Ubuntu 20.04からVScodeでRaspberry Pi ZeroのGPIOに接続されたpicoをリモートデバッグする方法 改訂版

Ubuntu 20.04からVScodeでRaspberry Pi ZeroのGPIOに接続されたpicoをリモートデバッグする方法 改訂版



１．Raspberry Pi ZeroにOpenOCDをインストールします
(かなり時間がかかります)

cd ~/pico

sudo apt install automake autoconf build-essential texinfo libtool libftdi-dev libusb-1.0-0-dev

git clone https://github.com/raspberrypi/openocd.git --recursive --branch rp2040 --depth=1

cd openocd

./bootstrap

./configure --enable-picoprobe --enable-ftdi --enable-sysfsgpio --enable-bcm2835gpio

make

sudo make install






２．Raspberry Pi ZeroのシリアルコンソールをUARTとして使うための設定をする

/boot/cmdline.txtを編集
console=serial0,115200を削除する
plymouth.ignore-serial-consolesがなければ追記します

編集前
console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=5e3da3da-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet splash plymouth.ignore-serial-consoles

編集後
console=tty1 root=PARTUUID=5e3da3da-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet splash plymouth.ignore-serial-consoles


/boot/config.txtに下記を追加

enable_uart=1

ttyAMA0を無効化する
sudo systemctl stop serial-getty@ttyAMA0.service
sudo systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service

設定後、Zeroを再起動する






３．Raspberry Pi Zeroにpicoを接続します
(Zeroとpicoのピンの数え方に違いがあるので注意)
https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/images/GPIO-Pinout-Diagram-2.png
https://www.raspberrypi.org/documentation/pico/getting-started/static/15243f1ffd3b8ee646a1708bf4c0e866/Pico-R3-Pinout.svg

    pico                    Zero
    GPIO0(1番ピン)    →    GPIO15(10番ピン)
    GPIO1(2番ピン)    →    GPIO14(8番ピン)
    GND  (3番ピン)    →    GND   (14番ピン)

    picoのDebugピンのSWCLKをZeroのGPIO25(22番ピン)に接続
    picoのDebugピンのGND  をZeroのGND   (20番ピン)に接続
    picoのDebugピンのSWDIOをZeroのGPIO24(18番ピン)に接続

    picoのUSBポートをZeroのUSBポートに接続する
    またZeroのUSBポートにUSB-Ethernetアダプタを接続してUbuntu 20.04のコンピュータとLANでつなぎます



４．Raspberry Pi ZeroでOpenOCDを起動する

Zero上で

openocd -f interface/raspberrypi-swd.cfg -f target/rp2040.cfg -c "bindto 0.0.0.0"

としてOpenOCDを起動しておきます。



５．Ubuntu 20.04にVScodeをインストールする

https://code.visualstudio.com/
ここの一番したの真ん中にある.debのボタンを押して
Ubuntu、Debian用のvscodeのパッケージをダウンロードする


ダウンロードしたdebパッケージのファイルをaptでインストール

sudo apt install ./code_1.53.0-1612368357_amd64.deb



６．vscodeの起動
ここではpico-sdkのディレクトリを~/pico/pico-sdkとしてます
違うディレクトリにインストールした場合は読み替えてください

export PICO_SDK_PATH=~/pico/pico-sdk

code &



７．エクステンションのインストール

CTRL+SHIFT+Xを押すとエクステンションの画面になります

C/C++    by Microsoft
CMake tools   by Microsoft
Cortex-Debug   by marus25

これら3つのエクステンションをインストールします


８．プロジェクトのフォルダを作成し、CMakeLists.txtとソースファイルを作成します。

CTRL+SHIFT+Eを押してエクスプローラーを開きます

メニューのFileからOpen Folderを選択します

~/pico/project/lissajous_usb01

右上のフォルダを作成しますでフォルダを作成してください


File→New Fileを選択
File→Save Asを選択してファイル名をCMakeLists.txtにして保存します


CMakeLists.txtに下記をコピペして保存します


cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

# Pull in PICO SDK (must be before project)
include(~/pico/pico-sdk/external/pico_sdk_import.cmake)

project(lissajous_usb01_project)
set(CMAKE_C_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)

# Initialize the SDK
pico_sdk_init()

add_executable(
        lissajous_usb01   lissajous_usb01.c
)

target_link_libraries(lissajous_usb01 pico_stdlib)

pico_enable_stdio_usb(lissajous_usb01 1)
pico_enable_stdio_uart(lissajous_usb01 0)

pico_add_extra_outputs(lissajous_usb01)




File→New Fileを選択
File→Save Asを選択してファイル名をlissajous_usb01.cにして保存します


一番下にlissajous_usb01.cのソースプログラムを掲載してますのでそれをコピペして保存してください


VScodeの画面左側のExplorerの空欄部分を右クリックしてNew Folderを選択します

.vscode

という名前のフォルダを作成します
その.vscodeフォルダの下に

launch.json

という名前のファイルを作成します

launch.jsonに下記内容をコピペして保存します
ここでgdbTargetのところの192.168.0.10はRaspberry Pi ZeroのIPアドレスを指定します
自分の環境に合わせて変更してください
この内容はpico-sdkの
pico/pico-examples/ide/vscode/launch-remote-openocd.json
と全く同じです


{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "Pico Debug",
            "type":"cortex-debug",
            "cwd": "${workspaceRoot}",
            "executable": "${command:cmake.launchTargetPath}",
            "request": "launch",
            "servertype": "external",
            // This may need to be arm-none-eabi-gdb depending on your system
            "gdbPath" : "gdb-multiarch",
            // Connect to an already running OpenOCD instance
            "gdbTarget": "192.168.0.10:3333",
            "svdFile": "${env:PICO_SDK_PATH}/src/rp2040/hardware_regs/rp2040.svd",
            "runToMain": true,
            // Work around for stopping at main on restart
            "postRestartCommands": [
                "break main",
                "continue"
            ]
        }
    ]
}






９．ビルドをする

CTRL+SHIFT+Pを押してコマンドパレットを開き、CMakeと入力

CMake: Quick Startを選択します


すると一番したのバーにCMake:[Debug]準備完了、
キットが選択されていません、
ビルド

ができます

コマンドパレットが開きlissajous_usb01のキットを選択してくださいと出るので
GCC for arm-none-eabiを選択します


画面一番下のCMake:[Debug]を押します
するとコマンドパレットが開くのでDebugを選択します

次に画面一番下のビルドをクリックします

するとビルドが始まります



１０．デバッグを開始する

CTRL+SHIFT+Dを押します
画面左上のPico Debugの左側の再生ボタンをクリックします
(ボタンを押す前にRaspberry Pi Zero側でOpenOCDが起動してることを確認してください)
lissajous_usb01の起動対象を選択しますと聞かれるので
lissajous_usb01を選択します


デバッグが始まるとmainのところで停止します

補足
lissajous01の関数に入るには29行目にブレークポイントを設定してから
continueを実行するといいかも



以下、lissajous_usb01.cのソースコードです

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "pico/stdlib.h"

#define COLUMN (78)

char buf01[COLUMN * COLUMN];


int lissajous01(int start, int end, int step, double size, double a, double b, int column, char *buf01);


int main(int argc, char *argv[])
{
    stdio_init_all();

    while (1) {
        for (int i = 3; i < 9; i++) {
            lissajous01(0, 36000, 20, 35.0, i, 5.0, COLUMN, (char *)buf01);
            sleep_ms(5000);
        }
    }

    return 0;
}

int lissajous01(int start, int end, int step, double size, double a, double b, int column, char *buf01)
{
    int  ret;
    int  i, j, ix, iy, column01, column02;
    long l;
    double rad01, x, y, ratio01;

    ratio01 = 0.5;
    rad01 = 3.141592653589793 / 180.0;
    column01 = column;
    column02 = column01 * ratio01 + 0.999999999999;

    for (j = 0; j < column02; j++) {
        for (i = 0; i < column01; i++) {
            *(buf01 + column01 * j + i) = 0;
        }
    }

    for (l = start; l <= end; l += step) {
        x = size * cos(rad01 * l / 100.0 * a) + column01 / 2.0;
        y = size * sin(rad01 * l / 100.0 * b) * ratio01 + column02 / 2.0;
        ix = (int)(x + 0.5);
        iy = (int)(y + 0.5);
        if ((ix >= 0) && (ix <= column01) && (iy >= 0) && (iy <= column02)){
            *(buf01 + column01 * iy + ix) = 1;
        }
    }

    for (j = 0; j < column02; j++) {
        for (i = 0; i < column01; i++) {
            if (*(buf01 + column01 * j + i) == 0) {
                putchar(' ');
            } else {
                putchar('*');
            }
        }
        putchar('\n');
    }

    ret = 0;
    return ret;
}