Raspberry Pi PicoでFreeRTOSを動かしたのに続いて、今度はNuttXというリアルタイムOSを動かしてみました。
NuttXとは
NuttXはPOSIX準拠のAPIを持つリアルタイムOSです。FreeRTOSはスケジューラといくつかのカーネル資源を管理するのみのごく小さなOSでしたが、NuttXはカーネル本体にライブラリ群、各種ファイルシステムやネットワークスタックなども備えた、かなり本格的なOSになっています。
ドローンのフライトコントローラであるPX4やソニーのボードコンピュータSPRESENSEなどでの採用例があります。
ビルド環境準備
Getting started with Raspberry Pi Picoに従って、Pico SDKのインストールとHello WorldのUART版をビルドして動作できるところまでの環境を準備します1。
また、NuttXのビルド時にPico SDKのソースコードの一部を利用しているため、環境変数 PICO_SDK_PATH にPico SDKの位置を指定しておく必要があります2。
私はこの記事で紹介したWindowsのWSL環境で開発しています。ラズパイ4のRaspberry Pi OSでのビルドも可能だと思いますが未確認です。逆に、Windowsネイティブ環境でのビルドはかなり面倒なことが予想されますので避けた方が良いと思います。
kconfigのビルドとインストール
NuttXのビルドでは、Linuxカーネルのビルドにも使われているkconfigをコンフィグレーションのために使用します。まずこれをビルドしてインストールします。
ビルドに必要なパッケージをインストールします。
$ sudo apt install bison flex gettext libncurses5-dev gperf automake-1.15 libtool pkg-config
kconfig-frontendsのソースコードを取得してビルド、インストールします。
$ git clone https://bitbucket.org/nuttx/tools.git
$ cd tools/kconfig-frontends/
$ ./configure --enable-mconf --disable-nconf --disable-gconf --disable-qconf
$ make
$ sudo make install
$ sudo /sbin/ldconfig
NuttXのコード取得とビルド
Raspberry Pi Pico対応コードは既に公式リポジトリにマージされています。
公式リポジトリからソースコードを取得してビルドします。
$ git clone https://github.com/apache/incubator-nuttx.git nuttx
$ git clone https://github.com/apache/incubator-nuttx-apps.git apps
$ cd nuttx
$ ./tools/configure.sh raspberrypi-pico:nsh
$ make
ビルドが完了すると、ELFバイナリであるnuttxと、インストール用イメージのnuttx.uf2ができます。
Linuxカーネルのコンフィグレーションと同じように、make menuconfigでカーネルやアプリケーションのコンフィグレーションを行うことができます。
実行
nuttx.uf2は通常のPico SDKアプリと同様に、BOOTSELを押しながら接続したPicoのマスストレージデバイスにドラッグ&ドロップすることでインストールできます。
起動に成功すると以下のメッセージとプロンプトが表示されます。
(起動確認用にPico基板上のLEDも点灯させています)
NuttShell (NSH) NuttX-10.0.1
nsh>
NuttShell(NSH)は、NuttXのアプリケーションに標準で含まれているシェルです。
以下のように、かなりLinuxに近い感覚で使えることが分かると思います3。
nsh> help
help usage: help [-v] [<cmd>]
. cd df free mkdir printf sleep uname
[ cp echo help mkrd ps source umount
? cmp env hexdump mh pwd test unset
basename dirname exec kill mount rm time usleep
break date exit ls mv rmdir true xd
cat dd false mb mw set truncate
Builtin Apps:
sh ostest hello nsh
nsh> ls
/:
dev/
nsh> ls -l /dev
/dev:
crw-rw-rw- 0 console
crw-rw-rw- 0 null
crw-rw-rw- 0 ttyS0
nsh> mkdir /proc
nsh> mount -t procfs /proc
nsh> ps
PID PRI POLICY TYPE NPX STATE EVENT SIGMASK STACK COMMAND
0 0 FIFO Kthread N-- Ready 00000000 001024 Idle Task
1 100 RR Task --- Running 00000000 002036 init
nsh> uname -a
NuttX 10.0.1 6b83f6a8fe Feb 20 2021 21:13:38 arm raspberrypi-pico
nsh> free
total used free largest
Umem: 264400 7200 257200 257184
nsh>