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@hase-k0x01(Koichi Hasegawa)

RaspberryPiPico の実行イメージをWSL2とVM上のUbuntuでビルドしてみた

Posted at

目標

RaspberryPiPico で動作する実行イメージを生成する。
RaspberryPiPicoは実行イメージである".uf2"ファイルを書き込めば動作する。このファイルを作成するための手順を環境構築から記載した。

想定する動作環境

動作環境は以下の通り

  • OS: Ubuntu 22.04 LTS
  • VM: VMWare Workstation 16 Player, WSL2
  • PC: 普通のWindows10

※WSL2上のUbuntuでもVM上でも両方動きました。

環境構築

環境構築をしていきます。
大まかな手順は以下の通り。

  • SDKモジュールとパッケージのダウンロード
  • 環境変数の設定

必要なパッケージやSDKモジュールのダウンロード

ビルドに必要なパッケージをインストールする。

$ sudo apt update
$ sudo apt install -y git build-essential gcc cmake gcc-arm-none-eabi

RaspberryPi Pico のSDKをインストールする。今回は/opt以下に入れるので、sudoを用いる。

$ sudo git clone https://github.com/raspberrypi/pico-sdk.git /opt/pico-sdk
$ sudo git -C /opt/pico-sdk submodule update --init

SDKがダウンロードされたかチェックする。

~$ ls /opt/pico-sdk
cmake            docs      LICENSE.TXT             README.md  tools
CMakeLists.txt   external  pico_sdk_init.cmake     src
CONTRIBUTING.md  lib       pico_sdk_version.cmake  test

環境変数の設定

環境変数"PICO_SDK_PATH"にSDKのパスを設定する。
"/etc/profile.d/pico-sdk.sh"を作成する。このシェルスクリプトは、起動時に自動的に実行される。"export ..."で環境変数を登録する。

/etc/profile.d/pico-sdk.sh
export PICO_SDK_PATH=/opt/pico-sdk

ここで再起動する。
もしくは"source /etc/profile"コマンドで環境変数が反映される。（文字の色づけが失われるかも）

再起動したら（もしくは、sourceしたら）、環境変数のせっていが反映されていることを確認する。

$ echo $PICO_SDK_PATH
/opt/pico-sdk

環境構築の初期設定は終わり。

コードを書いていく&ビルドする

コードを書いてビルドする手順の概略は以下の通り

  • プロジェクトを入れるディレクトリを作ってそこに移動する
  • ソースコードを書く
  • CMakeLists.txtを書く
  • buildディレクトリを作成して移動する
  • cmakeする
  • buildする
  • ".uf2"(RaspberryPiPicoに書き込むファイル)ができている

プロジェクトを入れるディレクトリを作る

コードをまとめるプロジェクト用のディレクトリをつくる。プロジェクトという単位で管理されるわけじゃないが、わかりやすさのためにまとめた方が良い。

ビルド用のディレクトリを作成する。

$ mkdir helloworld
$ cd helloworld/

コードを書く

ソースコードを作成する。ファイル名はhello.cとする。まずは、ファイルがひとつの場合を紹介する。

hello_w.c
#include <stdio.h>
#include <pico/stdlib.h>

int main()
{
    stdio_init_all();

    while (true) {
        printf("Hello world\n");
        sleep_ms(500);
    }
}

CMakeList.txtを作成する。

CMakeList.txtを、ソースコードと同じディレクトリに作成する。変更のポイントは以下の通り。基本的にココだけ帰ればOK。

  • このサンプルの1行目の"set(APP_NAME "に続く"helloworld"がアプリ名。実行イメージのファイル名となる。この場合、"helloworld.uf2"が作成される。".uf2"のファイル名を変えたい場合はココを変える。なお、プロジェクトのディレクトリ名と同じでなくても良い。
  • このサンプルの2行目の"set(SOURCE_FILES "に続いてソースコードのファイル名を指定する。この例では、ソースコードがひとつだけだが、ソースコードが複数ある場合、全てのソースファイル名をスペースで区切ってここに列挙する。
CMakeLists.txt
set(APP_NAME helloworld)  #最終的にできあがるファイル名を指定
set(SOURCE_FILES hello_w.c)  #ソースコードを指定。複数ある場合はスペースで区切って指定

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)

include($ENV{PICO_SDK_PATH}/external/pico_sdk_import.cmake)

project(${APP_NAME} C CXX ASM)

set(CMAKE_C_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)

pico_sdk_init()

add_executable(${PROJECT_NAME} ${SOURCE_FILES})

pico_add_extra_outputs(${PROJECT_NAME})

target_link_libraries(${PROJECT_NAME} pico_stdlib)

pico_enable_stdio_usb(${PROJECT_NAME} 1)
pico_enable_stdio_uart(${PROJECT_NAME} 0)

ここまでの成果を確認する。"CMakeLists.txt"と"hello_w.c"がある。

$ pwd
/home/hoge/helloworld
$ ls
CMakeLists.txt  hello_w.c

build ディレクトリを作成する & cmake する & make する

ビルドの中間ファイルと実行イメージ".uf"ファイルを格納するディレクトリを作成する。名前は"build"とする。

ディレクトリ"build"を作成する。

$ mkdir build 
$ cd build/

cmakeする。最後に"Build files have been written to..."と出てくればOK。

$ cmake ../
PICO_SDK_PATH is /opt/pico-sdk
PICO platform is rp2040.
:(省略)
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/hoge/helloworld/build

ビルドするための環境ができあがったことを確認する。"Makefile"があればOK。

$ ls
CMakeCache.txt  cmake_install.cmake  generated  pico-sdk
CMakeFiles      elf2uf2              Makefile   pioasm

makeでビルドする。

$ make

makeが終わったら、lsで確認する。ファイル名の末尾が".uf2"が出来ていればOK。(この場合は"helloworld.uf2)
このファイルをRaspberryPiPicoに書き込む。

$ ls
CMakeCache.txt       generated       helloworld.elf.map  pico-sdk
CMakeFiles           helloworld.bin  helloworld.hex      pioasm
cmake_install.cmake  helloworld.dis  helloworld.uf2
elf2uf2              helloworld.elf  Makefile

その他

ソースコードを書き換えたら

ソースコードを書き換えたら、"build"ディレクトリに移動して、cmakeしてmakeする。

$ pwd
/home/hoge/helloworld/build
$ cmake ../
$ make

CMakeLists.txtを書き換えたら

CMakeList.txtを書き換えたら、"build"ディレクトリごと削除してまた作れば良い。

$ pwd
/home/hoge/helloworld/build
$ cd ../
$ rm -rf build/
$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ../

複数のソースコードがある場合、ソースコードが増えた場合

このサンプルのCMakeLists.txtの 2行目の"hello_w.c"につづいて、ソースコードのファイル名を指定すればいい
ヘッダファイルは記載しなくても良い（と思う）。

CMakeLists.txt
set(APP_NAME helloworld)  #最終的にできあがるファイル名を指定
set(SOURCE_FILES hello_w.c hoge1.c hoge2.c)  #ソースコードを指定。複数ある場合はスペースで区切って指定

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)
(省略)

新しいプロジェクト（アプリ）を作りたい場合

  • プロジェクト用のディレクトリを作る
  • ソースコードを作る
  • CMakeLists.txtを作る
  • buildディレクトリを作る&移動する
  • cmakeした後makeする
  • ".uf2"ができている

以上

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