Seeed Studio XIAO RP2040 使用 NuttX(RTOS)

note

本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

简介

NuttX 是一个成熟的实时操作系统 (RTOS)，以其符合标准和小巧的占用空间而广受认可。NuttX 的主要特点之一是其可扩展性，使其能够在从 8 位微控制器到 64 位系统的环境中使用。这种灵活性通过遵循 POSIX 和 ANSI 标准得以实现，使您能够在不同架构、系列和半导体供应商的芯片上实验类似的 NuttX 功能。

此外，NuttX 提供了许多先进且实用的功能，例如 USB、以太网、音频和图形子系统。这些特性使 NuttX 成为开发人员的一个有吸引力的选择，它能够在各种硬件上运行，是一个多功能、强大的 RTOS。

NuttX 支持大量且不断扩展的开发板。官方文档提供了一个按架构和系统芯片 (SoC) 系列组织的支持板列表。

例如，NuttX 文档中的 Seeed Studio Xiao RP2040 页面详细描述了每个支持的功能以及如何使用它们的说明。

工具设置

开始使用 NuttX 的第一步是安装一系列所需工具，包括您将使用的架构的工具链，以及下载 NuttX 源代码本身。NuttX 提供了一个适用于不同平台的指南。

在安装和设置环境后，请按照以下步骤操作：

下载 Raspberry Pi Pico SDK：

git clone -b 1.1.2 https://github.com/raspberrypi/pico-sdk.git

设置 PICO_SDK_PATH 环境变量：

export PICO_SDK_PATH=<pico-sdk目录的绝对路径>

创建一个工作空间：

mkdir nuttxspace

克隆相关仓库：

cd nuttxspace
git clone https://github.com/apache/nuttx.git nuttx
git clone https://github.com/apache/nuttx-apps apps

Apache NuttX 分为两个项目：

Nuttx：包含内核、驱动程序和子系统的实现。
Apps：包含工具、shell、网络实用程序、库和解释器的集合。

应用程序

要启动一个应用程序，必须在 NuttX 上加载一个配置，使用以下命令：

./tools/configurate.sh board_name:your_application

此外，还可以运行以下命令查看支持的开发板列表：

./tools/configurate.sh -L

运行脚本后，必须编译 NuttX。可以使用以下两种方式：Make 或 CMake。

编程

成功编译后，下一步是使用 BOOTSEL 进行编程。为此，请按照以下步骤操作：

步骤 1：将 Seeed Studio XIAO RP2040 连接到 USB 端口，同时按住按钮 B（引导）。开发板将被检测为 USB 大容量存储设备 RPI-RP2。

步骤 2：在工作空间中，进入 nuttx 目录并将 nuttx.uf2 文件复制到 Seeed Studio XIAO RP2040。

步骤 3：在您的计算机上搜索新的 USB 设备。

步骤 4：与 Seeed Studio XIAO RP2040 打开串行通信。

实践操作

现在是时候实际探索 NuttX 了。在本节中，提供了四个应用程序：USB NSH、GPIO、USERLEDS 和 WS2812 驱动。

USBNSH

NuttXShell(NSH) 是一个用于 NuttX 的 shell 系统，类似于 bash 和其他类似选项。它支持丰富的内置命令集、脚本功能以及运行您自己的应用程序作为“内置”（与 NuttX 二进制文件一起）。

我们可以通过清除之前的配置开始构建过程：

$ cd ~/nuttxspace/nuttx
$ make distclean

现在选择 seeed-xiao-rp2040 开发板的 USBNSH 配置：

$ ./tools/configurate.sh seeed-xiao-rp2040:usbnsh

编译源代码：

$ make -j

编程完成后，打开串行通信：

picocom -b 115200 /dev/ttyACM0

您需要按下 Enter 键三次，然后终端中会显示以下消息：

NuttShell (NSH) NuttX-12.5.1
nsh>

输入 ?，您将看到可用的命令和内置应用程序选项：

nsh> ?
help usage: [-v] [<cmd>]

    .           cp          exec        ls          reboot      truncate    
    [           cmp         exit        mkdir       rm          uname       
    ?           dirname     expr        mkrd        rmdir       umount      
    alias       date        false       mount       set         unset       
    unalias     dd          fdinfo      mv          sleep       uptime      
    basename    df          free        pidof       source      usleep      
    break       dmesg       help        printf      test        xd          
    cat         echo        hexdump     ps          time        
    cd          env         kill        pwd         true        

Builtin Apps:
    getprime    hello       nsh         ostest      sh 

让我们向 NuttX 打个招呼，输入 hello，然后执行命令：

nsh> hello
Hello, World!!

恭喜您，您完成了与 NuttX 的第一次交互。

GPIO 驱动

通用输入/输出 (GPIO) 是微控制器最基本的部分，使其能够连接到外部世界。我们将使用 NSH 来访问和配置这些引脚。但首先，让我们清除之前的配置：

$ cd ~/nuttxspace/nuttx
$ make distclean

选择 seeed-xiao-rp2040 开发板的 GPIO 配置：

$ ./tools/configurate.sh seeed-xiao-rp2040:gpio

编译源代码。

$  make -j

编程完成后，打开串行通信。

picocom -b 115200 /dev/ttyACM0

您需要按下回车键 3 次，然后终端中会显示以下消息。

NuttShell (NSH) NuttX-12.5.1
nsh>

要查看与此应用程序交互时接受的选项，请输入 gpio -h，它将返回参数列表。

NuttShell (NSH) NuttX-12.5.1
nsh> gpio -h
USAGE: gpio [-t <pintype>] [-w <signo>] [-o <value>] <driver-path>
       gpio -h
Where:
 <driver-path>: GPIO 引脚驱动程序的完整路径。
 -t <pintype>:  将引脚更改为此引脚类型 (0-10):
 -w <signo>:    如果这是中断引脚，则等待信号。
 -o <value>:    如果这是输出引脚，则写入此值 (0 或 1)。
mation and exit.
引脚类型：
  0: GPIO_INPUT_PIN
  1: GPIO_INPUT_PIN_PULLUP
  2: GPIO_INPUT_PIN_PULLDOWN
  3: GPIO_OUTPUT_PIN
  4: GPIO_OUTPUT_PIN_OPENDRAIN
  5: GPIO_INTERRUPT_PIN
  6: GPIO_INTERRUPT_HIGH_PIN
  7: GPIO_INTERRUPT_LOW_PIN
  8: GPIO_INTERRUPT_RISING_PIN
  9: GPIO_INTERRUPT_FALLING_PIN
 10: GPIO_INTERRUPT_BOTH_PIN

要确认 GPIO 设备文件已创建，请输入 ls /dev。输入后，您可以看到一些 GPIO 已在 seed-studio-gpio.c 中定义，它们表示：

3 个板载 LED（gpio 18、gpio 17 和 gpio 16）。
1 个输入（gpio 6）。
1 个中断输入（gpio 7）。

nsh> ls /dev
/dev:
 console
 gpio16
 gpio17
 gpio18
 gpio6
 gpio7
 null
 ttyACM0

根据 Seeed Studio RP2040 原理图，当 GPIO 电平设置为零时，板载 LED 会点亮。

要控制 GPIO 输出，您必须传递参数 -o、一个值（零或一）以及路径（/dev/gpio）。

执行以下两个命令，您将看到黄色 LED 闪烁。

nsh> gpio -o 0 /dev/gpio17
Driver: /dev/gpio17
  Output pin:    Value=1
  Writing:       Value=0
  Verify:        Value=0

nsh> gpio -o 1 /dev/gpio17
Driver: /dev/gpio17
  Output pin:    Value=1
  Writing:       Value=1
  Verify:        Value=1

同样，您可以对红色 LED 执行相同的操作。

nsh> gpio -o 0 /dev/gpio16
Driver: /dev/gpio16
  Output pin:    Value=1
  Writing:       Value=0
  Verify:        Value=0

nsh> gpio -o 1 /dev/gpio16
Driver: /dev/gpio16
  Output pin:    Value=1
  Writing:       Value=1
  Verify:        Value=1

USERLED

USERLEDS 是一个子系统，允许通过单一操作控制 LED。此外，您可以像使用 printf 一样使用命令行。在此示例中，我们将每隔 1 秒打开和关闭板载 LED。

首先，清除之前的配置。

$ cd ~/nuttxspace/nuttx
$ make distclean

使用以下命令为 userled 应用程序配置板：

$ ./tools/configurate.sh seeed-xiao-rp2040:userleds

编译源代码。

$  make -j

编程完成后，打开串行通信并按下回车键 3 次，按照之前应用程序中显示的相同步骤操作。

如果您输入：ls /dev/，将显示设备列表，并观察到 userleds 文件已创建。

nsh> ls /dev/
/dev:
 console
 userleds
 null
 ttyACM0
 ttyS0

输入 leds，您会观察到 LED 同时闪烁。

NuttShell (NSH) NuttX-12.5.1
nsh> leds
leds_main: Starting the led_daemon
leds_main: led_daemon started

led_daemon (pid # 3): Running
led_daemon: Opening /dev/userled
led_daemon: Supported LEDs 0x07
led_daemon: LED set 0x01
led_daemon: LED set 0x00
led_daemon: LED set 0x01
led_daemon: LED set 0x00

WS2812 LED

WS2812 驱动程序允许控制使用 ws2812 协议的任何智能像素。通过 NSH 上的此应用程序，可以调用命令来执行示例。

清除之前的配置。

$ cd ~/nuttxspace/nuttx
$ make distclean

为 seeed-xiao-rp2040 板选择 ws2812 配置。

$ ./tools/configurate.sh seeed-xiao-rp2040:ws2812

编译源代码。

$  make -j

编译完成后，开始对板进行编程，打开串行通信并按下回车键 3 次，按照之前应用程序中显示的相同步骤操作。输入 ?，将看到 ws2812 应用程序可用。

NuttShell (NSH) NuttX-12.5.1
nsh> ?
help usage:  help [-v] [<cmd>]

    .           cp          exit        mkdir       rm          uname       
    [           cmp         expr        mkrd        rmdir       umount      
    ?           dirname     false       mount       set         unset       
    alias       dd          fdinfo      mv          sleep       uptime      
    unalias     df          free        pidof       source      usleep      
    basename    dmesg       help        printf      test        xd          
    break       echo        hexdump     ps          time        
    cat         env         kill        pwd         true        
    cd          exec        ls          reboot      truncate    

Builtin Apps:
    getprime    hello       nsh         ostest      sh          ws2812      
nsh> 

在运行应用程序之前，确认文件夹 ls /dev/ 中已创建 leds0 文件，该文件将用于 ws2812 驱动。

nsh> ls /dev/
/dev:
 console
 leds0
 null
 ttyACM0
 ttyS0

输入 ws2812 -h 将返回与此应用程序交互时接受的参数列表。

nsh> ws2812 -h
Usage: ws2812 [OPTIONS]

Arguments are "sticky".  For example, once the device path is
specified, that path will be re-used until it is changed.
  [-p path] selects the ws2812 device.  Default: /dev/leds0 Current: /dev/leds0
  [-l leds] selects number of ws2812s in the chain.  Default: 1 Current: 1
  [-r repeat] selects the number change cycles.  Default: 4 Current: 4
  [-d delay] selects delay between updates.  Default: 20000 us Current: 20000 us

开始运行应用程序，输入 ws2812，您将看到 LED 颜色变化。

nsh> ws2812

技术支持与产品讨论

感谢您选择我们的产品！我们致力于为您提供多种支持，以确保您使用我们的产品时能够获得尽可能顺畅的体验。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

Seeed Studio XIAO RP2040 使用 NuttX(RTOS)

简介​

工具设置​

应用程序​

编程​

实践操作​

USBNSH​

GPIO 驱动​

USERLED​

WS2812 LED​

技术支持与产品讨论​

简介

工具设置

应用程序

编程

实践操作

USBNSH

GPIO 驱动

USERLED

WS2812 LED

技术支持与产品讨论