Circuit-Playground-ExpressボードでTinyGOを動かす(v2): xshige's beta notes

2020年5月29日 (金)

Circuit-Playground-ExpressボードでTinyGOを動かす(v2)

2020/5/26

TinyGO Install Circuit-Playground-Express

概要

以下のCircuit-Playground-ExpressボードでTinyGOを動かす。以降、Circuit-Playground-ExpressをCPXとする。 (ホストPCとしてはubuntuを想定している)

Circuit Playground Express

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

CPXでは使用しない。

(2)TinyGO(Docker版)のインストール
以下の手順でインストールする：


  (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:latest

(3)GOのインストール
TinyGOのモジュールを使用するのに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=$PATH:/usr/local/go/bin
  export GOPATH=$HOME/tinygo_ws

なお、GOPATHのパス設定値は、任意だが、それをベースにその配下にTinyGO/GOの関係ファイル/ディレクトリが置かれる。

alias用スクリプトの設定：
nano ~/setenv4tg
以下の内容に編集する：


  # for CPX(Circuit-Playground-Express)
  alias tgcpx="docker run -it --rm -v $PWD:/go/src/github.com/myusr/myapp -w /go/src/github.com/myusr/myapp -e GOPATH=/go tinygo/tinygo:latest tinygo build -size full -o cpx.uf2 -target circuitplay-express ."
  alias fcpx="cp cpx.uf2 /media/USER_NAME/CPLAYBOOT/"
  # for nucleo-f103rb
  alias tgf103="docker run -it --rm -v $PWD:/go/src/github.com/myusr/myapp -w /go/src/github.com/myusr/myapp -e GOPATH=/go tinygo/tinygo:latest tinygo build -size full -o firmware.bin -target nucleo-f103rb ."
  alias stf="st-flash write firmware.bin 0x8000000"

「USER_NAME」の部分は自分の環境に合わせること。なお、この設定には別ボード用も含む。

以上のexportは、.bashrcに登録する。

bootloader mode

CPXにfirmwareを書き込めるモードを「bootloader mode」といい、このモードでは、USBストレージとしてCPLAYBOOTが現れる。 CPXに事前に、どんなプログラムが書かれていたかで、やり方が異なる。 arduinoのプログラムかCircuitPythonのプログラムが書き込まれている場合、resetをdouble-clickのように２度押すとこのモードに入りUSBストレージとしてCPLAYBOOTが現れる。その他の場合、resetを1度押すと、このモードに入る。

ただし、本家サイトの説明ではdouble-clickのようにと説明があるが実際には、２度目のリセットは少し長めに押してから離さないとbootloader-modeには入らない。このモードに入るとボード上のnexpixelが緑になる。
失敗すると赤色になる。その場合、再度トライすること.

工場出荷の状態では、arduinoのデモプログラムが入っているようなので実際にはresetの２度押しで、このモードに入る。

blinkyを動かす

(1)以下のようにプロジェクト用ディレクトリを作成する：


  cd tigo_ws
  mkdir blinky
  cd blinky

  #aliasを設定する
  source ~/setenv4tg
  #上のコマンドはプロジェクトのディレクトリで実行する必要がある。
  #「source」は「.」に置き換えることができる。

(2)プロジェクト(blinky)ディレクトリに以下のファイルを作成する：
blinky.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 * 1000)

          led.High()
          time.Sleep(time.Millisecond * 1000)
      }
  }

(3)ビルド
以下を実行してビルドする：


  tgcpx

これで、cpx.uf2が作成される。

出力例：


  $ tgcpx
     code  rodata    data     bss |   flash     ram | package
     3442      13       0       0 |    3455       0 | (bootstrap)
       60       0       0       0 |      60       0 | github
        0      36       0       0 |      36       0 | handleHardFault$string
      108      24       0       4 |     132       4 | internal/task
     2992      43       5    2054 |    3040    2059 | machine
        0      16       0     130 |      16     130 | machine$alloc
     2302      79       0      45 |    2381      45 | runtime
       96       0       0       0 |      96       0 | time
     9000     211       5    2233 |    9216    2238 | (sum)
     9540       -       8    4312 |    9548    4320 | (all)

  $ ls -l cpx.*
  -rwxr-xr-x 1 root root 19456  5月 25 10:35 cpx.uf2

(4)書き込み
以下を実行して書き込む：


  # ボードとホストPCをUSBで接続する。
  # resetを２度押して、bootloader-modeに入る。
  # CPLAYBOOTのディレクトリが現れる。
  fcpx

ボードの赤いLED(D13)が１秒周期で点滅すれば動作としてはＯＫとなる。

serialを動かす

(1)以下のようにプロジェクト用ディレクトリを作成する：


  cd tigo_ws
  mkdir serial
  cd serial

  #aliasを設定する
  source ~/setenv4tg
  #上のコマンドはプロジェクトのディレクトリで実行する必要がある

(2)プロジェクト(serial)ディレクトリに以下のファイルを作成する：
serial.go


  package main

  import "time"

  func main() {
      for {
          println("hello world!")
          time.Sleep(time.Second)
      }
  }

(3)ビルド/書き込み以下を実行する：


  tgcpx

  # ボードとホストPCをUSBで接続する。
  # resetを２度押して、bootloader-modeに入る。
  # CPLAYBOOTのディレクトリが現れる。
  fcpx

以上で、プログラムが起動する。

(4)シリアル通信の起動
以下のように別の端末でシリアル通信を起動するとシリアルに結果が出力される：

$ picocom /dev/ttyACM0 -b115200
  picocom v1.7

  <省略>

  Terminal ready
  hello world!
  hello world!
  hello world!
  hello world!
  hello world!
  hello world!
  hello world!
  hello world!
  hello world!
  ...

TinyGOのモジュールを利用する


  実行例：

  # 以下で、モジュールをインストールする
  go get tinygo.org/x/drivers

  # インストールしたモジュールのパスを設定する
  export TIGOLIBS=$GOPATH/src/tinygo.org/x/drivers/

  #　インポートしたいモジュールを確認する
  ls $TIGOLIBS
    ...
    adt7410          ds1307        l9110x          shifter        vl53l1x
    adxl345          ds3231        lis3dh          shiftregister  waveshare-epd
    amg88xx          easystepper   lsm6ds3         sht3x          wifinina
    apa102           espat         mag3110         ssd1306        ws2812
    at24cx           examples      mcp3008         ssd1331
    bh1750           flash         microbitmatrix  st7735
    ...

  #　ここでは例として「ws2812」をインポートする
  mkdir ws2812
  cd ws2812

  # モジュールをディレクトリの形でコピーする
  cp -r $TIGOLIBS/ws2812 .

  # exampleのmain.goをコピーする
  cp $TIGOLIBS/examples/ws2812/main.go .

  # main.goを編集する
  leafpad main.go
  # 以下のように修正する：

// Connects to an WS2812 RGB LED strip with 10 LEDS.
  //
  // See either the others.go or digispark.go files in this directory
  // for the neopixels pin assignments.
  package main

  import (
      "image/color"
      "machine"
      "time"

      "./ws2812"
      //"tinygo.org/x/drivers/ws2812"
  )

  var leds [10]color.RGBA

  func main() {
      led := machine.LED
      led.Configure(machine.PinConfig{Mode: machine.PinOutput})

      neo := machine.NEOPIXELS
      neo.Configure(machine.PinConfig{Mode: machine.PinOutput})

      ws := ws2812.New(neo)
      rg := false

      for {
          rg = !rg
          for i := range leds {
              rg = !rg
              if rg {
                  // Alpha channel is not supported by WS2812 so we leave it out
                  //leds[i] = color.RGBA{R: 0xff, G: 0x00, B: 0x00}
                  leds[i] = color.RGBA{R: 0x0f, G: 0x00, B: 0x00}
              } else {
                  //leds[i] = color.RGBA{R: 0x00, G: 0xff, B: 0x00}
                  leds[i] = color.RGBA{R: 0x00, G: 0x0f, B: 0x00}
              }
          }

          ws.WriteColors(leds[:])
          led.Set(rg)
          time.Sleep(100 * time.Millisecond)
      }
  }

続き：


  # 以下、ビルド&書き込み
  . ~/setenv4tg
  tgcpx
  # ボードをbootloader-modeに入れる
  fcpx

書き込みが終わると、ボードのnexpixelが色を変えて光る。

温度/光センサを動かす


  mkdir thermistor
  cd thermistor

  cp -r $TIGOLIBS/thermistor .

  cp $TIGOLIBS/examples/thermistor/main.go .

  # main.goを編集する
  leafpad main.go
  # 以下のように修正する：
  (光センサの部分も追加している)


  // This example uses the settings for the thermistor that is built in to the
  // Adafruit Circuit Playground Express.
  package main

  import (
      "machine"
      "time"

      "./thermistor"
      //"tinygo.org/x/drivers/thermistor"
  )

  func main() {
      machine.InitADC()

      lsense := machine.ADC{machine.LIGHTSENSOR} // Light Sensor (set ADC pin)
      lsense.Configure() // start the pin's ADC function

      sensor := thermistor.New(machine.TEMPSENSOR) // Tempe Sensor (set ADC pin)
      sensor.Configure()

      for {
          temp, _ := sensor.ReadTemperature()
          println("Temperature:", temp/1000, "°C")        
          println("Light Sensor:", lsense.Get())

          time.Sleep(1 * time.Second)
      }
  }

続き：

# 以下、ビルド&書き込み
  . ~/setenv4tg
  tgcpx
  # bootloader-modeに入る
  fcpx

実行後、「picocom /dev/ttyACM0 -b115200」を実行して、シリアル出力を表示すると、温度と光センサの値が出力される。

加速度センサ(LIS3DH(i2c))を動かす


  mkdir lis3dh
  cd lis3dh

  cp -r $TIGOLIBS/lis3dh .
  cp $TIGOLIBS/examples/lis3dh/main.go .

  leafpad main.go
  # 以下の内容にする：
  (修正点はimportの部分のみ)


  // Connects to a LIS3DH I2C accelerometer on the Adafruit Circuit Playground Express.
  package main

  import (
      "machine"
      "time"

      "./lis3dh"
      //"tinygo.org/x/drivers/lis3dh"
  )

  var i2c = machine.I2C1

  func main() {
      i2c.Configure(machine.I2CConfig{SCL: machine.SCL1_PIN, SDA: machine.SDA1_PIN})

      accel := lis3dh.New(i2c)
      accel.Address = lis3dh.Address1 // address on the Circuit Playground Express
      accel.Configure()
      accel.SetRange(lis3dh.RANGE_2_G)

      println(accel.Connected())

      for {
          x, y, z, _ := accel.ReadAcceleration()
          println("X:", x, "Y:", y, "Z:", z)

          rx, ry, rz := accel.ReadRawAcceleration()
          println("X (raw):", rx, "Y (raw):", ry, "Z (raw):", rz)

          time.Sleep(time.Millisecond * 100)
      }
  }

続き：

# 以下、ビルド&書き込み
  . ~/setenv4tg
  tgcpx
  # bootloader-modeに入る
  fcpx

実行後、「picocom /dev/ttyACM0 -b115200」を実行して、シリアル出力を表示すると、加速度センサの値が出力される。

出力例：


  $ picocom /dev/ttyACM0 -b115200
  ...
  Terminal ready
  X: -110378 Y: -16605 Z: 958241
  X (raw): -1984 Y (raw): -144 Z (raw): 16064
  X: -136752 Y: -22466 Z: 999267
  X (raw): -2240 Y (raw): -368 Z (raw): 15920
  X: -136752 Y: -13675 Z: 993406
  X (raw): -2224 Y (raw): -320 Z (raw): 16272

音センサ(マイク)を動かす


  mkdir lis3dh
  cd lis3dh

  cp -r $TIGOLIBS/microphone .
  cp $TIGOLIBS/examples/microphone/main.go .

  leafpad main.go
  # 以下の内容にする：
  (修正点はimportの部分のみ)


  // Example using the i2s hardware interface on the Adafruit Circuit Playground Express
  // to read data from the onboard MEMS microphone.
  //
  // Uses ideas from the https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPlayground repo.
  //
  package main

  import (
      "machine"

      "./microphone"
      //"tinygo.org/x/drivers/microphone"
  )

  const (
      defaultSampleRate        = 22000
      quantizeSteps            = 64
      msForSPLSample           = 50
      defaultSampleCountForSPL = (defaultSampleRate / 1000) * msForSPLSample
  )

  func main() {
      machine.I2S0.Configure(machine.I2SConfig{
          Mode:           machine.I2SModePDM,
          AudioFrequency: defaultSampleRate * quantizeSteps / 16,
          ClockSource:    machine.I2SClockSourceExternal,
          Stereo:         true,
      })

      mic := microphone.New(machine.I2S0)
      mic.SampleCountForSPL = defaultSampleCountForSPL
      mic.Configure()

      for {
          spl, maxval := mic.GetSoundPressure()
          println("C", spl, "max", maxval)
      }
  }

続き：

# 以下、ビルド&書き込み
  . ~/setenv4tg
  tgcpx
  # bootloader-modeに入る
  fcpx

実行後、「picocom /dev/ttyACM0 -b115200」を実行して、シリアル出力を表示すると、音センサ(マイク)の値が出力される。

出力例：


  $ picocom /dev/ttyACM0 -b115200
  ...
  C 85536 max 43
  C 100324 max 236
  C 85735 max 44
  C 85735 max 44
  C 85735 max 44
  C 85536 max 43
  C 104530 max 383
  C 88990 max 64
  C 85536 max 43
  C 89125 max 65
  C 85536 max 43
  C 106178 max 463
  C 85536 max 43
  C 85735 max 44
  C 85735 max 44
  C 98973 max 202
  C 85735 max 44
  ...

外部のtmp102(i2c)を動かす


  mkdir tmp102
  cd tmp102

  cp -r $TIGOLIBS/tmp102 .
  cp $TIGOLIBS/examples/tmp102/main.go .

  leafpad main.go
  # 以下の内容にする：
  (修正点はimportの部分のみ)


  package main

  import (
      "fmt"
      "machine"
      "time"

      "./tmp102"
      //"tinygo.org/x/drivers/tmp102"
  )

  func main() {
      machine.I2C0.Configure(machine.I2CConfig{
          Frequency: machine.TWI_FREQ_400KHZ,
      })

      thermo := tmp102.New(machine.I2C0)
      thermo.Configure(tmp102.Config{})

      for {

          temp, _ := thermo.ReadTemperature()

          print(fmt.Sprintf("%.2f°C\r\n", float32(temp)/1000.0))

          time.Sleep(time.Millisecond * 1000)
      }

  }

続き：

# 以下、ビルド&書き込み
  . ~/setenv4tg
  tgcpx
  # bootloader-modeに入る
  fcpx

CPXにtmp102(i2c)を接続して、プログラム実行後、「picocom /dev/ttyACM0 -b115200」を実行して、シリアル出力を表示すると、tmp102(温度)の値が出力される。

CPXのピン定義


  const (
      LED       = D13
      NEOPIXELS = D8

      BUTTONA   = D4
      BUTTONB   = D5
      SLIDER    = D7    // built-in slide switch

      BUTTON    = BUTTONA
      BUTTON1   = BUTTONB

      LIGHTSENSOR   = A8
      TEMPSENSOR    = A9
      PROXIMITY = A10
  )

  Capacitive Touch: A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7

  Infrared Receive and Transmit:
  IR TX: D29
  IR RX: D39
  (The direct analog value is available from pin A10)

  const (
      SDA_PIN   = PB02  // I2C0 external
      SCL_PIN   = PB03  // I2C0 external

      SDA1_PIN  = PA00  // I2C1 internal
      SCL1_PIN  = PA01  // I2C1 internal
  )