run --rm -v $(pwd):/src -v $GOPATH:/go -e "GOPATH=/go" tinygo/tinygo:0.12.0 tinygo build  -o /src/nano.hex -target=arduino-nano $1
  avrdude -p atmega328p -C ~/.platformio/packages/tool-avrdude/avrdude.conf -c arduino -b 57600 -D -P /dev/ttyUSB0 -U flash:w:nano.hex:i

uno用
funo.sh


  #!/bin/bash
  docker run --rm -v $(pwd):/src -v $GOPATH:/go -e "GOPATH=/go" tinygo/tinygo:0.12.0 tinygo build  -o /src/uno.hex -target=arduino $1
  avrdude -p atmega328p -C ~/.platformio/packages/tool-avrdude/avrdude.conf -c arduino -b 115200 -D -P /dev/ttyACM0 -U flash:w:uno.hex:i

実行属性を与える必要があるので「chmod +x xxx.sh」を実行して実行属性を与えること。

実行例：


  # ターゲットがmicro:bitの場合
  ./fmb.sh hello

  # ターゲットがnanoの場合
  ./fnano.sh hello

  # ターゲットがunoの場合
  ./funo.sh hello

printlnの出力先

ボードによって実装が多少異なっているようで F4DISCO,nanoは、ボードの(シリアル)ピンに出力される。 unoとmicro:bitは、プログラミングで使用しているUSBに出力されるが、ビットレートは異なる。以下、通信ソフトpicocomで接続した例をを示す：


  # nanoの場合
  # シリアル用ピンをMCP2221AなどUSBserialボード経由で接続する
  picocom /dev/ttyACM0 -b9600 

  # unoの場合
  # ボードのUSBserial(プログラム書き込み用と兼用)に接続する
  picocom /dev/ttyACM0 -b19200

  # micro:bitの場合
  # ボードのUSBserialに接続する
  picocom /dev/ttyACM0 -b115200

シリアル出力テスト用プログラム src/hello/hello.go


  package main

  func main() {
       // setup
       println("Start Seriral.")

       // loop
       for{
          println("Hello TinyGO World!")
       }
  }

実行例：


  # unoの場合
  ./funo.sh hello
  picocom /dev/ttyACM0 -b19200

  # micro:bitの場合
  ./fmb.sh hello
  picocom /dev/ttyACM0 -b115200

参考情報

https://github.com/tinygo-org/tinygo
https://tinygo.org/
https://tinygo.org/getting-started/linux/

TinyGoで始める組み込みプログラミング TinyGo on Arduino Uno: An Introduction

STM32F4DISCO　Pin Assign
MICROBIT Pin Assign
ARDUINO-NANO Pin Assign
ARDUINO Pin Assign

TinyGo Drivers

以上

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