【M5Stack MP135】LivebookでLチカ（LED点滅）してみた

はじめに

SWEST26に参加して、いろいろ収穫があったのですが、M5Stack MP135でLinuxが動作することを知りました。
今回は手始めに、Livebookを導入し、Lチカ（LED点滅）を行ってみました。

この検証に使用したM5Stack　MP135は、コアジェニックさんに御提供いただきました。ありがとうございました。

OSのインストール

私が入手したものには、付属のSDカードにbuildroot版のOSがインストールされていて、電源を入れるとOSが起動しました。タッチスクリーンに画像が表示され、タッチパネルでメニュー操作が可能でした。
しかし、aptコマンド等は利用できずアプリケーションを追加でインストールする事はできませんでした。
当然、Elixirも使えません。

ベンダーから、Debian版とbuildroot版のOSイメージが提供されています。Debian版に入れ替え、Elixirを導入することにしました。

• m5stackのサイトのDownload imageから、M5_CoreMP135_debian12_20240628をダウンロード
• .7zを解凍して.imgファイルにする
• balenaEtcher image burning toolでSDカードに書き込む

操作手順は本家サイトに図入りで詳しく説明されており、非常に分かりやすいです。

GPIOについての注意

GPIOが簡単に使えるだろうと思って取り掛かったのですが、簡単にはできませんでした。
というのは、ケースの外のコネクターに割り当てられているGPIOは、シリアルポートやi2cのポートとして割りあげられていて、GPIOとしては使えなない状態になっていたからです。

無理してつかわなくてもよいかと思いますが、簡単なON/OFF制御の場合はGPIOとして使いたい。ということもあると思います。
私の試した方法を紹介します。デバイスツリーと呼ばれるカーネルの設定を変更する必要があるので、詳しい事は、デバイスツリーに関する資料を参考にしてください。
操作手順のみ紹介します。詳細は、別の記事を参照してください。

GPIOを使えるようにする

Port C/Port Aが直接CPUのGPIOピンに接続されており、GPIOとして使えます。
Port Cはシリアル通信、Port AはI2C通信の信号も兼ねており、これらの機能が有効な間はGPIOとして使用できません。
GPIOとして使用するには、これらの機能を無効にする設定が必要です。

以下の手順で、/bootパーティションにあるファイルを変更してPort CをGPIOとして使えるようにします。

custom.dtsファイルを作成する

dtc -I dtb -O dts -o stm32mp135f-coremp135.dts /boot/stm32mp135f-coremp135.dtb
cp stm32mp135f-coremp135.dts custom.dts

custom.dtsの修正

custom.dts
の
status =
を
status = "disabled";
に変更する

                serial@44003000 {
                        compatible = "st,stm32h7-uart";
                        reg = <0x44003000 0x400>;
                        interrupts-extended = <0x0c 0x1d 0x04>;
                        clocks = <0x08 0x81>;
                        resets = <0x08 0x354d>;
                        wakeup-source;
                        power-domains = <0x0d>;
                        status = "okay";<----この行を修正
                        pinctrl-names = "default\0sleep";
                        pinctrl-0 = <0x1d>;
                        pinctrl-1 = <0x1e>;
                        rx-tx-swap;
                        phandle = <0x85>;
                };

custom.dtsの適用

編集したdtsファイルから、dtbファイルを作成し、/bootにコピーする

dtc -I dts -O dtb -o custom.dtb custom.dts
cp custom.dtb /boot

/boot/extlinux/extlinux.conf
の
devicetree /boot/stm32mp135f-coremp135.dtb
この行を
devicetree /boot/custom.dtb
に変更する

label stm32mp135f-coremp135-buildroot
  kernel /boot/zImage
  devicetree /boot/custom.dtb <----この行を修正
  append root=/dev/mmcblk0p5 rw panic=5 quiet rootwait

M5Stackを再起動する

再起動すると、GPIOが使える状態となります。

Elixirのインストール

aptでのインストールすると、1.14.0 がインストールされました。このバージョンだとLivebookが動作しないという問題が起きました。
asdfを使ってインストールします。

erlangのインストール時に必要となる、パッケージのインストール

apt-get update
apt-get -y install build-essential autoconf m4 libncurses-dev libwxgtk3.2-dev libwxgtk-webview3.2-dev libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev libpng-dev libssh-dev unixodbc-dev xsltproc fop libxml2-utils openjdk-17-jdk

asdfを使って、elixirをインストール

git clone https://github.com/asdf-vm/asdf.git ~/.asdf
echo . $HOME/.asdf/asdf.sh >> ~/.bashrc
# ログインし直す
asdf plugin add erlang https://github.com/asdf-vm/asdf-erlang.git
asdf plugin add elixir
asdf list-all erlang
asdf install erlang 27.0.1
asdf list-all elixir
asdf install elixir 1.17.2-otp-27
asdf global erlang 27.0.1
asdf global elixir 1.17.2-otp-27
echo export LANG=en_US.UTF-8 >> ~/.bashrc
echo export LC_ALL=en_US.UTF-8 >> ~/.bashrc
# ログインし直す

livebookをインストール

次のコマンドでlivebookをインストールします。
compileにかなりの時間がかかりますが待ちます。

mix do local.rebar --force, local.hex --force
mix escript.install hex livebook

.asdfのディレクトリ内にあるlivebook serverを起動する。

root@CoreMP135:~# /root/.asdf/installs/elixir/1.17.2-otp-27/.mix/escripts/livebook server --ip 0.0.0.0
[Livebook] Application running at http://localhost:8080/?token=eoinmphcfotxz3acetthy4bpcr4sfp3g

表示されたURLのlocalhostの部分を、M5StackのIPアドレスに書き換えたURLをブラウザで開くとlivebookが利用でます。

Lチカ（LED点滅）をやってみる

配線

Port CのTXのポート（黄色のケーブル）はGPIOのPC7が割り当てられています（PinMap参照）。
黄色と赤の間にLEDと抵抗を接続します。

プログラム

PC7のピンの値を、1,0と100m秒毎に100回切り替えてみます。

Reconnect and setup

Mix.install([
  {:circuits_gpio, "~> 2.0.1"},
  {:kino, "~> 0.12.2"}
])

for _ <- 1..100 do
  Circuits.GPIO.write_one("PC7", 1)
  Process.sleep(100)
  Circuits.GPIO.write_one("PC7", 0)
  Process.sleep(100)
end  

実行結果

LEDの点灯を制御する事ができました。

ボタン入力も使ってみる

配線

Port CのRXのポート（白色のケーブル）はGPIOのPC6が割り当てられています。
白色と黒色にボタンの白色と黒色を接続します。
白色と赤色の間に抵抗を接続します。この抵抗をつけることで
ボタンが押されていない時は１
ボタンが押されている時は０
の値が取得できるようになります。

set_pull_mode(gpio_in,:pullup)でプルアップに指定したのですが、プルアップになりませんでした。
プルアップが有効になればこの抵抗は不要なのですが、指定してもならかなたので抵抗をつけています。

プログラム

defmodule LEDbrink do
  def init_gpio() do
    {:ok, gpio_in} = Circuits.GPIO.open("PC6", :input)
    {:ok, gpio_out} = Circuits.GPIO.open("PC7", :output)
    Circuits.GPIO.set_pull_mode(gpio_in,:pullup)
    {gpio_in, gpio_out}
  end

  def loop({gpio_in, gpio_out}) do
    button = Circuits.GPIO.read(gpio_in)
    Circuits.GPIO.write(gpio_out, button)
    Process.sleep(50)
    Circuits.GPIO.write(gpio_out, 1)
    Process.sleep(50)
    loop({gpio_in, gpio_out})
  end
  def start() do
    gpio = LEDbrink.init_gpio()
    LEDbrink.loop(gpio)
  end
end

実行結果

使用したパーツ

部品	参考価格
ブレッドボード	￥370
LED黄緑	￥10
LED黄色	￥20
LED赤色	￥10
LED青色	￥20
ケーブル　M5STACK-A096	¥759
抵抗1KΩ 100個パック	￥100
ボタン M5STACK-DUALBUTTON-UNIT	¥528

LEDは、いろいろな色があるので例として挙げてみました。一つあればよいです。
ケーブルは、M5StackのPortA/Bのコネクタとブレッドボードを接続できるケーブルを使ってみたら、配線がやりやすかったです。

使用した抵抗は２つですが、ばら売りのURLが見つからず、100個パックのURLとなっています。店舗ではばら売りしていると思います。

まとめ

• M5Stack MP135のDebian OSでElixirを導入できた
• GPIOを利用できることを確認した
• デバイスツリーを変えないとGPIOが使えず、GPIO使うのは、ちょっとOSの準備敷居が高いかも
• ラズパイと違ってケースに入っている事や、PORTの接続がコネクタなのは扱いやすい
• Livebookのインストールと、LivebookからのGPIO制御ができた

今後、I2Cセンサーも接続して試してみたいと考えています。また、buildrootイメージが公開されているので、Nervesを動かすことができるのかも試してみたいと思います。

参考
https://qiita.com/GeekMasahiro/items/3ff5276a552c4430439c
https://qiita.com/GeekMasahiro/items/ade32cb435608218ba0b