XIAO SAMD21 com Zephyr(RTOS)

O que é RTOS

Um dos componentes mais importantes dos sistemas embarcados atuais é o RTOS, também conhecido como Real-Time Operating System (Sistema Operacional em Tempo Real), que é responsável por tudo, desde o agendamento de tarefas até a execução de aplicações.

O RTOS é projetado para fornecer um modo de execução previsível. Quando o processamento precisa atender ao limite de tempo do sistema, utiliza-se um RTOS. Portanto, em comparação com um GPOS (General Purpose Operating System), o RTOS geralmente é leve e de pequeno porte, e em geral fornece apenas as funções necessárias para executar tipos específicos de aplicações em hardware específico. Em alguns casos, os desenvolvedores podem modificar o RTOS existente, reduzi-lo para fornecer apenas a funcionalidade exigida por uma aplicação específica e/ou personalizar suas características de funcionalidade ou desempenho.

O que é o Zephyr

O sistema operacional Zephyr é baseado em um kernel de pequeno porte projetado para uso em sistemas embarcados e com recursos limitados: desde sensores ambientais embarcados simples e wearables com LEDs até controladores embarcados sofisticados, smartwatches e aplicações sem fio de IoT.

Funcionalidades

O Zephyr oferece um grande e sempre crescente número de funcionalidades, incluindo:

Amplo conjunto de serviços de Kernel

O Zephyr oferece vários serviços familiares para o desenvolvimento:

• Serviços de Multithreading para threads cooperativas, baseadas em prioridade, não-preemptivas e preemptivas, com divisão de tempo round robin opcional. Inclui suporte a API compatível com POSIX pthreads.
• Serviços de Interrupção para registro, em tempo de compilação, de manipuladores de interrupção.
• Serviços de Alocação de Memória para alocação dinâmica e liberação de blocos de memória de tamanho fixo ou variável.
• Serviços de Sincronização entre Threads para semáforos binários, semáforos de contagem e semáforos de mutex.
• Serviços de Passagem de Dados entre Threads para filas de mensagens básicas, filas de mensagens avançadas e fluxos de bytes.
• Serviços de Gerenciamento de Energia como Gerenciamento de Energia do Sistema global, definido pela aplicação ou por política, e Gerenciamento de Energia de Dispositivo de granularidade fina, definido pelo driver.

Vários algoritmos de escalonamento

O Zephyr fornece um conjunto abrangente de opções de escalonamento de threads:

• Escalonamento cooperativo e preemptivo
• Earliest Deadline First (EDF)
• Escalonamento Meta IRQ implementando o comportamento de “interrupt bottom half” ou “tasklet”
• Timeslicing: permite divisão de tempo entre threads preemptíveis de mesma prioridade
• Múltiplas estratégias de enfileiramento:
  • Fila de prontos com lista encadeada simples
  • Fila de prontos com árvore vermelho/preto
  • Fila de prontos de múltiplas filas tradicional

Suporte a Bluetooth Low Energy 5.0

Compatível com Bluetooth 5.0 (ESR10) e suporte ao controlador Bluetooth Low Energy (camada de enlace LE). Inclui malha Bluetooth e um controlador Bluetooth pronto para qualificação Bluetooth.

• Perfil de Acesso Genérico (GAP) com todos os papéis LE possíveis
• Perfil de Atributo Genérico (GATT)
• Suporte a pareamento, incluindo o recurso Secure Connections do Bluetooth 4.2
• Abstração limpa de driver HCI
• Interface HCI bruta para executar o Zephyr como um Controlador em vez de uma pilha Host completa
• Verificado com vários controladores populares
• Altamente configurável

Suporte a Mesh:

• Recursos Relay, Friend Node, Low-Power Node (LPN) e GATT Proxy
• Ambos os portadores de Provisioning suportados (PB-ADV e PB-GATT)
• Altamente configurável, cabendo em dispositivos com pelo menos 16k de RAM

Referência: Zephyr Project

Primeiros Passos

Este wiki abrange o suporte do Zephyr para o XIAO SAMD21 Zephyr(RTOS) Getting Started. Com a ajuda deste guia, você poderá utilizar o conjunto de recursos disponível para a placa.

O primeiro passo para trabalhar com o Zephyr é configurar o SDK e a cadeia de ferramentas para desenvolvimento local. O guia de primeiros passos do Zephyr deve ser consultado para o procedimento de configuração associado necessário para o seu ambiente.

Depois que a cadeia de ferramentas do Zephyr tiver sido configurada e um SDK associado tiver sido baixado, você poderá iniciar o desenvolvimento de aplicações.

Para programar o Xiao SAMD21 podem ser seguidos os passos abaixo:

1. Compile um exemplo ou a sua aplicação
2. Conecte o Xiao SAMD21
3. Faça um curto entre o pino RST e o GND (usando os pontos de teste visíveis) para inicializar o MCU em modo bootloader (ou pressione o botão RESET em uma placa de expansão conectada duas vezes seguidas rapidamente)
4. Prossiga usando west flash para gravar o seu firmware na placa

O exemplo mais simples é executar o exemplo "Hello World" na placa. Depois de mudar para o diretório da instalação do Zephyr, execute os seguintes comandos.

west build -p always -b seeeduino_xiao samples/subsys/usb/console

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Encontre a porta do seu dispositivo digitando ls /dev/tty* e confirmando qual dispositivo aparece quando o seu USB é conectado.

No meu exemplo, vejo /dev/ttyACM0 como o dispositivo recém-adicionado.

Usando o screen, você pode então se conectar e monitorar a resposta serial:

screen /dev/ttyACM0 115200

Você deverá ver uma resposta semelhante à seguinte:

*** Booting Zephyr OS build v3.6.0-2566-gc9b45bf4672a ***
Hello World! arm
Hello World! arm
Hello World! arm
Hello World! arm

Para auxiliar no processo de uso do Zephyr com o Xiao e sua placa de expansão, foi construído um repositório com vários overlays e configurações usados aqui. Os comandos incluídos neste artigo do wiki assumem que ele está localizado em ../applications/xiao-zephyr-examples em relação ao diretório raiz do Zephyr. Um caminho alternativo pode ser fornecido aos comandos abaixo atualizando-o.

git clone https://github.com/Cosmic-Bee/xiao-zephyr-examples

Preparação de Hardware

Seeed Studio XIAO SAMD21	Placa de Expansão Seeed Studio
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Conhecimentos do Desenvolvedor

Placa de Expansão XIAO

Para usar módulos Grove com o Seeed Studio XIAO SAMD21, usaremos uma Seeed Studio Expansion Base for XIAO e conectaremos o XIAO SAMD21 nela.

Depois disso, os conectores Grove na placa podem ser usados para conectar módulos Grove

Definições de Pinos

Você precisa seguir o gráfico abaixo para usar os números de pino internos apropriados ao conectar os módulos Grove aos conectores Grove no Grove Shield para Seeed Studio XIAO.

Funcionalidade Primária

• LED Onboard
• USB HID
• LittleFS
• TFLite

LED Onboard

Neste exemplo, usaremos o exemplo blinky para piscar o LED onboard.

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/basic/blinky

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Você verá o LED amarelo onboard alternar entre ligado e desligado, criando um efeito de piscar.

Vamos nos aprofundar um pouco neste exemplo para ver por que ele funciona.

O código de exemplo associado faz referência a led0:

#define LED0_NODE DT_ALIAS(led0)
static const struct gpio_dt_spec led = GPIO_DT_SPEC_GET(LED0_NODE, gpios);

Isso é definido no código devicetree do Xiao SAMD21 por meio de um alias:

 aliases {
  led0 = &led;
 };

 leds {
  compatible = "gpio-leds";
  led: led_0 {
   gpios = <&porta 17 GPIO_ACTIVE_LOW>;
   label = "LED";
  };
 };

Ele corresponde ao pino PA17 na placa. Isso pode ser encontrado através do esquemático do Xiao SAMD21, observando o MCU e vendo a rotulagem nos pinos.

Para os pinos com o breakout do Xiao, você não precisa usar diretamente o mapeamento de pinos &porta e &portb, pois os arquivos da placa fornecem um conector Xiao que simplifica a interface.

Por exemplo, se eu fosse fazer referência a D0, eu o referenciaria como &porta 2 ou &xiao_d 0.

/ {
 xiao_d: connector {
  compatible = "seeed,xiao-gpio";
  #gpio-cells = <2>;
  gpio-map-mask = <0xffffffff 0xffffffc0>;
  gpio-map-pass-thru = <0 0x3f>;
  gpio-map
   = <0 0 &porta 2 0>  /* D0 */
   , <1 0 &porta 4 0>  /* D1 */
   , <2 0 &porta 10 0>  /* D2 */
   , <3 0 &porta 11 0>  /* D3 */
   , <4 0 &porta 8 0>  /* D4 */
   , <5 0 &porta 9 0>  /* D5 */
   , <6 0 &portb 8 0>  /* D6 */
   , <7 0 &portb 9 0>  /* D7 */
   , <8 0 &porta 7 0>  /* D8 */
   , <9 0 &porta 5 0>  /* D9 */
   , <10 0 &porta 6 0>  /* D10 */
   ;
 };
};

USB HID

Para este aplicativo de exemplo usaremos o exemplo USB HID Mouse para permitir que o Xiao SAMD21 acione cliques do mouse para o computador host.

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/subsys/usb/hid-mouse --  -DDTC_OVERLAY_FILE=/home/nineso/zephyrproject/zephyr/boards/shields/seeed_xiao_expansion_board/seeed_xiao_expansion_board.overlay

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Depois que o seu Xiao reiniciar você já deverá conseguir controlar o botão esquerdo do mouse por meio do botão na sua placa de expansão. Tente passar o mouse sobre algum texto e clicar duas vezes rapidamente no botão. Você verá o texto ser destacado de maneira semelhante a como se estivesse usando o seu mouse normal para clicar com o botão esquerdo. Você também notará que o LED onboard acende quando você clica no botão, pois o exemplo também depende de um LED definido no devicetree.

Botões adicionais podem ser configurados para uso com o exemplo, pois ele permite que até 4 botões sejam configurados para acionar tanto botões quanto direção do mouse para fins de demonstração.

 buttons {
  compatible = "gpio-keys";
  xiao_button0: button_0 {
   gpios = <&xiao_d 1 (GPIO_PULL_UP | GPIO_ACTIVE_LOW)>;
   label = "SW0";
   zephyr,code = <INPUT_KEY_0>;
  };
 };

 aliases {
  sw0 = &xiao_button0;
 };

Você pode ver aqui pelo exemplo que &xiao_d 1 é usado aqui para indicar o pino D1. Esse mapeamento é fornecido pelos arquivos da placa Xiao SAMD21 e o torna conveniente para conectar a um determinado pino, já que você não precisa saber o mapeamento interno do MCU, podendo confiar no pinout do Xiao.

Para o exemplo HID Mouse os botões são determinados se forem compatible = "gpio-keys"; e se tiverem um mapeamento para teclas associadas (0-3 para o mouse). Neste caso estamos usando zephyr,code = <INPUT_KEY_0>;, que corresponde ao botão esquerdo do mouse.

O alias led0 é definido pelo arquivo devicetree da placa, como mencionado na seção anterior.

LittleFS

Para este exemplo usaremos o exemplo littlefs do Zephyr para criar uma partição littlefs e salvar o arquivo no sistema de arquivos. Depois vamos reconectar e confirmar que ele ainda está lá por meio da saída serial.

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/subsys/fs/littlefs -- -DDTC_OVERLAY_FILE="$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.overlay" -DEXTRA_CONF_FILE=$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.conf

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Aguarde um momento para o MCU reiniciar após o flashing e conecte ao monitor:

screen /dev/ttyACM0 115200

Com isso carregado você deverá ver algo semelhante a:

*** Booting Zephyr OS build v3.6.0-2566-gc9b45bf4672a ***
Sample program to r/w files on littlefs
Area 2 at 0x3c000 on nvmctrl@41004000 for 16384 bytes
I: LittleFS version 2.8, disk version 2.1
I: FS at nvmctrl@41004000:0x3c000 is 64 0x100-byte blocks with 512 cycle
I: sizes: rd 16 ; pr 16 ; ca 64 ; la 32
E: WEST_TOPDIR/modules/fs/littlefs/lfs.c:1351: Corrupted dir pair at {0x0, 0x1}
W: can't mount (LFS -84); formatting
I: /lfs mounted
/lfs mount: 0
/lfs: bsize = 16 ; frsize = 256 ; blocks = 64 ; bfree = 62

Listing dir /lfs ...
/lfs/boot_count read count:0 (bytes: 0)
/lfs/boot_count write new boot count 1: [wr:1]
I: Test file: /lfs/pattern.bin not found, create one!
------ FILE: /lfs/pattern.bin ------
01 55 55 55 55 55 55 55 02 55 55 55 55 55 55 55
03 55 55 55 55 55 55 55 04 55 55 55 55 55 55 55
05 55 55 55 55 55 55 55 06 55 55 55 55 55 55 55
07 55 55 55 55 55 55 55 08 55 55 55 55 55 55 55
09 55 55 55 55 55 55 55 0a 55 55 55 55 55 55 55
0b 55 55 55 55 55 55 55 0c 55 55 55 55 55 55 55

screen /dev/ttyACM0 115200

Agora, conectando novamente ao monitor serial, não vemos a formatação nem é necessário criar um arquivo:

*** Booting Zephyr OS build v3.6.0-2566-gc9b45bf4672a ***
Sample program to r/w files on littlefs
Area 2 at 0x3c000 on nvmctrl@41004000 for 16384 bytes
I: LittleFS version 2.8, disk version 2.1
I: FS at nvmctrl@41004000:0x3c000 is 64 0x100-byte blocks with 512 cycle
I: sizes: rd 16 ; pr 16 ; ca 64 ; la 32
/lfs mount: 0
/lfs: bsize = 16 ; frsize = 256 ; blocks = 64 ; bfree = 59

Listing dir /lfs ...
[FILE] boot_count (size = 1)
[FILE] pattern.bin (size = 547)
/lfs/boot_count read count:1 (bytes: 1)
/lfs/boot_count write new boot count 2: [wr:1]
------ FILE: /lfs/pattern.bin ------
02 55 55 55 55 55 55 55 03 55 55 55 55 55 55 55
04 55 55 55 55 55 55 55 05 55 55 55 55 55 55 55
06 55 55 55 55 55 55 55 07 55 55 55 55 55 55 55
08 55 55 55 55 55 55 55 09 55 55 55 55 55 55 55
0a 55 55 55 55 55 55 55 0b 55 55 55 55 55 55 55
0c 55 55 55 55 55 55 55 0d 55 55 55 55 55 55 55
0e 55 55 55 55 55 55 55 0f 55 55 55 55 55 55 55
10 55 55 55 55 55 55 55 11 55 55 55 55 55 55 55
12 55 55 55 55 55 55 55 13 55

TFLite - Hello World

Habilite o TFLite com o Zephyr e atualize:

west config manifest.project-filter -- +tflite-micro
west update

Para este exemplo vamos usar o exemplo tflite "Hello World" junto com nosso overlay e conf de console para ler a resposta via serial USB.

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/modules/tflite-micro/hello_world -- -DDTC_OVERLAY_FILE=$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.overlay -DEXTRA_CONF_FILE=$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.conf

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Aguarde um momento para o MCU reiniciar após o flashing e conecte ao monitor:

screen /dev/ttyACM0 115200

Você verá resultados retornados pelo console:

*** Booting Zephyr OS build v3.6.0-2566-gc9b45bf4672a ***
x_value: 1.0*2^-127, y_value: 1.0*2^-127

x_value: 1.2566366*2^-2, y_value: 1.4910772*2^-2

x_value: 1.2566366*2^-1, y_value: 1.1183078*2^-1

x_value: 1.8849551*2^-1, y_value: 1.677462*2^-1

x_value: 1.2566366*2^0, y_value: 1.9316229*2^-1

x_value: 1.5707957*2^0, y_value: 1.0420598*2^0

x_value: 1.8849551*2^0, y_value: 1.9146791*2^-1

x_value: 1.0995567*2^1, y_value: 1.6435742*2^-1

x_value: 1.2566366*2^1, y_value: 1.0674761*2^-1

x_value: 1.4137159*2^1, y_value: 1.8977352*2^-3

Componentes Adicionais

• Grove - Expansion Board - Display I2C
• Grove - Expansion Board - Botão
• Grove - Expansion Board - Buzzer
• Grove - Expansion Board - Cartão SD
• Grove - Temperature and Humidity Sensor (SHT31)
• 1.69inch LCD Display Module, 240×280 Resolution, SPI Interface

Grove - Expansion Board - Display I2C

Para testar esta configuração podemos usar um exemplo existente com o Zephyr:

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/drivers/display -- -DSHIELD=seeed_xiao_expansion_board

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Você verá um display mostrando múltiplos quadrados pretos e um quadrado piscando no canto, dado que este display só suporta duas cores.

Vamos nos aprofundar um pouco neste exemplo para ver por que ele funciona:

/ {
    chosen {
      zephyr,display = &ssd1306;
    };
};

&xiao_i2c {
  status = "okay";

  ssd1306: ssd1306@3c {
    compatible = "solomon,ssd1306fb";
    reg = <0x3c>;
    width = <128>;
    height = <64>;
    segment-offset = <0>;
    page-offset = <0>;
    display-offset = <0>;
    multiplex-ratio = <63>;
    segment-remap;
    com-invdir;
    prechargep = <0x22>;
  };

O arquivo overlay do shield neste exemplo configura uma tela OLED SSD1306 no registrador 0x3C. Ela é selecionada como o display zephyr na seção chosen.

Grove - Expansion Board - Botão

Para testar esta configuração podemos usar um exemplo existente com o Zephyr, que usaremos junto com o overlay e o conf do console USB.

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/basic/button -- -DDTC_OVERLAY_FILE="$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.overlay" -DEXTRA_CONF_FILE=$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.conf -DSHIELD=seeed_xiao_expansion_board

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Aguarde um momento para o MCU reiniciar após o flashing e conecte ao monitor:

screen /dev/ttyACM0 115200

Aperto do botão com o exemplo acionará o LED onboard para acender.

Você verá resultados retornados pelo console:

*** Booting Zephyr OS build v3.6.0-2566-gc9b45bf4672a ***
Set up button at gpio@41004400 pin 4
Set up LED at gpio@41004400 pin 17
Press the button
Button pressed at 420744116
Button pressed at 454208099
Button pressed at 484598863
Button pressed at 518217016
Button pressed at 550754013
Button pressed at 591496990

Vamos nos aprofundar um pouco neste exemplo para ver por que ele funciona:

/ {
    aliases {
      sw0 = &xiao_button0;
    };

    buttons {
      compatible = "gpio-keys";
      xiao_button0: button_0 {
        gpios = <&xiao_d 1 (GPIO_PULL_UP | GPIO_ACTIVE_LOW)>;
        label = "SW0";
        zephyr,code = <INPUT_KEY_0>;
      };
    };
};

O arquivo de overlay do app é usado para configurar vários componentes da placa. Usando esse arquivo, o exemplo do botão pode ser utilizado, pois o overlay permite que o Zephyr configure o botão e o torne disponível para o código associado.

Neste caso, ele está usando a interface do conector &xiao_d para associar D1 como um botão. Alternativamente, poderíamos ter usado a interface &porta aqui como &porta 4, que é o pino correspondente no MCU associado ao D1.

Grove - Placa de Expansão - Buzzer

Vamos ativar nosso buzzer usando o exemplo de PWM piscante para controlar sua ativação por meio de um sinal PWM. Para isso, usaremos um overlay personalizado que habilita o PWM para o pino A3.

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/basic/blinky_pwm -- -DDTC_OVERLAY_FILE="$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/xiao-samd21/xiao_expansion_buzzer.overlay"

Depois de enviar o arquivo uf2 você deverá começar a ouvir uma série de bipes que mudam de som à medida que o exemplo é executado.

Vamos ver por que isso funciona:

/delete-node/ &pwm_led0;

/ {
 aliases {
  pwm-led = &pwm_led0;
 };

    pwm_leds {
        status = "okay";
        compatible = "pwm-leds";

        pwm_led0: pwm_led_0 {
            pwms = <&tcc1 1 PWM_HZ(880) >;
        };
    };
};

&pinctrl {
 pwm_default: pwm_default {
  group1 {
   pinmux = <PA11E_TCC1_WO1>;
  };
 };
};

&tcc1 {
 status = "okay";
 compatible = "atmel,sam0-tcc-pwm";
 /* Gives a maximum period of 1.4 s */
 prescaler = <1024>;
 #pwm-cells = <2>;

 pinctrl-0 = <&pwm_default>;
 pinctrl-names = "default";
};

O overlay em uso primeiro remove o node pwm_led0 existente, pois esta placa já está configurada com esse alias. Em seguida, ele configura o pino A3 para uso como um PWM.

Estamos usando o pino A3, que corresponde ao GPIO PA11 no SAMD21. Dado que seu pinmux PWM associado é PA11E_TCC1_WO1, usamos o temporizador tcc1 para o PWM.

Grove - Placa de Expansão - Cartão SD

Aqui usaremos o exemplo de filesystem junto com o shield Xiao Expansion Board para tentar fazer a interface com o leitor de cartão SD via SPI. O shield da placa de expansão tem o pino CS configurado para o pino &xiao_d 2 associado, portanto nenhum trabalho é necessário da sua parte para associar essa capacidade à placa além de adicionar o shield. Para prepará-lo ainda mais, estamos usando uma configuração personalizada que habilita a funcionalidade do cartão SD.

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/subsys/fs/fs_sample -- -DDTC_OVERLAY_FILE="$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.overlay $(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/xiao_expansion_sd.overlay" -DEXTRA_CONF_FILE="$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.conf $(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/xiao_expansion_sd.conf" -DSHIELD=seeed_xiao_expansion_board

Depois de enviar o arquivo uf2 conecte ao monitor:

screen /dev/ttyACM0 115200

*** Booting Zephyr OS build v3.6.0-2566-gc9b45bf4672a ***
[00:00:00.197,000] <inf> sd: Maximum SD clock is under 25MHz, using clock of 10000000Hz
[00:00:00.198,000] <inf> main: Block count 15519744
Sector size 512
Memory Size(MB) 7578
Disk mounted.

Listing dir /SD: ...
[FILE] IMAGE1.JPG (size = 58422)
[FILE] IMAGE2.JPG (size = 97963)

Neste caso, meu cartão SD tinha dois arquivos. Seus nomes e tamanhos foram enviados para o meu console.

Vamos analisar os elementos relevantes em ação aqui:

CONFIG_SPI=y
CONFIG_DISK_DRIVER_SDMMC=y
CONFIG_GPIO=y

Na configuração associada estamos habilitando SPI, o driver de disco SDMMC e o GPIO. Sem essa configuração o overlay levará a um erro, pois o exemplo não consegue encontrar o cartão SD.

A parte relevante do shield Xiao Expansion Board é na verdade substituída neste exemplo via o xiao_expansion_sd.overlay usado para o Xiao SAMD21 mostrado abaixo:

&xiao_spi {
 status = "okay";
 cs-gpios = <&xiao_d 2 GPIO_ACTIVE_LOW>;

 sdhc0: sdhc@0 {
  compatible = "zephyr,sdhc-spi-slot";
  reg = <0>;
  status = "okay";
  mmc {
   compatible = "zephyr,sdmmc-disk";
   status = "okay";
  };
  spi-max-frequency = <10000000>;
 };
};

Como mencionado anteriormente, o mapeamento do pino &xiao_d 2 é usado para permitir que o pino D2 seja selecionado para isso independentemente da placa usada, desde que ela ofereça suporte à configuração de pinos &xiao_d.

A razão pela qual não estamos usando o overlay do shield aqui, mas o substituindo, é que o spi-max-frequency de 24000000 definido pelo shield é muito alto, o que faz com que o SAMD21 falhe.

Grove - Sensor de Temperatura e Umidade (SHT31)

Primeiro solde os pinos e conecte seu Xiao SAMD21 à placa de expansão. Em seguida, conecte um cabo de conector Grove entre o Grove SHT31 e uma das portas I2C na placa de expansão.

Para testar essa configuração podemos usar um exemplo existente no Zephyr no qual iremos habilitar o suporte ao console USB com nosso overlay e conf.

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/sensor/sht3xd -- -DDTC_OVERLAY_FILE="$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/sht31.overlay $(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.overlay" -DEXTRA_CONF_FILE=$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/console.conf

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Espere um momento para o MCU reiniciar após o flashing e conecte ao monitor:

screen /dev/ttyACM0 115200

Você verá resultados retornados pelo console:

*** Booting Zephyr OS build v3.6.0-2566-gc9b45bf4672a ***
SHT3XD: 26.13 Cel ; 47.34 %RH
SHT3XD: 26.11 Cel ; 46.93 %RH
SHT3XD: 26.14 Cel ; 46.78 %RH
SHT3XD: 26.17 Cel ; 46.60 %RH
SHT3XD: 26.19 Cel ; 46.25 %RH
SHT3XD: 26.21 Cel ; 46.01 %RH
SHT3XD: 26.21 Cel ; 45.82 %RH
SHT3XD: 26.23 Cel ; 46.28 %RH
SHT3XD: 26.27 Cel ; 47.11 %RH
SHT3XD: 26.27 Cel ; 47.72 %RH

Vamos nos aprofundar um pouco neste exemplo para ver por que ele funciona:

&xiao_i2c {
  status = "okay";

  ssd1306: ssd1306@3c {
    compatible = "solomon,ssd1306fb";
    reg = <0x3c>;
    width = <128>;
    height = <64>;
    segment-offset = <0>;
    page-offset = <0>;
    display-offset = <0>;
    multiplex-ratio = <63>;
    segment-remap;
    com-invdir;
    prechargep = <0x22>;
  };
};

O arquivo de overlay do app é usado para configurar vários componentes da placa. Usando esse arquivo, o exemplo SHT31 pode ser utilizado, pois o overlay informa à lógica do exemplo como configurar o sensor para nossa placa.

Módulo de Display LCD de 1,69 polegadas, Resolução 240×280, Interface SPI

Para este exemplo usaremos SPI para conectar a um LCD de 1,69 polegadas com resolução de 240x280.

Primeiro conecte sua placa à tela LCD usando a imagem a seguir como guia (neste caso estamos usando o Xiao SAMD21, mas o mesmo layout de pinos é usado para a conexão aqui).

Display LCD SPI de 1,69 polegadas	XIAO SAMD21
VCC	3V3
GND	GND
DIN	D10
CLK	D8
CS	D1
DC	D3
RST	D0
BL	D6

Em seguida, com o hardware preparado, podemos compilar e gravar:

cd ~/zephyrproject/zephyr
west build -p always -b seeeduino_xiao samples/drivers/display -- -DDTC_OVERLAY_FILE=$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/240x280_st7789v2.overlay -DEXTRA_CONF_FILE=$(dirname $(pwd))/applications/xiao-zephyr-examples/240x280_st7789v2.conf

Pressione RESET duas vezes ou faça um curto entre o pino RST e o GND:

west flash

Com o novo firmware em funcionamento, o dispositivo agora mostra a mesma tela de demonstração que vimos anteriormente na placa de expansão, só que agora atualizada para o LCD colorido via SPI.

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