Seeed Studio XIAO ESP32C3 com NuttX(RTOS)
Introdução
NuttX é um sistema operacional de tempo real (RTOS) maduro, amplamente reconhecido por sua conformidade com padrões e pequeno footprint. Uma das principais características do NuttX é sua escalabilidade, que permite utilizá-lo em ambientes que vão desde microcontroladores de 8 bits até sistemas de 64 bits. Essa flexibilidade é alcançada por meio da adesão aos padrões POSIX e ANSI, permitindo que você experimente recursos similares do NuttX em uma ampla variedade de chips de diferentes arquiteturas, famílias e fabricantes de semicondutores.
Além disso, o NuttX oferece muitos recursos avançados e úteis, como subsistemas de USB, Ethernet, Áudio e Gráficos. Essas características tornam o NuttX uma escolha atraente para desenvolvedores que buscam um RTOS versátil e robusto, capaz de operar em vários tipos de hardware.
O NuttX suporta um número vasto e continuamente crescente de placas. A documentação oficial fornece uma lista abrangente de placas suportadas, organizadas por arquitetura e série de System-on-Chip (SoC).
Por exemplo, a página do Seeed Studio XIAO ESP32C3 na documentação do NuttX oferece descrições detalhadas de cada recurso suportado e instruções sobre como utilizá-los. Também há uma página específica na documentação do NuttX para os chips da série Espressif ESP32C3, onde você pode encontrar a lista de MCUs e periféricos suportados.
Instalação
A documentação do NuttX fornece um guia para diferentes plataformas. Para o Seeed Studio XIAO ESP32C3, siga estas etapas:
-
Baixe o esptool da Espressif (https://docs.espressif.com/projects/esptool/en/latest/esp32/):
~/nuttxspace/nuttx$ esptool.py version
esptool.py v4.8.1
4.8.1 -
Crie um workspace
mkdir nuttxspace -
Clone os repositórios
cd nuttxspace
git clone https://github.com/apache/nuttx.git nuttx
git clone https://github.com/apache/nuttx-apps apps
O Apache NuttX está dividido em dois projetos:
- Nuttx: contém a implementação do kernel, drivers e subsistemas.
- Apps: contém uma coleção de ferramentas, shells, utilitários de rede, bibliotecas e interpretadores.
Aplicações
Para iniciar uma aplicação, é necessário carregar uma configuração no NuttX, executando o comando:
./tools/configurate.sh board_name:your_application
Também é possível verificar a lista de configurações suportadas pela placa executando o comando:
./tools/configurate.sh -L
-
Compile o NuttX (o processo de compilação irá gerar os binários do firmware, incluindo nuttx.bin):
cd nuttx
make distclean
./tools/configure.sh xiao-esp32c3:usbnsh
make V=1 -
Os botões RESET e BOOT podem ser usados para entrar no modo "Bootloader" pressionando e segurando a tecla BOOT durante a inicialização e, em seguida, pressionando a tecla RESET uma vez.
-
Carregue o firmware usando esptool.py:
make flash ESPTOOL_PORT=/dev/ttyACM0 ESPTOOL_BINDIR=./
Prática
É hora de explorar o NuttX na prática. Nesta sessão, quatro aplicações estão disponíveis: USBNSH, COMBO, WIFI e BLE.
USBNSH
O NuttShell (NSH) é um sistema de shell para uso no NuttX, semelhante ao bash e outras opções similares. Ele suporta um rico conjunto de comandos integrados, scripts e a capacidade de executar suas próprias aplicações como "builtin" (parte do mesmo binário NuttX). A configuração NSH habilita o console via USB usando 115200 bps.
Podemos iniciar o processo de compilação limpando a configuração anterior
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Agora selecionamos a configuração NSH para a placa xiao-esp32c3:
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:usbnsh
Compile o código-fonte.
make -j
Carregue o firmware na sua placa, reinicie-a e conecte o console NuttShell (NSH) via USB usando a interface serial CDC/ACM:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
Acesse o console 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>
Digitando ?, você terá acesso às opções disponíveis de comandos e aplicações 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
Vamos dizer olá ao NuttX, digite hello e ele executará o comando:
nsh> hello
Hello, World!!
Parabéns, sua primeira interação com o NuttX foi concluída.
GPIO
Esta configuração habilita aplicações de exemplo de gpio. O GPIO (General Purpose Input/Output) é a parte mais fundamental de um microcontrolador, permitindo que ele se conecte ao mundo externo. Dessa forma, usaremos o NSH para acessar e configurar esses pinos conforme desejado. Mas primeiro, vamos limpar a configuração anterior.
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Selecione a configuração gpio para a placa xiao-esp32c3.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:gpio
Compile o código-fonte.
make -j
Carregue o firmware na sua placa e execute um programa de comunicação serial como minicom ou picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
Para verificar quais opções são aceitas para interagir com esta aplicação, digite gpio -h, e ele retornará uma lista de parâmetros.
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 os arquivos de dispositivo GPIO foram criados, digite ls/dev. Após digitar, você pode ver que alguns gpios foram declarados e definidos em boards/risc-v/esp32c3/esp32c3-xiao/src/esp32c3_gpio.c, que representam:
- GPIOs
- 1 Entrada c/ IRQ -> GPIO3
- 1 Saída -> GPIO2
nsh> ls /dev
/dev:
console
gpio0
gpio1
null
ttyACM0
ttyS0
zero
nsh>
Siga estes comandos para ler GPIO1(/dev/gpio1) (com interrupção) e escrever em 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
Confira o vídeo abaixo com a demonstração do gpio:
WIFI
Esta configuração habilita uma interface de rede wlan que pode ser configurada e inicializada usando os comandos abaixo:
nsh> ifup wlan0
nsh> wapi psk wlan0 mypasswd 3
nsh> wapi essid wlan0 myssid 1
nsh> renew wlan0
Neste caso, é feita uma conexão ao AP com SSID myssid, usando mypasswd como senha. O endereço IP é obtido via DHCP usando o comando renew. Você pode verificar o resultado executando ifconfig em seguida.
Vamos começar limpando a configuração anterior:
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Selecione a configuração wifi para a placa xiao-esp32c3.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:wifi
Compile o código-fonte.
make -j
Carregue o firmware na sua placa e execute um programa de comunicação serial como minicom ou picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
Agora podemos usar os comandos WAPI conforme documentado na documentação WAPI do 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
Confira o vídeo abaixo com a demonstração do wifi:
BLE
Esta configuração é usada para habilitar o Bluetooth Low Energy (BLE) do chip ESP32-C3.
Vamos começar limpando a configuração anterior:
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Selecione a configuração ble para a placa xiao-esp32c3.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:ble
Compile o código-fonte.
make -j
Carregue o firmware na sua placa e execute um programa de comunicação serial como minicon ou picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
Agora podemos usar comandos BT conforme documentado em documentação btsak do NuttX ,
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
Confira o vídeo abaixo com a demonstração do ble:
Para mais informações sobre o NuttX RTOS, visite a Documentação do NuttX
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