2021/2/3
rpi Pico MicroPython/CircuitPython Install
rpi Pico MicroPython/CircuitPython Install
概要
以下のPicoボードにMicropython/CircuitPython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)
・Raspberry Pi Pico
MicroPytho PreBuild
プリビルドしたファームウェアを使う場合
以下を手順でファームウェアをダウンロードする：
cd ~/Downloads
wget https://www.raspberrypi.org/documentation/pico/getting-started/static/5d8e777377e8dbe23cf36360d6efc727/pico_micropython_20210121.uf2
このファームウェアを「ビルドしたファームウェアの書き込み」の手順で書き込む。
ソースからビルドする場合、以降の手順でビルドする。
事前準備
以下の手順でツールをインストールする：
sudo apt update
sudo apt install gcc-arm-none-eabi build-essential
# ビルド時にエラーになったのでcmake最新版をインストールする
# 古いcmakeを削除する
sudo apt remove cmake
mkdir ~/cmake_latest
cd ~/cmake_latest
wget https://github.com/Kitware/CMake/releases/download/v3.17.1/cmake-3.17.1.tar.gz
tar zxvf cmake-3.17.1.tar.gz
cd cmake-3.17.1/
./bootstrap
make
sudo make install
該当ツールのインストール
以下の手順でインストールする：
# pico SDK のダウンロード
mkdir ~/pico
git clone -b master https://github.com/raspberrypi/pico-sdk.git
cd pico-sdk
git submodule update --init
# picotoolのインストール
cd ~/pico
git clone https://github.com/raspberrypi/picotool.git
cd picotool
mkdir build
cd build
export PICO_SDK_PATH=../../pico-sdk
cmake ..
make
sudo cp picotool /usr/local/bin/
# elf2uf2のインストール
cd ~/pico
cd pico-sdk/tools/elf2uf2
mkdir build
cd build
export PICO_SDK_PATH=../../../../pico-sdk
cmake ..
make
sudo cp elf2uf2 /usr/local/bin/
# pioasmのインストール
cd ~/pico
cd pico-sdk/tools/pioasm
mkdir build
cd build
export PICO_SDK_PATH=../../../../pico-sdk
cmake ..
make
sudo cp pioasm /usr/local/bin/
MicroPython Build
以下の手順でビルドする：
cd ~/pico
git clone -b pico https://github.com/raspberrypi/micropython.git
cd micropython
git submodule update --init -- lib/pico-sdk
cd lib/pico-sdk
git submodule update --init
cd ../..
make -C mpy-cross
cd ports/rp2
make clean
make
ls build
CMakeCache.txt elf2uf2 firmware.elf.map frozen_mpy
CMakeFiles firmware.bin firmware.hex generated
Makefile firmware.dis firmware.uf2 genhdr
cmake_install.cmake firmware.elf frozen_content.c pico_sdk
この時点でfirmware.*がビルドされる。
実際にPicoボードで書き込むのは、firmware.uf2になる。
ビルドしたファームウェアの確認
以下のやり方でファームウェアの内容を確認できる：
$ picotool info firmware.uf2
File firmware.uf2:
Program Information
name: MicroPython
version: de1239b6a
features: USB REPL
thread support
frozen modules: _boot, rp2, ds18x20, onewire, uasyncio, uasyncio/core,
uasyncio/event, uasyncio/funcs, uasyncio/lock, uasyncio/stream
ビルドしたファームウェアの書き込み
以下の手順で書き込む：
# BOOTSELボタンを押しながらPicoボードをホストPCにUSB接続する。
# 接続後、BOOTSELボタンを離す。
cd build
sudo cp firmwre.uf2 /media/<USER>/RPI-RP2
以上でfirmwareがボードに書き込まれる。
(<USER>の部分はホストの環境に合わせる)
動作確認(REPL)
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
MPY: soft reboot
MicroPython de1239b6a on 2021-01-24; Raspberry Pi Pico with RP2040
Type "help()" for more information.
>>> import os
>>> os.uname()
(sysname='rp2', nodename='rp2', release='1.13.0', version='de1239b6a on 2021-01-24 (GNU 6.3.1 MinSizeRel)', machine='Raspberry Pi Pico with RP2040')
>>>
>>> import gc
>>> gc.collect()
>>> gc.mem_free()
187904
オンライン・ヘルプ表示：
>>> help()
Welcome to MicroPython!
For online help please visit https://micropython.org/help/.
For access to the hardware use the 'machine' module. RP2 specific commands
are in the 'rp2' module.
Quick overview of some objects:
machine.Pin(pin) -- get a pin, eg machine.Pin(0)
machine.Pin(pin, m, [p]) -- get a pin and configure it for IO mode m, pull mode p
methods: init(..), value([v]), high(), low(), irq(handler)
machine.ADC(pin) -- make an analog object from a pin
methods: read_u16()
machine.PWM(pin) -- make a PWM object from a pin
methods: deinit(), freq([f]), duty_u16([d]), duty_ns([d])
machine.I2C(id) -- create an I2C object (id=0,1)
methods: readfrom(addr, buf, stop=True), writeto(addr, buf, stop=True)
readfrom_mem(addr, memaddr, arg), writeto_mem(addr, memaddr, arg)
machine.SPI(id, baudrate=1000000) -- create an SPI object (id=0,1)
methods: read(nbytes, write=0x00), write(buf), write_readinto(wr_buf, rd_buf)
machine.Timer(freq, callback) -- create a software timer object
eg: machine.Timer(freq=1, callback=lambda t:print(t))
Pins are numbered 0-29, and 26-29 have ADC capabilities
Pin IO modes are: Pin.IN, Pin.OUT, Pin.ALT
Pin pull modes are: Pin.PULL_UP, Pin.PULL_DOWN
Useful control commands:
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__ framebuf uasyncio/__init__ uio
_boot gc uasyncio/core uos
_onewire machine uasyncio/event urandom
_rp2 math uasyncio/funcs uselect
_thread micropython uasyncio/lock ustruct
_uasyncio onewire uasyncio/stream usys
builtins rp2 ubinascii utime
ds18x20 uarray ucollections
Plus any modules on the filesystem
>>>
>>>
>>>
MicroPython demo scripts
blink.py
from time import sleep
from machine import Pin
led = Pin(25, Pin.OUT)
while True:
led.value(1)
sleep(0.1)
led.value(0)
sleep(0.1)
neopixel_ring.py
import array, time
from machine import Pin
import rp2
NUM_LEDS = 24
PIN_NUM = 6
brightness = 0.2
@rp2.asm_pio(sideset_init=rp2.PIO.OUT_LOW, out_shiftdir=rp2.PIO.SHIFT_LEFT, autopull=True, pull_thresh=24)
def ws2812():
T1 = 2
T2 = 5
T3 = 3
wrap_target()
label("bitloop")
out(x, 1) .side(0) [T3 - 1]
jmp(not_x, "do_zero") .side(1) [T1 - 1]
jmp("bitloop") .side(1) [T2 - 1]
label("do_zero")
nop() .side(0) [T2 - 1]
wrap()
sm = rp2.StateMachine(0, ws2812, freq=8_000_000, sideset_base=Pin(PIN_NUM))
sm.active(1)
ar = array.array("I", [0 for _ in range(NUM_LEDS)])
def pixels_show():
dimmer_ar = array.array("I", [0 for _ in range(NUM_LEDS)])
for i,c in enumerate(ar):
r = int(((c >> 8) & 0xFF) * brightness)
g = int(((c >> 16) & 0xFF) * brightness)
b = int((c & 0xFF) * brightness)
dimmer_ar[i] = (g<<16) + (r<<8) + b
sm.put(dimmer_ar, 8)
time.sleep_ms(10)
def pixels_set(i, color):
ar[i] = (color[1]<<16) + (color[0]<<8) + color[2]
def pixels_fill(color):
for i in range(len(ar)):
pixels_set(i, color)
def color_chase(color, wait):
for i in range(NUM_LEDS):
pixels_set(i, color)
time.sleep(wait)
pixels_show()
time.sleep(0.2)
def wheel(pos):
if pos < 0 or pos > 255:
return (0, 0, 0)
if pos < 85:
return (255 - pos * 3, pos * 3, 0)
if pos < 170:
pos -= 85
return (0, 255 - pos * 3, pos * 3)
pos -= 170
return (pos * 3, 0, 255 - pos * 3)
def rainbow_cycle(wait):
for j in range(255):
for i in range(NUM_LEDS):
rc_index = (i * 256 // NUM_LEDS) + j
pixels_set(i, wheel(rc_index & 255))
pixels_show()
time.sleep(wait)
BLACK = (0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
YELLOW = (255, 150, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
CYAN = (0, 255, 255)
BLUE = (0, 0, 255)
PURPLE = (180, 0, 255)
WHITE = (255, 255, 255)
COLORS = (BLACK, RED, YELLOW, GREEN, CYAN, BLUE, PURPLE, WHITE)
print("fills")
for color in COLORS:
pixels_fill(color)
pixels_show()
time.sleep(0.2)
print("chases")
for color in COLORS:
color_chase(color, 0.01)
print("rainbow")
rainbow_cycle(0)
pioで正確なタイミングを作っているせいか
今までのやり方のものよりも、安定して光る印象がある。
pio_blink.py
import time
from rp2 import PIO, asm_pio
from machine import Pin
@asm_pio(set_init=rp2.PIO.OUT_LOW)
def blink():
wrap_target()
set(pins, 1) [31]
nop() [31]
nop() [31]
nop() [31]
nop() [31]
set(pins, 0) [31]
nop() [31]
nop() [31]
nop() [31]
nop() [31]
wrap()
sm = rp2.StateMachine(0, blink, freq=1000, set_base=Pin(25))
sm.active(1)
time.sleep(10)
sm.active(0)
pio実装によるblinkになる。
pwn_fade.py
import time
from machine import Pin, PWM
pwm = PWM(Pin(25))
pwm.freq(1000)
duty = 0
direction = 1
while True:
for _ in range(8 * 256):
duty += direction
if duty > 255:
duty = 255
direction = -1
elif duty < 0:
duty = 0
direction = 1
pwm.duty_u16(duty * duty)
time.sleep(0.001)
import time
def performanceTest():
msec = time.ticks_ms
endTime = msec() + 10000
count = 0
while msec() < endTime:
count += 1
print("Count: ", count)
performanceTest()
以下が出力される：
Count: 1507516
thonny(pyhton用エディタ)
言うまでもなく、通常のエディタを使ってプログラムすることが可能だが、ここでは専用のエディタをインストールして使用してみる。
以下の手順でインストールする：
bash <(curl -s https://thonny.org/installer-for-linux)
# ディスクトップにアイコンができる
起動/設定：
# 起動
# thonnyアイコンをクリックする
# 設定
(1)実行後、picoボードをPCにUSB接続する
(2)Tools/Options/Interpreterを選択する
[Which interpreter or device should Thonny use for running your code?]
のプルダウンメニューから以下を選ぶ：
「MicroPyton(Raspberry Pi Pico」
(3)「Port」のプルダウンメニューから実際に接続しているポート(/dev/ttyACM0など)を選択する
CircuitPythonダウンロード＆書き込み
以下を手順でファームウェアをダウンロードする：
cd ~/Downloads
wget https://downloads.circuitpython.org/bin/raspberry_pi_pico/en_US/adafruit-circuitpython-raspberry_pi_pico-en_US-6.2.0-beta.1.uf2
このファームウェアを「ビルドしたファームウェアの書き込み」の手順で書き込む。
REPL(CircuitPython)
Press any key to enter the REPL. Use CTRL-D to reload.
Adafruit CircuitPython 6.2.0-beta.1 on 2021-01-27; Raspberry Pi Pico with rp2040
>>>
soft reboot
Auto-reload is on. Simply save files over USB to run them or enter REPL to disable.
code.py output:
Hello World!
Code done running.
Press any key to enter the REPL. Use CTRL-D to reload.
Adafruit CircuitPython 6.2.0-beta.1 on 2021-01-27; Raspberry Pi Pico with rp2040
>>> import os
>>> os.uname()
(sysname='rp2040', nodename='rp2040', release='6.2.0', version='6.2.0-beta.1 on 2021-01-27', machine='Raspberry Pi Pico with rp2040')
>>> 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]
>>> import gc
>>> gc.collect()
>>> gc.mem_free()
220640
>>>
>>> import board
>>> dir(board)
['__class__', 'A0', 'A1', 'A2', 'GP0', 'GP1', 'GP10', 'GP11', 'GP12', 'GP13', 'GP14', 'GP15', 'GP16', 'GP17', 'GP18', 'GP19', 'GP2', 'GP20', 'GP21', 'GP22', 'GP25', 'GP26', 'GP26_A0', 'GP27', 'GP27_A1', 'GP28', 'GP28_A2', 'GP3', 'GP4', 'GP5', 'GP6', 'GP7', 'GP8', 'GP9', 'LED']
>>> help()
Welcome to Adafruit CircuitPython 6.2.0-beta.1!
Please visit learn.adafruit.com/category/circuitpython for project guides.
To list built-in modules please do `help("modules")`.
>>> help("modules")
__main__ collections microcontroller storage
_bleio digitalio micropython struct
_pixelbuf displayio msgpack supervisor
adafruit_bus_device errno neopixel_write sys
analogio fontio os terminalio
array framebufferio pwmio time
binascii gamepad random touchio
bitbangio gc re ulab
board io rp2pio usb_hid
builtins json sdcardio usb_midi
busio math sharpdisplay vectorio
Plus any modules on the filesystem
>>>
CircuitPython demo scripts
blink.py
from time import sleep
import board
import digitalio
led = digitalio.DigitalInOut(board.LED)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
while True:
led.value = True
sleep(0.1)
led.value = False
sleep(0.1)
from time import monotonic_ns
def performanceTest():
endTime = monotonic_ns() + 10000000000
count = 0
while monotonic_ns() < endTime:
count += 1
print("Count: ", count)
performanceTest()
以下が出力される：
Count: 341033
参照情報
・Raspberry Pi Picoスタートガイド C/C++
・Pico C/C++ SDK
・Pico SDK docs
・Pico Python SDK
・Pico Pinout
・Ubuntu 18.04 に Cmake の Latest Release をインストールする
・NUCLEO-F767ZIにMicropythonをインストールする(v2)
・MicroPython Performance Test
以上
