Seeed Studio XIAO ESP32C3 con NuttX(RTOS)
Introducción
NuttX es un sistema operativo en tiempo real (RTOS) maduro ampliamente reconocido por su cumplimiento de estándares y su pequeña huella de memoria. Una de las características principales de NuttX es su escalabilidad, que le permite ser utilizado en entornos que van desde microcontroladores de 8 bits hasta sistemas de 64 bits. Esta flexibilidad se logra a través del cumplimiento de los estándares POSIX y ANSI, permitiéndote experimentar con características similares de NuttX a través de una amplia gama de chips de diferentes arquitecturas, familias y proveedores de semiconductores.
Además, NuttX ofrece muchas características avanzadas y útiles, como subsistemas USB, Ethernet, Audio y Gráficos. Estas características hacen de NuttX una opción atractiva para desarrolladores que buscan un RTOS versátil y robusto capaz de operar en varios tipos de hardware.
NuttX soporta un número vasto y continuamente en expansión de placas. La documentación oficial proporciona una lista completa de placas soportadas, organizadas por arquitectura y serie de Sistema-en-Chip (SoC).
Por ejemplo, la página del Seeed Studio XIAO ESP32C3 en la documentación de NuttX ofrece descripciones detalladas de cada característica soportada e instrucciones sobre cómo utilizarlas. También hay una página específica en la documentación de NuttX para chips de la serie Espressif ESP32C3, donde puedes encontrar la lista de MCUs y periféricos soportados.
Instalación
La documentación de Nuttx proporciona una guía para diferentes plataformas. Para Seeed Studio XIAO ESP32C3 por favor sigue estos pasos:
-
Descargar Espressif esptool(https://docs.espressif.com/projects/esptool/en/latest/esp32/):
~/nuttxspace/nuttx$ esptool.py version
esptool.py v4.8.1
4.8.1 -
Crear un espacio de trabajo
mkdir nuttxspace -
Clonar los repositorios
cd nuttxspace
git clone https://github.com/apache/nuttx.git nuttx
git clone https://github.com/apache/nuttx-apps apps
Apache Nuttx está dividido en dos proyectos:
- Nuttx: contiene implementado el kernel, controladores y subsistemas.
- Apps: contiene una colección de herramientas, shells, utilidades de red, bibliotecas e intérpretes.
Aplicaciones
Para iniciar una aplicación es necesario cargar una configuración en NuttX, llamando al comando:
./tools/configurate.sh board_name:your_application
También es posible verificar la lista de placas compatibles ejecutando el comando:
./tools/configurate.sh -L
-
Construir NuttX (el proceso de construcción generará los binarios del firmware, incluyendo nuttx.bin):
cd nuttx
make distclean
./tools/configure.sh xiao-esp32c3:usbnsh
make V=1 -
Los botones RESET y BOOT se pueden usar para entrar al modo "Bootloader" manteniendo presionada la tecla BOOT mientras se enciende y luego presionando la tecla RESET una vez.
-
Cargar el firmware usando esptool.py:
make flash ESPTOOL_PORT=/dev/ttyACM0 ESPTOOL_BINDIR=./
Práctica
Es hora de explorar NuttX de manera práctica. En esta sesión, hay cuatro aplicaciones disponibles: USBNSH, COMBO, WIFI y BLE.
USBNSH
El NuttShell(NSH) es un sistema de shell para ser usado en NuttX, similar a bash y otras opciones similares. Soporta un conjunto rico de comandos incluidos, scripting y la capacidad de ejecutar tus propias aplicaciones como "builtin" (parte del mismo binario de NuttX). La configuración NSH habilita la consola en USB usando 115200 bps.
Podemos iniciar el proceso de construcción limpiando la configuración previa
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Ahora seleccionamos la configuración NSH para la placa xiao-esp32c3:
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:usbnsh
Compila el código fuente.
make -j
Carga el firmware en tu placa, reinicia la placa y conecta la consola NuttShell (NSH) por USB usando la interfaz serie CDC/ACM:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
Accede a la consola NuttShell:
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> uname -a
NuttX 12.9.0 6b4bc72626-dirty Apr 26 2025 17:40:37 risc-v esp32c3-xiao
nsh>
Escribiendo ?, accederás a las opciones disponibles para comandos y aplicaciones integradas.
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
Digamos hola a NuttX, escribe hello y luego ejecuta el comando:
nsh> hello
Hello, World!!
Felicidades, tu primera interacción with NuttX fue completada.
GPIO
Esta configuración habilita las aplicaciones de ejemplo gpio. El General Purpose Input/Output (GPIO) es la parte más fundamental de un microcontrolador, permitiéndole conectarse al mundo externo. De esta manera usaremos el NSH para acceder y configurar esos pines como deseemos. Pero primero, limpiemos la configuración anterior.
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Selecciona la configuración gpio para la placa xiao-esp32c3.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:gpio
Compila el código fuente.
make -j
Carga el firmware en tu placa, ejecuta un programa de comunicación serie como minicon o picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
Para verificar qué opciones se aceptan para interactuar con esta aplicación, escribe gpio -h, y devolverá una lista de parámetros.
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> gpio -h
USAGE: gpio [-t <pintype>] [-w <signo>] [-o <value>] <driver-path>
gpio -h
Where:
<driver-path>: The full path to the GPIO pin driver.
-t <pintype>: Change the pin to this pintype (0-10):
-w <signo>: Wait for a signal if this is an interrupt pin.
-o <value>: Write this value (0 or 1) if this is an output pin.
mation and exit.
Pintypes:
0: GPIO_INPUT_PIN
1: GPIO_INPUT_PIN_PULLUP
IO_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
Para confirmar que se crearon los archivos de dispositivo GPIO, escribe ls/dev. Después de escribir, puedes ver que algunos gpios fueron declarados definidos en boards/risc-v/esp32c3/esp32c3-xiao/src/esp32c3_gpio.c, que representan:
- GPIOs
- 1 Entrada con IRQ -> GPIO3
- 1 Salida -> GPIO2
nsh> ls /dev
/dev:
console
gpio0
gpio1
null
ttyACM0
ttyS0
zero
nsh>
Siguiendo estos comandos para leer GPIO1(/dev/gpio1) (con interrupción) y escribir en GPIO2(/dev/gpio0).
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> gpio -o 1 /dev/gpio0
Driver: /dev/gpio0
Output pin: Value=1
Writing: Value=1
Verify: Value=1
nsh>
nsh> gpio -o 0 /dev/gpio0
Driver: /dev/gpio0
Output pin: Value=1
Writing: Value=0
Verify: Value=0
nsh> gpio -w 1 /dev/gpio1
Driver: /dev/gpio1
Interrupt pin: Value=0
Verify: Value=1
Consulta el video a continuación con la demostración para gpio:
WIFI
Esta configuración habilita una interfaz de red wlan que puede ser configurada e inicializada usando los siguientes comandos:
nsh> ifup wlan0
nsh> wapi psk wlan0 mypasswd 3
nsh> wapi essid wlan0 myssid 1
nsh> renew wlan0
En este caso se realiza una conexión al AP con SSID myssid, usando mypasswd como contraseña. La dirección IP se obtiene vía DHCP usando el comando renew. Puedes verificar el resultado ejecutando ifconfig después.
Comencemos limpiando la configuración previa:
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Selecciona la configuración wifi para la placa xiao-esp32c3.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:wifi
Compila el código fuente.
make -j
Carga el firmware en tu placa, ejecuta un programa de comunicación serie como minicon o picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
Ahora podemos usar comandos WAPI como se documenta en documentación WAPI NuttX ,
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> wapi psk wlan0 nuttxpwd 3
nsh> wapi essid wlan0 nuttxnw 1
nsh> renew wlan0
nsh> ifconfig
wlan0 Link encap:Ethernet HWaddr a0:85:e3:0e:4a:30 at RUNNING mtu 576
inet addr:192.168.59.144 DRaddr:192.168.59.134 Mask:255.255.255.0
nsh> ping 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 56 bytes of data
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=0 time=50.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 time=40.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 time=30.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=3 time=60.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=4 time=100.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=5 time=100.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=6 time=140.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=7 time=40.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=8 time=50.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=9 time=30.0 ms
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 10100 ms
rtt min/avg/max/mdev = 30.000/64.000/140.000/34.985 ms
nsh> nslookup google.com
Host: google.com Addr: 142.251.128.238
nsh> nslookup nuttx.apache.org
Host: nuttx.apache.org Addr: 151.101.2.132
Consulta el video a continuación con la demostración para wifi:
BLE
Esta configuración se utiliza para habilitar el Bluetooth Low Energy (BLE) del chip ESP32-C3.
Comencemos limpiando la configuración anterior:
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Selecciona la configuración ble para la placa xiao-esp32c3.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:ble
Compila el código fuente.
make -j
Carga el firmware en tu placa, ejecuta un programa de comunicación serie como minicon o picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
Ahora podemos usar comandos BT como se documenta en btsak NuttX documentation ,
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> bt bnep0 scan start
nsh> bt bnep0 scan stop
nsh> bt bnep0 scan get
Scan result:
1. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -92
response type: 0
advertiser data: 02 01 02 19 16 f1 fc 04 f9 6e e8 58 e6 33 58 26 c5 4b bd 91 1c e0 4f b2 d9 51 455
2. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -91
response type: 0
advertiser data: 02 01 02 19 16 f1 fc 04 f9 6e e8 58 e6 33 58 26 c5 4b bd 91 1c e0 4f b2 d9 51 455
3. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -100
response type: 0
advertiser data: 02 01 02 19 16 f1 fc 04 f9 6e e8 58 e6 33 58 26 c5 4b bd 91 1c e0 4f b2 d9 51 455
4. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -100
response type: 4
advertiser data:
5. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -97
response type: 0
advertiser data: 02 01 02 19 16 f1 fc 04 f9 6e e8 58 e6 33 58 26
Consulta el video a continuación con la demostración para ble:
Para más información sobre NuttX RTOS, por favor visita Documentación de NuttX
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