0.ピコの正体

わーい、得意なLinux上でのソフトウエア開発と思っていた矢先

　　Raspberry Piリナックス ≠ Raspberry Pi Picoくみこみマイコン

という事実。OSもなく、組込みマイコンでした。

※ 下側の青い基板は電子ペーパー(後述します。)の制御基板で、上の緑色がピコです。

気を取り直して、開発環境構築選定していく過程で、実質Linuxシステムによるクロス開発に落ち着きました。
組込み用マイコンでセンサーやスイッチLEDやその他様々なものをI/O接続する事ができます。
詳細は、下記リンクで確認して下さい。

・ Raspberry Pi Picoの説明
・ Raspberry Pi Picoのデータシート

1. 開発環境の構築

開発ターゲットが決まりましたので、これのソフトウエアを開発する環境を整備します。
インターネット検索で調査をすると実に様々な開発環境が有りました。
基本、技術者として他人の絵空事は参考情報で何事も自分で試して決めてきましたので同様な手順を踏みました。
(開発期間が短期の為丁寧な確認はできませんしたが)満足のできる選定ができました。

開発環境(オペレーティングシステム関連)情報です。

ラズベリパイ ピコにビルドしたバイナリファイルをドラグ＆ドロップする為に
Windows10 上のフォルダをRaspberry Pi Desktopにマウントして使用しています。
実際のソフト開発や編集はWindows上のEclipseを使用しています。

2.組込み開発での衝撃

2.1 組込みソフトのインストール方法

　組込みだと、ICE上で動作・デバッグして、その後ROM焼きしてテスト実施という手順を踏むことが多いです。
ラズパイだとマイクロSDにOSイメージを作製して動作確認とかソフトのインストールが結構手間でした。
ピコは簡単なしかけをして、ICEやロム書き等の手間をピコをUSBメモリに見える様にする事で
ピコぺコピペでソフトインストールできます。

　電源を落としても実行バイナリはROMに残っていますのでほぼUSBメモリ感覚です。
この方式が特許になっていなかったら、（簡単にコピペできたらいけないシステムも
あるかも知れませんが)組込み系は真似して欲しいです。

以下に簡単な手順を示します。

1.開発環境でビルドして”ターゲット.uf2″ファイルを作成する。
2.Raspberry Pi Picoを開発環境PCに接続前に“BOOTSEL”という白いボタンを押して接続する。
3.開発環境PCにUSBメモリを接続した場合の様にドライブが追加されます。
4.このドライブに”ターゲット.uf2″をドラグ＆ドロップします。
5.組込みソフトの書込みが終わると自動で立ち上がります。

はい、組込みソフトインストール完了です。
但し、デバッグはデバッガーを接続できていないので途中で止めたりメモリの値を確認したりできません。
代替手段として、USB接続によるプリント出力デバッグをするようです。

以下に示すデータシートでご確認下さい。

Raspberry Pi Picoのデータシート

2.2 On/Offスイッチ回路が超簡単

GPIOを使用して入力でピコ内でプルアップやプルダウンを指定する事で
外部にプルアップ/プルダウン抵抗を付けなくても動作します。
※ピン毎の許容範囲には注意(公開しているドキュメント参照して下さい。)

ボタンクラスの初期化メッソード

ライブラリを組込んで3関数呼ぶだけで、sw入力初期化終了
後は、入力状態を用意されたSDK関数で状態を確認するだけです。

/*!
 * @brief ボタンSWの初期化
 * @fn             bool     initiate();
 * @return         GPIOポートの初期化状態(true : 成功、 false : 失敗)
 * @author         M,H
 * @date           2024/09/20
 * @version        1.00
 * @detail         予め設定済みのGPIOポートをスイッチ入力用に初期化する。
 *                 プルアップまたはプルダウンの指定があれば設定する。
 *                 pullup == true かつ pulldown == true の場合は
 *                 同様に初期化処理はせず falseを返す。
 * @par            History
 *   2024/09/20    新規作成
 */
bool
__no_inline_not_in_flash_func(button::initiate)()
{
    if(pullup &&  pulldown) return false; /*! プルダウン/アップ両方ON、初期化せず終了。*/
    gpio_init(gpio);			  /*! ポートを初期化する。		         */
    gpio_set_dir(gpio, GPIO_IN);	  /*! ポートを入力に設定する。	         */
    if (pullup) {			  /*! プルアップ指定があれば、	         */
        gpio_pull_up    (gpio);		  /*! ポートをプルアップに設定する。          */
    } else if (pulldown) {		  /*! プルダウン指定があれば、	         */
        gpio_pull_down  (gpio);		  /*! ポートをプルダウンに設定する。	         */
    } else {				  /*! 両方の指定がない場合は、	         */
        ;				  /*! なにも設定しない。		         */
    }
    return true;
}

注1: メッソードに見慣れない__no_inline_not_in_flash_func()がありますが、関数をFLASH ROMに置かない設定です。　　 開発物が随時ROM に状態記録する為、そういう設定にしています。

2.3 Lチカなんて本体だけで実現できる

LED出力初期化メッソード

/*!
 * @brief LED出力の初期化
 * @fn             bool     initiate();
 * @return         GPIOポートの初期化状態(true : 成功、 false : 失敗)
 * @author         M,H
 * @date           2024/09/20
 * @version        1.00
 * @detail         予め設定済みのGPIOポートをLED出力用に初期化する。
 * @par            History
 *   2024/09/20    新規作成
 */
bool
__no_inline_not_in_flash_func(led::initiate)()
{
    gpio_init(gpio);                        /*! ポートを初期化する。		*/
    gpio_set_dir(gpio, GPIO_OUT);           /*! ポートを出力に設定する。		*/
    state = false;                          /*! 初期値はOFFに設定する。		*/
    gpio_put(gpio, state);                  /*! ポートを設定値にする。		*/
    return true;
}

注2: LEDには制限抵抗入れて下さい。もちろんGP25は、ピコ内臓LEDポートなので何も必要ないです。