Arduino UNO R4で始めるTOPPERS RTOS開発

Arduino UNO R4でマルチタスクを体験できるArduino_TOPPERS_ASP-renesas_unoを試す手順を紹介しようと思います。

Arduinoの開発環境はいくつかありますが、まずはArduino IDE 2を使いWindows環境で説明します。

そのあと、Arduino CLIとVisual Studio Codeで同じ事を行ってみたいと思います。

Arduino IDE 2でスケッチ例の実行

Arduino IDE 2をインストールします。この記事ではユーザーごとにインストールした場合で説明します。

Arduino IDE 2が起動したら、Arduino UNO R4向けの環境をボードマネージャからインストールします。
左側の白い領域の二番目のアイコンがボードマネージャで、これをクリックします。検索窓でR4と入力するとArduino UNO R4が表示されるので、インストールします。

Arduino UNO R4をPCとUSB接続します。
上側の緑の領域にある「ボードを選択」をクリックして表示される一覧に「Arduino UNO R4」が現れるので選択します。

次にTOPPERS/ASP Arduino UNO R4 ライブラリ（TA2LIB）を下記のサイトからzip形式でダウンロードします。

https://github.com/toppers/Arduino_TOPPERS_ASP-renesas_uno

Arduino IDE 2の画面のメニューから、「スケッチ」→「ライブラリをインクルード」→「ZIP形式のライブラリをインストール」を選択し、ダウンロードしたZIPファイルArduino_TOPPERS_ASP-renesas_uno-master.zipを選択します。

用意されているスケッチ例を試してみます。メニューから「ファイル」→「スケッチ例」→「ToppersASP-renesas_uno」→「ToppersASP_Blink」を指定します。

コードが表示されたら、上側の緑の領域にある「→」アイコンの書き込みボタンを押して、ビルドと書き込みを行います。書き込みが終わったら、右上の虫眼鏡アイコンのシリアルモニタボタンを押します。

シリアルモニタに文字が流れ、Arduino UNO R4のLEDが点滅すると思います。

これで、Arduino IDE 2でスケッチ例の実行ができました。

Arduino CLIを使ってみる

Arduino IDEは使いやすいのですが、Arduino以外にも組み込み開発スキルの幅を広げたいと思った方は、Arduino CLIから入ってみるのはどうでしょう？

Arduino CLIはArduino IDEの機能をコマンドラインから使えるようにしたもので、コマンドを呼び出すビルドツールのMakefileなどから使えるようになります。MakefileはTOPPERS OSのビルドでも使用しています。
コマンドラインでの開発方法を知ることは、他のコマンドとの組み合わせが出来るようになるので、知っていて損はないと思います。

開発にはコードの編集も必要なので、コマンドラインが使えるコードエディタVisual Studio Codeも使って、Arduino IDEと同じ事をしてみたいと思います。

まず、Visual Studio Codeをインストールします。
作業用のフォルダを作成して、Visual Studio Codeでフォルダを開きます。この作業用のフォルダを以後ワークスペースと呼びます。

次に下記の拡張機能をインストールします。識別名で検索すると確実です。

Japanese Language Pack for Visual Studio Code：

識別名「ms-ceintl.vscode-language-pack-ja」

Visual Studio Codeを日本語表示にします。必須ではありませんが、この記事では日本語の表示で説明していきます。

Serial Monitor:

識別名「ms-vscode.vscode-serial-monitor」

Arduino UNO R4とUSBシリアル通信を行うのに使用します。

C/C++：

識別名「ms-vscode.cpptools」

C/C++全般の開発に使用します。この記事ではコードの編集は行わないのですが、ArduinoのスケッチはC++のコードになっているので、インストールしておきます。

次にARDUINO CLIを使えるようにします。システムにインストールする必要がない実行ファイル一つで動作するものとなっているので、ワークスペースに置いて使うことにします。

下記のサイトからWindows exe 64bitをダウンロードし、toolsフォルダを作成し、ダウンロードしたZIPファイルの中身を展開しておきます。

https://arduino.github.io/arduino-cli/0.35/installation/

Visual Studio Codeのターミナルでarduino-cliが使えるように、ワークスペースの設定でtoolsフォルダにPATHを通します。
F1キーを押して、「基本設定：ワークスペース設定を開く」を選択します。preferencesの途中まで入力すると表示されると思います。
「設定の検索」に「env」と入力して、Terminal > Integreted > Env: Windowsのsettings.jsonで設定をクリックします。

開かれたファイルsettings.jsonを下記のように編集します。

{
    "terminal.integrated.env.windows": {
        "PATH": "tools;${env:PATH}"
    }
}

保存したらCtrl+@を押してターミナルを開きます。arduino-cliと入力すると実行されると思います。パスが通っていることが確認できました。

ここまでの操作で、このワークスペースでArduino IDEが使える様になりました。Visual Studio Codeでこのフォルダを開けばarduino-cliを使えます。

Arduino IDE 2でインストールしたボードやライブラリと共有しているようなので、先ほどの操作で完了しているのですが、同じ操作を行うコマンド入力例を一通り書いておきます。

スケッチの作成
```
arduino-cli sketch new ToppersASP_Blink
```
新しくToppersASP_Blinkというフォルダと、その下にToppersASP_Blink.inoファイルが出来ます。

ボードのインストール

arduino-cli core install arduino:renesas_uno

ライブラリのインストール

TOPPERS/ASP Arduino UNO R4 ライブラリ（TA2LIB）を下記のサイトからzip形式でダウンロードします。

https://github.com/toppers/Arduino_TOPPERS_ASP-renesas_uno

次のコマンドでインストールします。{/path/to/}の所は書き換えてください。
```
arduino-cli lib install --zip-path {/path/to/}Arduino_TOPPERS_ASP-renesas_uno-master.zip
```

ボードの一覧

arduino-cli board list

何も接続していないと、No boards found.と表示されます。
Arduino UNO R4を接続していると、下記のように表示されます。

シリアルポート Protocol タイプ               Board Name            FQBN                       Core
COM3    serial   Serial Port (USB) Arduino UNO R4 Minima arduino:renesas_uno:minima arduino:renesas_uno

スケッチ例のコピー

下記のコマンドでスケッチ例が表示されます。
```
arduino-cli lib examples
```
Examples for library ToppersASP-renesas_unoを探してパスを覚えておき、中身をワークスペースのToppersASP_Blinkフォルダにコピーします。

下記の$env:USERPROFILEはPowerShell向けで、コマンドプロンプトなら%USERPROFILE%です。
```
copy $env:USERPROFILE\Documents\Arduino\libraries\ToppersASP-renesas_uno\examples\ToppersASP_Blink\* ToppersASP_Blink
```

スケッチのコンパイル

arduino-cli compile -b arduino:renesas_uno:minima ToppersASP_Blink

ボードへのアップロード

下記のCOM3の部分は、ボードの一覧で表示されたシリアルポートの値で書き換えてください。
```
arduino-cli upload -b arduino:renesas_uno:minima -p COM3 ToppersASP_Blink
```
シリアルモニタの表示

Visual Studio Codeの「ターミナル」と同じ領域にある、別のタブ「シリアルモニター」に切り替えて、「Port」を変更し「Start Monitoring」を押します。

これで、IDEと同じ事ができました。

Makefileについて紹介しましたが、下記にArduino CLIを使ったMakefileがありましたので紹介します。

https://github.com/digiampietro/arduino-makefile

Windowsの標準状態ではMakefileを使うことが出来ませんが、msysやWSLを使うことでMakefileを使うことができ、Visual Studio Codeでも使うことが出来ますので、機会があったら記事を書きたいと思います。

https://www.msys2.org/