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Waveshare RP2350-ETHをRust/EmbassyでLチカする

2025/01/11に公開
1件
Rust
Raspberry Pi Pico
rp2040
rp2350
embassy
tech

前準備

Waveshare RP2350-ETHはRP2350A+CH9210の乗ったマイコンボード。
ちなみに、CH9210はSPIではなくUARTで通信するが、公式のサンプルコードを使うくらいなら素直にW5500を買う...が、自前で実装したくなったので後日やる。
公式ガイドは以下。自分は軽く目を通しただけで細部までは見ていない。
ビルドインLEDが存在するが、GPIOの番号は特に明記されていない。

https://www.waveshare.com/wiki/RP2350-ETH?spm=a2g0o.detail.1000023.1.2c4cnQEYnQEYSu#Pinout_definition

類似品にWaveshare RP2040-ETHが存在する。チップがRP2040である以外の違いはなさそう。

環境

Windows10 64bit
CPU: Intel Core i7-4790
Rust: 1.84.0
IDE: VSCode

C:\Users\SPDG\.pico-sdk\picotool\2.1.0\picotool>picotool info -d
Device Information
 type:                 RP2350
 package:              QFN60
 chipid:               0xfa0ab64efab07055
 flash devinfo:        0x0c00
 current cpu:          ARM
 available cpus:       ARM, RISC-V
 default cpu:          ARM
 secure boot:          0
 debug enable:         1
 secure debug enable:  1
 flash size:           4096K

Rust開発環境のインストール

省略。nightlyじゃなくてもOK。
コンパイル対象のtarget追加を実施する。

rustup target add thumbv8m.main-none-eabihf # RP235xA
rustup target add riscv32imac-unknown-none-elf # RP235xのRISC-V
rustup target add thumbv6m-none-eabi # RP2040(今回は扱わない)

Cortex-M33なのでthumbv7m-none-eabiかと思ったが、thumbv8m.main-none-eabihfらしい。謎。

Embassyを使ったプロジェクトのセットアップ

作成

cargo new

いい感じに。苦しみはまだまだこれからなので、説明を省略します。

.cargo/config.toml

ターゲット指定や書き込みの設定が必要。
targetを書き換えればRP2040でも動く。

[target.'cfg(all(target_arch = "arm", target_os = "none"))']
#runner = "probe-rs run --chip RP2040"
#runner = "elf2uf2-rs -d"
runner = "picotool load -u -v -x -t elf"

[build]
target = "thumbv8m.main-none-eabihf"

[env]
DEFMT_LOG = "debug"

Cargo.toml

取り急ぎ、embassyのexampleからほぼそのまま持ってきている。
rpがRP2040用で、rp23がRP2350用。わかりづらい。
https://github.com/embassy-rs/embassy/tree/main/examples

embassy-rp はRP2040かRP235X系かによってfeaturesを分ける必要がある。
RP2350Aならrp235xa, RP2350Bならrp235xb。
RP2040はrp2040。

必要ないクレートも多くあるので、不要なものはそぎ落とせすこと。

[package]
name = "testtest"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]
embassy-embedded-hal = { version = "0.3.0", features = ["defmt"] }
embassy-sync = { version = "0.6.1", features = ["defmt"] }
embassy-executor = { version = "0.7.0", features = ["task-arena-size-98304", "arch-cortex-m", "executor-thread", "executor-interrupt", "defmt"] }
embassy-time = { version = "0.4.0", features = ["defmt", "defmt-timestamp-uptime"] }
embassy-rp = { version = "0.3.0", features = ["defmt", "unstable-pac", "time-driver", "critical-section-impl", "rp235xa", "binary-info"] }
embassy-usb = { version = "0.3.0", features = ["defmt"] }
embassy-net = { version = "0.6.0", features = ["defmt", "tcp", "udp", "raw", "dhcpv4", "medium-ethernet", "dns", "proto-ipv4", "proto-ipv6", "multicast"] }
embassy-net-wiznet = { version = "0.2.0", features = ["defmt"] }
embassy-futures = { version = "0.1.0" }
cyw43 = { version = "0.3.0", features = ["defmt", "firmware-logs"] }
cyw43-pio = { version = "0.3.0", features = ["defmt"] }

defmt = "0.3"
defmt-rtt = "0.4"
fixed = "1.23.1"
fixed-macro = "1.2"

# for web request example
reqwless = { version = "0.13.0", features = ["defmt"] }
serde = { version = "1.0.203", default-features = false, features = ["derive"] }
serde-json-core = "0.5.1"

# for assign resources example
assign-resources = { git = "https://github.com/adamgreig/assign-resources", rev = "94ad10e2729afdf0fd5a77cd12e68409a982f58a" }

#cortex-m = { version = "0.7.6", features = ["critical-section-single-core"] }
cortex-m = { version = "0.7.6", features = ["inline-asm"] }
cortex-m-rt = "0.7.0"
critical-section = "1.1"
panic-probe = { version = "0.3", features = ["print-defmt"] }
display-interface-spi = "0.5.0"
mipidsi = "0.8.0"
display-interface = "0.5.0"
byte-slice-cast = { version = "1.2.0", default-features = false }
smart-leds = "0.4.0"
heapless = "0.8"
rand_core = "0.6.4"

embedded-hal-1 = { package = "embedded-hal", version = "1.0" }
embedded-hal-async = "1.0"
embedded-hal-bus = { version = "0.1", features = ["async"] }
embedded-io-async = { version = "0.6.1", features = ["defmt-03"] }
embedded-storage = { version = "0.3" }
static_cell = "2.1"
portable-atomic = { version = "1.5", features = ["critical-section"] }
log = "0.4"
pio-proc = "0.2"
pio = "0.2.1"
rand = { version = "0.8.5", default-features = false }
embedded-sdmmc = "0.7.0"

[profile.release]
debug = 2

[profile.dev]
lto = true
opt-level = "z"

memory.x

RP2040と微妙に異なる。 RP2350の方が長い。
ちなみに意味は全く理解していない。

RP2040

MEMORY {
    BOOT2 : ORIGIN = 0x10000000, LENGTH = 0x100
    FLASH : ORIGIN = 0x10000100, LENGTH = 2048K - 0x100
    RAM   : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 256K
}

EXTERN(BOOT2_FIRMWARE)

SECTIONS {
    /* ### Boot loader */
    .boot2 ORIGIN(BOOT2) :
    {
        KEEP(*(.boot2));
    } > BOOT2
} INSERT BEFORE .text;

RP2350
外部フラッシュやPicotool関連の処理が追加されている。
こちらもあまりしっかり意味を理解してなくても良さそう

MEMORY {
    /*
     * The RP2350 has either external or internal flash.
     *
     * 2 MiB is a safe default here, although a Pico 2 has 4 MiB.
     */
    FLASH : ORIGIN = 0x10000000, LENGTH = 2048K
    /*
     * RAM consists of 8 banks, SRAM0-SRAM7, with a striped mapping.
     * This is usually good for performance, as it distributes load on
     * those banks evenly.
     */
    RAM : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 512K
    /*
     * RAM banks 8 and 9 use a direct mapping. They can be used to have
     * memory areas dedicated for some specific job, improving predictability
     * of access times.
     * Example: Separate stacks for core0 and core1.
     */
    SRAM4 : ORIGIN = 0x20080000, LENGTH = 4K
    SRAM5 : ORIGIN = 0x20081000, LENGTH = 4K
}

SECTIONS {
    /* ### Boot ROM info
     *
     * Goes after .vector_table, to keep it in the first 4K of flash
     * where the Boot ROM (and picotool) can find it
     */
    .start_block : ALIGN(4)
    {
        __start_block_addr = .;
        KEEP(*(.start_block));
        KEEP(*(.boot_info));
    } > FLASH

} INSERT AFTER .vector_table;

/* move .text to start /after/ the boot info */
_stext = ADDR(.start_block) + SIZEOF(.start_block);

SECTIONS {
    /* ### Picotool 'Binary Info' Entries
     *
     * Picotool looks through this block (as we have pointers to it in our
     * header) to find interesting information.
     */
    .bi_entries : ALIGN(4)
    {
        /* We put this in the header */
        __bi_entries_start = .;
        /* Here are the entries */
        KEEP(*(.bi_entries));
        /* Keep this block a nice round size */
        . = ALIGN(4);
        /* We put this in the header */
        __bi_entries_end = .;
    } > FLASH
} INSERT AFTER .text;

SECTIONS {
    /* ### Boot ROM extra info
     *
     * Goes after everything in our program, so it can contain a signature.
     */
    .end_block : ALIGN(4)
    {
        __end_block_addr = .;
        KEEP(*(.end_block));
    } > FLASH

} INSERT AFTER .uninit;

PROVIDE(start_to_end = __end_block_addr - __start_block_addr);
PROVIDE(end_to_start = __start_block_addr - __end_block_addr);

.vscode/settings.json

checkOnSaveはお好みで。
"rust-analyzer.cargo.target`は環境によって書き換える。

{
    "rust-analyzer.cargo.target": "thumbv8m.main-none-eabihf",
    "rust-analyzer.cargo.allTargets": false,
    "rust-analyzer.checkOnSave": true
}

ビルド関連

cargo run/build の際は--releaseオプションを一応追加している。

picotoolのインストール

picotoolはPico SDKに付属、かつそのPico SDKはVSCode拡張機能としてインストール可能らしい。
と思って拡張機能でインストールしたがpicotoolは見当たらなかった。
仕方ないのでpico-setup-windowsでPico SDKをインストールしてみたところ、picotoolのバイナリは見つかったがpico-setup-windows自体がサポートするPico SDK自体がdeprecated/archivedであり、最新リリースバージョンのv1.5ではRP235xに対応していなかった。
代わりに、%USERPROFILE%\.pico-sdk\picotool\2.1.0\picotoolに存在した。
いつ追加したものなのか...VSCodeの拡張機能が入れてくれたのかも? 要調査。
ひとまずパスに追加しておく。

ソースコード

埋め込みピンの番号が不明だったので、ひとまずGPIO1に直接LEDをつないだ。
基本的にはexampleのコードの流用。

RP2040用

シンプルでわかりやすい。

//! This example test the RP Pico on board LED.
//!
//! It does not work with the RP Pico W board. See wifi_blinky.rs.

#![no_std]
#![no_main]

use defmt::*;
use embassy_executor::Spawner;
use embassy_rp::gpio;
use embassy_time::Timer;
use gpio::{Level, Output};
use {defmt_rtt as _, panic_probe as _};

#[embassy_executor::main]
async fn main(_spawner: Spawner) {
    let p = embassy_rp::init(Default::default());
    let mut led = Output::new(p.PIN_1, Level::Low);

    loop {
        info!("led on!");
        led.set_high();
        Timer::after_secs(1).await;

        info!("led off!");
        led.set_low();
        Timer::after_secs(1).await;
    }
}

RP2350A用

リンカ関連の処理と、picotool info -a に対応するためか、コード量が増えている。
本体のmain関数はほとんど変わらないので認知負荷は低そう。
また、picotool関連コード(PICOTOOL_ENTRIESあたり)は削除しても問題ないらしい。

//! This example test the RP Pico on board LED.
//!
//! It does not work with the RP Pico W board. See wifi_blinky.rs.

#![no_std]
#![no_main]

use defmt::*;
use embassy_executor::Spawner;
use embassy_rp::block::ImageDef;
use embassy_rp::gpio;
use embassy_time::Timer;
use gpio::{Level, Output};
use {defmt_rtt as _, panic_probe as _};

#[link_section = ".start_block"]
#[used]
pub static IMAGE_DEF: ImageDef = ImageDef::secure_exe();

// Program metadata for `picotool info`.
// This isn't needed, but it's recomended to have these minimal entries.
#[link_section = ".bi_entries"]
#[used]
pub static PICOTOOL_ENTRIES: [embassy_rp::binary_info::EntryAddr; 4] = [
    embassy_rp::binary_info::rp_program_name!(c"Blinky Example"),
    embassy_rp::binary_info::rp_program_description!(
        c"This example tests the RP Pico on board LED, connected to gpio 25"
    ),
    embassy_rp::binary_info::rp_cargo_version!(),
    embassy_rp::binary_info::rp_program_build_attribute!(),
];

#[embassy_executor::main]
async fn main(_spawner: Spawner) {
    let p = embassy_rp::init(Default::default());
    let mut led = Output::new(p.PIN_1, Level::Low);

    loop {
        info!("led on!");
        led.set_high();
        Timer::after_millis(250).await;

        info!("led off!");
        led.set_low();
        Timer::after_millis(250).await;
    }
}

書き込み関連

RP2040のサンプルだとelf2uf2-rsを使用しているが、RP2350のサンプルではpicotoolを使用している。
どうやらelf2uf2-rsのRP2350対応が未完成？っぽい(embassy-rs/embassy#3241)
picotoolはRP2040もRP2350も書き込める上にELF->UF2の変換も不要なので、新規作成するプロジェクトはすべてpicotoolで良いと思う。
ただし、ちょっとインストールが面倒な気がする。

BOOTSELモードで起動

RP2350-ETHにUSBケーブルを差しこみ、RESETとBOOTを同時押しする。
RESETを先に離してからBOOTを離すとBOOTSELモードになり、USBマスストレージが現れる。
書き込みに関しては手動では行わず、cargoに任せる。

ビルド

cargo build --release

書き込み

cargo run --release

書き込み終了後、自動的に再起動する。

所感

思ったよりRP2040と手順が違ったため苦戦した。
ソースコードの変更も必要な辺り、完全なクロスプラットフォーム対応が難しい予感がする。
FPUが増えたりステートマシン載せたりRISC-Vを入れた影響だと思うが、コミュニティが大きいだけあって情報は多かった。

EmbassyはRP2040/RP2350+W5500を既にサポートしているため本当はW5500にしたかったが、安くRP2350が手に入ること、EmbassyのUART実装をやってみたかったのでしばらくこれで試してみる。

以下、picotool info -a出力結果。

picotool info -a
Program Information
 name:                   CH9120 Test
 version:                0.1.0
 description:            This example tests the RP2350-ETH on board CH9120 chip.
 binary start:           0x10000000
 target chip:            RP2350
 image type:             ARM Secure

Fixed Pin Information
 none

Build Information
 build attributes:       release

Metadata Block 1
 address:                0x10000114
 next block address:     0x10000114
 block type:             image def
 target chip:            RP2350
 image type:             ARM Secure

Metadata Block 2
 address:                0x10000114
 next block address:     0x10000114
 block type:             image def
 target chip:            RP2350
 image type:             ARM Secure

Device Information
 type:                   RP2350
 revision:               A2
 package:                QFN60
 chipid:                 0xfa0ab64efab07055
 flash devinfo:          0x0c00
 current cpu:            ARM
 available cpus:         ARM, RISC-V
 default cpu:            ARM
 secure boot:            0
 debug enable:           1
 secure debug enable:    1
 boot_random:            6daccdaf:3dc62506:70ce1df3:c6206b07
 boot type:              bootsel
 last booted partition:  none
 diagnostic source:      slot 0
 last boot diagnostics:  0x00000000
 reboot param 0:         0x00000000
 reboot param 1:         0x00000000
 rom gitrev:             0x312e22fa
 flash size:             4096K

こちらもお時間あれば読んでみてください。
https://zenn.dev/hiiraginil/scraps/485c0160369e01

Discussion

FlowingSPDGFlowingSPDG

次の記事でイーサネット通信とシリアル出力見ようと思います