Seeed Studio XIAO nRF52840 com NuttX(RTOS)
Introdução
NuttX é um sistema operacional de tempo real (RTOS) maduro, amplamente reconhecido por sua conformidade com padrões e pequeno espaço ocupado. Uma das principais características do NuttX é sua escalabilidade, que permite seu uso em ambientes que vão desde microcontroladores de 8 bits até sistemas de 64 bits. Essa flexibilidade é alcançada por meio da aderência aos padrões POSIX e ANSI, permitindo que você experimente recursos semelhantes do NuttX em uma ampla gama 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 opção atraente para desenvolvedores que buscam um RTOS versátil e robusto, capaz de operar em diversos tipos de hardware.
O NuttX oferece suporte a um número vasto e continuamente crescente de placas. A documentação oficial fornece uma lista abrangente das placas suportadas, organizada por arquitetura e série de System-on-Chip (SoC).
Por exemplo, a página do Seeed Studio Xiao nRF52840 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 Nordic Semiconductor nRF52.
Configuração das Ferramentas
O primeiro passo para começar a usar o NuttX no XIAO nRF52840 é instalar as UF2 Tools necessárias para converter o arquivo no formato hex para uf2 e, em seguida, baixar o próprio código-fonte do NuttX. O NuttX fornece um guia para diferentes plataformas. Siga estes passos:
-
Baixe as UF2 Tools:
git clone https://github.com/microsoft/uf2.git -
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 é 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 placas suportadas executando o comando:
./tools/configurate.sh -L
-
Compile o NuttX
cd nuttx
make distclean
./tools/configure.sh xiao-nrf52840:nsh
make V=1 -
Converta nuttx.hex para o formato UF2 usando as U2F Tools:
python3 uf2/utils/uf2conv.py -c -f 0xADA52840 -i nuttx.hex -o nuttx.uf2 -
Conecte o Seeed Studio XIAO nRF52840 e entre no modo bootloader clicando rapidamente duas vezes. A placa será detectada como um dispositivo de armazenamento em massa USB. Em seguida, copie “nuttx.uf2” para dentro do dispositivo.
Mãos na massa
É hora de explorar o NuttX na prática. Nesta sessão, três aplicações estão disponíveis: NSH, USBNSH e JUMBO.
NSH
O NuttShell(NSH) é um sistema de shell para ser usado no NuttX, semelhante ao bash e outras opções semelhantes. Ele oferece um conjunto rico de comandos incluídos, scripting e a capacidade de executar suas próprias aplicações como “builtin” (parte do mesmo binário do NuttX). A configuração NSH habilita o console na UART0 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-nrf5200:
./tools/configurate.sh xiao-nrf52840:nsh
Compile o código-fonte.
make -j
Converta nuttx.hex para o formato UF2 usando as U2F Tools:
python3 uf2/utils/uf2conv.py -c -f 0xADA52840 -i nuttx.hex -o nuttx.uf2
Carregue o firmware na sua placa e conecte o adaptador USB-Serial aos pinos TX e RX, depois execute um programa de comunicação serial como minicon ou picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyUSB0
Acesse o console do NuttShell:
NuttShell (NSH) NuttX-12.8.0
nsh>
Digitando ?, você terá acesso às opções disponíveis para comandos e aplicações embutidas.
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 então ele executará o comando:
nsh> hello
Hello, World!!
Parabéns, sua primeira interação com o NuttX foi concluída.
USBNSH
Semelhante à configuração NSH, mas usando a serial CDC/ACM (console habilitado na porta USB, a 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-nrf5200:
./tools/configurate.sh xiao-nrf52840:usbnsh
Compile o código-fonte.
make -j
Converta nuttx.hex para o formato UF2 usando as U2F Tools:
python3 uf2/utils/uf2conv.py -c -f 0xADA52840 -i nuttx.hex -o nuttx.uf2
Carregue o firmware na sua placa, execute um programa de comunicação serial como minicon ou picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
Você deve pressionar Enter 3 vezes e então essa mensagem será exibida no terminal.
NuttShell (NSH) NuttX-12.8.0
nsh>
JUMBO
Essa configuração habilita dois aplicativos de exemplo, gpio e leds. O General Purpose Input/Output (GPIO) é a parte mais fundamental de um microcontrolador, permitindo-lhe conectar-se ao mundo externo. Dessa forma, usaremos o NSH para acessar e configurar esses pinos como quisermos. Mas primeiro, vamos limpar a configuração anterior.
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Selecione a configuração jumbo para a placa xiao-nrf52840.
./tools/configurate.sh xiao-nrf52840:jumbo
Compile o código-fonte.
make -j
Carregue o firmware na sua placa, execute um programa de comunicação serial como minicon ou picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
Você deve pressionar Enter 3 vezes e então essa mensagem será exibida no terminal.
NuttShell (NSH) NuttX-12.8.0
nsh>
Para verificar quais opções são aceitas para interagir com esta aplicação, digite gpio -h, e será retornada uma lista de parâmetros.
NuttShell (NSH) NuttX-12.8.0
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 xiao-nrf52840.h, que representam:
-
LED RGB na placa:
- RGB_RED -> P0.26
- RGB_GREEN -> P0.30
- RGB_BLUE -> P0.06
-
GPIOs
- 1 Entrada - P0.02(/dev/gpio0)
- 1 Entrada de Interrupção - P0.03(/dev/gpio2)
- 1 Saída - P0.28(/dev/gpio1)
nsh> ls /dev
/dev:
console
gpio0
gpio1
gpio2
null
ttyACM0
userleds
zero
nsh>
Seguindo estes comandos para ler gpio0 e gpio2 (com interrupção) e escrever em gpio1.
nsh> gpio /dev/gpio0
Driver: /dev/gpio0
Input pin: Value=0
nsh> gpio /dev/gpio0
Driver: /dev/gpio0
Input pin: Value=1
nsh> gpio -o 0 /dev/gpio1
Driver: /dev/gpio1
Output pin: Value=1
Writing: Value=0
Verify: Value=0
nsh> gpio -w 1 /dev/gpio2
Driver: /dev/gpio2
Interrupt pin: Value=0
Verify: Value=1
O USERLEDS é um subsistema que permite o controle dos LEDs com uma única operação. Além disso, você pode usar comandos em linha como o printf. Nesta demonstração, vamos ligar e desligar o LED RGB on-board a cada 1 segundo.
Digitando leds, você observa os LEDs piscando ao mesmo tempo.
NuttShell (NSH) NuttX-12.8.0
nsh> leds
leds_main: Starting the led_daemon
leds_main: led_daemon started
led_daemon (pid# 3): Running
led_daemon: Opening /dev/userleds
led_daemon: Supported LEDs 0x07
led_daemon: LED set 0x01
nsh> led_daemon: LED set 0x02
led_daemon: LED set 0x03
led_daemon: LED set 0x04
led_daemon: LED set 0x05
led_daemon: LED set 0x06
led_daemon: LED set 0x07
Confira o vídeo abaixo com a demonstração do exemplo de gpio e leds:
Para mais informações sobre o NuttX RTOS, visite a Documentação do NuttX
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