ETロボコン向けTOPPERS活⽤セミナー EV3RTの概要 2016年6⽉11⽇(⼟) 松原豊（名古屋⼤学）⽯川拓也⽒の資料を基に作成 1 EV3RT • Real-Time platform for EV3 •  http://dev.toppers.jp/trac_user/ev3pf/wiki/WhatsEV3RT • TOPPERS/HRP2カーネルをベースとしたプラットフォーム •  メモリ保護機能を提供 • CやC++で開発が可能 •  TOPPERS OS/newlib/EV3⽤のAPIを利⽤可能 • その他の利点 •  起動時間が早い（約5秒．LMS2012では30秒以上） •  メモリ消費量が少ない（LMS2012の約10%） •  ダイナミックローディング機能（OSを再起動せずにアプリケーションを更新可能） • ETロボコン2015以降，公式プラットフォーム 2 ETロボコン2016のプラットフォーム https://github.com/ETrobocon/etroboEV3/wiki 3 EV3⽤プラットフォームの発展経緯 •  •  •  LMS2012 (LinuxベースのVM) その他のOSS 2014年から名古屋⼤学を中⼼に開発 C/C++でアプリを開発デバドラなどを Linuxなどから移植 MINDSTORMS EV3⽤ TOPPERSプラットフォーム leJOS (Java VM) TOPPERS/EV3RT MonoBrick (.NET framework) mruby on EV3RT+TECS ev3dev (Linux) TOPPERS/HRP2 TOPPERS/ASP TECS仕様 mruby サポート •  •  TECS WGを中⼼に開発 mrubyによるアプリ開発 4 EV3RTのアーキテクチャ •  HRPカーネルの機能を利⽤し，アプリケーションを⾮特権モードで動作させ，カーネルやデバイスドライバなどを特権モードで動作させることで，アプリケーションの不具合を検出しやすくしている 5 2015年度に導⼊された主な機能 EV3RT LCDの画⾯ USB経由でのファイル転送アプリケーションローダ起動画⾯． 5秒で起動！ PCからEV3RT（USBデバイスとして認識される）にアプリの実⾏ファイルを転送． Bluetooth経由でも可能．コンソール機能． EV3の画⾯で，動作ログを確認できる！ 6 2015年度の更新内容リリース⽇バージョン主な更新内容 2015年4⽉22⽇ β4 •  •  •  C++ APIサポート LCDへのログ表⽰ Bluetooth機能拡充 2015年6⽉1⽇ β5 •  •  アプリケーションローダ更新サンプルプログラム追加，修正 2015年9⽉10⽇ β5-1 •  Bluetoothのバグ修正 2015年12⽉9⽇ β5-2 •  アプリケーションローダのバグ修正 β6 •  •  •  •  カラーセンサのRGB-RAWモード対応ダイナミックローディング時のCRE/ DTQ/CRE-PDQ/CRE_MTXサポート Bluetooth CC2560Aチップサポート USB経由でのファイル転送サポート 2016年3⽉2⽇ 2016年03⽉14⽇ β6-1 •  軽微な修正，バグ修正 2016年03⽉17⽇ β6-2 •  •  アナログセンサの初期化ルーチン更新シリアル出⼒選択機能 7 すぐに利⽤可能なサービス TOPPERS/EV3RTウェブサイト •  開発環境構築のマニュアル •  サンプルアプリケーションのビルドと実⾏ •  ユーザマニュアル（アプリケーション開発者向け） •  EV3RT C APIリファレンス •  EV3RT C++ APIリファレンス •  EV3RT mruby APIリファレンス •  FAQ 教育教材 •  2015年度ETロボコン向けTOPPERS活⽤セミナー動画 http://toppers.jp/etrobo_seminar15.html （本⽇の動画を掲載予定）サポートメーリングリスト •  [email protected] •  誰でも投稿，閲覧可能 8 EV3RTのインストール • 開発環境をホストPCにインストール •  http://dev.toppers.jp/trac_user/ev3pf/wiki/DevEnv の「開発環境(クロスコンパイラ，ツール)のインストール」を参考に • パッケージをダウンロード •  http://dev.toppers.jp/trac_user/ev3pf/wiki/Download から β6-2(ev3rt-beta6-2-release.zip)を取得 • パッケージを解凍 $unzipev3rt-beta6-2-release.zip • カーネルソースコードを解凍 $cdev3rt-beta6-2-release $tarxvfhrp2.tar.xz 9 EV3RTパッケージのフォルダ構成ファイル／フォルダ名内容 Changelog.txt リリースノート．変更履歴． EV3RT_C_API_Reference/ EV3RTのC APIリファレンス index.htmlを開くと閲覧可能 EV3RT_CPP_API_Reference/ EV3RTのC++ APIリファレンス ngki_spec-171.pdf TOPPERSカーネルの仕様書（Ver.1.7.1） sdcard/ SDカードに保存するファイルのサンプル EV3RTはカーネルやアプリケーションのイメージファイルをSDカードに保存し，EV3本体に挿⼊することで使⽤ hrp2/ EV3RTのソースコード本体（後ろで詳細に解説） •  HRP2カーネル •  デバイスドライバやミドルウェア •  アプリケーションのワークスペース 10 SDカードに置くファイルのサンプル sdcardフォルダの中⾝ファイル／フォルダ名内容 uImage EV3RTのカーネル，動的ローダのイメージファイル（EV3起動時にここから実⾏を始める） ev3rt/ EV3RTが使⽤するディレクトリ apps/ アプリケーションのロードイメージを置くフォルダ etc/rc.conf.ini 各種設定ファイル res/ サンプルアプリケーション（ファイルI/O）で使⽤しているフォルダ．プログラムでは「/ev3rt/res」というパスでアクセスできる． 11 設定ファイルでできることログ出⼒先の変更 rc.conf.ini [Debug] #DefaultPort=UART←UARTを使用する場合 DefaultPort=BT←Bluetoothを使用する場合 #DefaultPort=LCD←LCDを使用する場合無効化 ※何も指定しない場合の出⼒先はLCD Bluetoothの接続情報の変更 [Bluetooth] LocalName=MindstormsEV3 PinCode=0000 rc.conf.ini ホストPCから⾒えるデバイス名ペアリング時のピンコード 12 EV3RTのカーネル（hrp2フォルダ）の内容アプリケーション開発に関係しそうなもののみフォルダ名内容 arch, include, extension, kernel, library, pdic, syssvc, target HRP2カーネルのソースコード．デバイスドライバなどは target/ev3_gcc/ の下 base-workspace アプリケーションローダ sdk/workspace アプリケーション開発⽤ワークスペースサンプルアプリケーション cfg EV3RTでのアプリケーション開発に必要なツール（静的API→Cコード⽣成） Windows以外の環境では，cfgのバイナリを⼊れ替える必要がある． http://www.toppers.jp/cfg-download.html から環境にあったバイナリをダウンロードし，cfg/cfg/ に置く configure アプリケーションのMakefileをテンプレートから⽣成するユーティリティ 13 アプリケーションのビルド • EV3RTのworkspaceフォルダに移動してアプリケーションをビルド $cdev3rt-beta6-2-release/hrp2/sdk/workspace/ • スタンドアローン形式のモジュールをビルドする場合は make img=<フォルダ名> $makeimg=helloev3 • 動的ローディング形式のモジュールをビルドする場合は make app=<フォルダ名> $makeapp=helloev3 14 スタンドアローン形式 • EV3RTとアプリケーションを⼀つのモジュールにリンクして，EV3RTの起動とともにアプリケーションの実⾏を開始する形式 • EV3RTとアプリケーションが⼀つのuImageファイルとなるため，SDカードのuImageファイルを置き換えることでアプリケーションを書き換える •  SDカードのトップフォルダにuImageを置けばよい •  EV3が起動すると，EV3のメモリに書き込まれているブートローダubootが起動し，SDカードにある uImageファイルをSDRAMに展開してEV3RTを起動 15 動的ローディング形式 • アプリケーションローダにより，アプリケーションを EV3RTの起動後にロードする形式 •  アプリケーションモジュール（デフォルト名はapp）と，ローダを含むEV3RTのモジュールを別々にビルドする •  アプリケーションローダは，スタンドアローン形式で提供されるアプリケーションの⼀種 • 動的ローディング⽤のアプリケーションモジュールは， SDカードの/ev3rt/appsフォルダに置く •  EV3RT起動中に，Bluetooth/USB/シリアルケーブル経由でアプリケーションモジュールを転送可能 •  http://dev.toppers.jp/trac_user/ev3pf/wiki/ SampleProgram#PCからEV3へのアプリケーションのロード⽅法の選択 16 アプリケーションの実⾏：スタンドアローン 1.  2.  3.  4.  実⾏モジュール（uImage）を make img で⽣成 uImage をSDカードのトップに置く EV3を起動（中央ボタンを押す）「Run App」と画⾯下部に表⽰されているときに，中央ボタンを押すとアプリケーションが起動 17 アプリケーションの実⾏：動的ローディング 1.  アプリケーションのモジュールを make app で⽣成 2.  app をSDカードの/ev3rt/apps/に置く •  ファイル名を app から変更しても構わない 3.  EV3を起動（中央ボタンを押す） 4.  「Load App」と画⾯下部に表⽰されているときに中央ボタンを押すと，アプリケーションローダが起動するので「SD card」を選択し，アプリケーションを選択して起動 •  上下ボタンでカーソル移動，中央ボタンで決定 •  アプリケーション実⾏時にバックボタンを⻑押しすると，コンソールに戻る •  コンソールで右ボタンを押して「Shutdown」と画⾯下部に表⽰されているときに中央ボタンを押すと電源を切る（左＋右＋バックボタンを同時に⻑押しする⽅法もある） 18 ビルドの仕組み（make での処理内容） 1.  sdk/workspace/Makefileを使ってmake img=test or app=test を実⾏ 2.  sdk/workspace/test/Makefile.incをinclude •  configureのパラメータを設定 3.  sdk/OBJをmkdirしてOBJ/に移動 4.  OBJ/でconfigureを実⾏して，Makefileを⽣成 •  sdk/workspace/testをパスに含めて，2の設定を使⽤ •  Makefileのテンプレートはsdk/common/Makefile.img, Makefile.app 5.  OBJ/で4.で⽣成したMakefileを使ってmake 6.  スタンドアローン版の場合は，objcopyでELF形式のモジュールからバイナリ形式のhrp2を⽣成したあと，mkimageコマンドで hrp2からuImageを⽣成 •  ubootがロードするためのファイル形式に変換 7.  sdk/workspace/にapp or uImageをコピー •  appは動的ローディング形式のアプリケーションモジュール 19