【組込み機器の開発】実際に作ってみて「これなら使える！」機器を目指す

PicWriterUSBの機能実装に必要な機能を考える

こんにちは、リゲル・インテリジェンスです。

Seeed XIAO RP2040をPICマイコンの書込み器に利用する際に、どのような機能にするか＝どのようなソフトウェアコンポーネントが必要か、を考えてみました。あまりに実装が困難ですとホビーレベルの工作では辛くなってしまいますので。

RP2040をUSBマスストレージクラスデバイス＝USBドライブとしてホストOSに認識させる
- USBマスストレージクラスの実装
- ファイルシステム：互換性を考えるとFATが無難
PICマイコンの「.hex」ファイルを上記ドライブにコピーすることで書込みを開始する
- 「.hex」ファイルが書き込まれことをキャッチする方法
- ファイルシステム（FAT）に置かれたデータのリード：RP2040にて内部利用するためのFATリーダー
- 「.hex」ファイルのParser
- PICマイコンの書込み機能に関するハードウェアコントロール＆コマンド実装
折角なので可能な限り書込みスピードは上げたい
- デュアルコアへの対応
- RP2040、PIOモジュールの利用

ぱっと思いつくのはこのくらいでしょうか。やはり実装として重そうなのは「USBマスストレージ」かと思います。
結論から申しますと、pico SDKにあるTiny USBの実装例が今回の目的にピッタリでした。
pico-sdk/lib/tinyusb/examples/device/cdc_msc
を改変して使用することにします。早速ソースコードをwork/msc_testフォルダにコピーしてビルドを試します。

pico-sdk/
work/
 ├── pico_sdk_import.cmake
 └── msc_test/
      ├── CMakeLists.txt
      └── src/
           ├── main.c
           ├── msc_disk.c
           ├── tusb_config.h
           └── usb_descriptors.c

pico-sdk/

work/

├── pico_sdk_import.cmake

└── msc_test/

├── CMakeLists.txt

└── src/

├── main.c

├── msc_disk.c

├── tusb_config.h

└── usb_descriptors.c

上記のようにフォルダを作成しファイルを配置したら、Tiny USBを参考にCMakeLists.txtを変更します。

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)

# Pull in SDK (must be before project)
include(${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/../pico_sdk_import.cmake)
include(${PICO_SDK_PATH}/lib/tinyusb/hw/bsp/family_support.cmake)

# project name (need to edit for each project)
set(PROJECT "msc_test")

project(${PROJECT} C CXX ASM)
set(CMAKE_C_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)

# SDK initialization
family_initialize_project(${PROJECT} ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR})


# executable name (need to edit for each project)
add_executable(${PROJECT}
    src/main.c
)

# source code
target_sources(${PROJECT} PUBLIC
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/main.c
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/msc_disk.c
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/usb_descriptors.c
)
# include path
target_include_directories(${PROJECT} PUBLIC
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src
)

# Configure compilation flags and libraries ...
# see the corresponding function in hw/bsp/FAMILY/family.cmake for details.
family_configure_device_example(${PROJECT})


# enable serial output
pico_enable_stdio_usb(${PROJECT} 1)
pico_enable_stdio_uart(${PROJECT} 1)

# create map/bin/hex file etc.
pico_add_extra_outputs(${PROJECT})

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)

# Pull in SDK (must be before project)

include(${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/../pico_sdk_import.cmake)

include(${PICO_SDK_PATH}/lib/tinyusb/hw/bsp/family_support.cmake)

# project name (need to edit for each project)

set(PROJECT "msc_test")

project(${PROJECT} C CXX ASM)

set(CMAKE_C_STANDARD 11)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)

# SDK initialization

family_initialize_project(${PROJECT} ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR})

# executable name (need to edit for each project)

add_executable(${PROJECT}

src/main.c

)

# source code

target_sources(${PROJECT} PUBLIC

${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/main.c

${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/msc_disk.c

${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/usb_descriptors.c

)

# include path

target_include_directories(${PROJECT} PUBLIC

${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src

)

# Configure compilation flags and libraries ...

# see the corresponding function in hw/bsp/FAMILY/family.cmake for details.

family_configure_device_example(${PROJECT})

# enable serial output

pico_enable_stdio_usb(${PROJECT} 1)

pico_enable_stdio_uart(${PROJECT} 1)

# create map/bin/hex file etc.

pico_add_extra_outputs(${PROJECT})

ビルドします。Tiny USBに使用するデバイスを指定する必要があるのでcmake に -D オプションを追加します。
（exportは適宜実行のこと）

cd work/msc_test
mkdir build
cd build
export PICO_SDK_PATH="[SDKをインストールしたフォルダ]/pico-sdk"
cmake .. -DFAMILY=rp2040
make

cd work/msc_test

mkdir build

cd build

export PICO_SDK_PATH="[SDKをインストールしたフォルダ]/pico-sdk"

cmake .. -DFAMILY=rp2040

make

build/msc_test.uf2をSeeed XIAO RP2040にUSB経由で書込みます。一旦ホストPCから切断された後「TinyUSB MSC」というドライブ名（ボリュームラベル）にて再認識されれば動作確認は完了です。

次ページではTinyUSB MSCに必要な改変を行っていきます。

PicWriterUSB：ソフトウェア編【USBマスストレージ】

PicWriterUSBの機能実装に必要な機能を考える

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