プログラミング言語RustをNucleo-F401REボードで動かす(STM32F4xxx)

2020/5/8

Rust STM32F4xx

Rust STM32F4xx

概要

プログラミング言語Rustを以下のNucleo-F401REボードで動かす。 (ホストPCとしてはubuntuを想定している)

STM32 Nucleo Board STM32F401

関連ツールのインストール

以下で必要なツールをインスールする：
(0)rustツールのインストール

  curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh
  

(1)書き込みツール(st-flash)のインストール

  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

  

(2)Cコンパイラのバージョンアップ
binを作成するのに、これに含まれるツールを使用するのでインストールする

以下でインストールしたコンパイラが古くてビルドエラーが出たのでバージョンアップする。
  sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi

  (1)以下のurlから最新版をダウンロードする：
  https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads

  解凍したものを以下のフォルダに置く：
  $HOME/Downloads/gcc-arm-none-eabi-8-2019-q3-update

  (2)パス設定
  #古いコンパイラを削除する
  sudo apt-get remove gcc-arm-none-eabi
  #パスを設定する
  export PATH=$PATH:$HOME/Downloads/gcc-arm-none-eabi-8-2019-q3-update/bin

  

exportは、.bashrcに登録する

(3)その他の必要ツールのインストール

  sudo apt-get install openocd
  sudo apt-get install picocom

  

sample#0( gpio_hal_blinky)をビルドして実行する

最初の設定がターゲットボードとしてSTM32F401REになっているので、そのまま動かす。

  git clone https://github.com/jkristell/nucleo-f401re.git
  cd nucleo-f401re
  rustup target add thumbv7em-none-eabihf

  cargo clean
  cargo build --example gpio_hal_blinky

  arm-none-eabi-objcopy -O binary target/thumbv7em-none-eabihf/debug/examples/gpio_hal_blinky firmware.bin
  #ボードのUSBコネクタをホストPCに接続する
  st-flash write firmware.bin 0x8000000

  

正常に動作した場合、ボードのグリーンLEDが点滅する。

sample#1(delay-blinky)をビルドして実行する

上とは別のgitから持ってきたものを実行してみる。
ターゲットボードをSTM32F401REにするために memory.xを以下に変更する。
(gitでダウンロード後)

memory.x

  MEMORY
  {
    /* NOTE K = KiBi = 1024 bytes */
    FLASH : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 512K
    RAM : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 96K
  }

  /* This is where the call stack will be allocated. */
  /* The stack is of the full descending type. */
  /* NOTE Do NOT modify `_stack_start` unless you know what you are doing */
  _stack_start = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);

  

以下の手順を実行する。
(memory.xは、上の内容に変更すること)

  git clone https://github.com/stm32-rs/stm32f4xx-hal.git
  cd stm32f4xx-hal

  rustup target add thumbv7em-none-eabihf

  cargo clean
  cargo build --example delay-blinky --release --features="rt stm32f411"

  # elfをbinに変換する
  arm-none-eabi-objcopy -O binary target/thumbv7em-none-eabihf/release/examples/delay-blinky firmare.bin

  # binを書き込む
  #ボードのUSBコネクタをホストPCに接続する
  st-flash write firmware.bin 0x8000000

  以下のようなエラーがでて書き込めない場合、OpenOCDで書き込む。
  $ st-flash write firmware.bin 0x8000000
  st-flash 1.6.0
  2020-05-08T20:53:06 INFO common.c: Loading device parameters....
  2020-05-08T20:53:06 INFO common.c: Device connected is: F4 device (Dynamic Efficency), id 0x10006433
  2020-05-08T20:53:06 INFO common.c: SRAM size: 0x18000 bytes (96 KiB), Flash: 0x80000 bytes (512 KiB) in pages of 16384 bytes
  open(firmware.bin) == -1
  2020-05-08T20:53:06 ERROR common.c: map_file() == -1
  stlink_fwrite_flash() == -1

  

正常に動作した場合、ボードのグリーンLEDが点滅する。(sample#0と同様)

OpenOCDによる書き込み

今までは、st-flashで書き込んだが、以下の手順でOpenOCDで書き込むこともできる。
別の端末で以下を実行する：

  openocd -f interface/stlink-v2-1.cfg -f target/stm32f4x.cfg
  

エラーになった場合、stlinkのファームウェアが古い可能性があるので そのときは「tlink-v2-1.cfg」を「tlink-v2.cfg」に変更して実行する。 実行するとopenocdがサーバーとして動作して、gdb(やtelnet)を待ち受ける状態になる。

buildの作業で使っている端末で以下を実行する： (delay-blinkyの場合)

  cargo run --example delay-blinky --release --features="rt stm32f411"
  #ビルドが完了すると自動的にgdbが起動するので
  #以下の手順でopenocdと接続してファームウェアを書き込む。
  (gdb) target remote :3333
  Remote debugging using :3333
  0x00000000 in ?? ()
  (gdb) load
  Loading section .vector_table, size 0x198 lma 0x8000000
  Loading section .text, size 0x50c lma 0x8000198
  Loading section .rodata, size 0x13c lma 0x80006b0
  Start address 0x800055c, load size 2016
  Transfer rate: 3 KB/sec, 672 bytes/write.
  (gdb) quit
  Quit anyway? (y or n) y
  #[reset]ボタンは無効になっているようなので、
  #USB接続を切って電源をオフした後、再度、USBを接続して再起動すること

  

openocdの起動用スクリプトを設定すると書き込みを自動化できるようだが、ここでは、それを使用していない。

ターゲット情報

Cortex-Mプロセッサとターゲットは以下の対応になっている：

  thumbv6m-none-eabi - Cortex-M0 と M0+
  thumbv7m-none-eabi - Cortex M3
  thumbv7em-none-eabi - Cortex M4 と M7、FPU なし
  thumbv7em-none-eabihf - Cortex M4 と M7、FPU あり

  

参照情報

STM32 Nucleo Board STM32F401

The Embedded Rust Book
The Embedded Rust Book - Semihosting

UbuntuにRustをインストールする

以上