x86_64の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

x86_64の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



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



３．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。



４．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



５．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 &



６．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
Native Debug   by WebFreak
CMake tool   by Microsoft

これら3つのエクステンションをインストールします


７．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
フォルダを作成します
そのフォルダの下に
launch.json
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192.168.0.10はRaspberry Pi ZeroのIPアドレスを指定します
また、/home/ubuntu/pico/project/lissajous_usb01/build/lissajous_usb01.elfの部分も
自分の環境に合わせて変更してください

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "OpenOCD Debug",
            "type": "gdb",
            "request": "attach",
            "executable": "/home/ubuntu/pico/project/lissajous_usb01/build/lissajous_usb01.elf",
            "target": "192.168.0.10:3333",
            "remote": true,
            "cwd": "${workspaceRoot}",
            "autorun": [
                "monitor reset halt",
                "load",
                "break main"
            ],
            "gdbpath": "gdb-multiarch"
        }
    ]
}






８．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

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



９．デバッグを開始する

CTRL+SHIFT+Dを押します
画面左上のOpenOCD 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)

デバッグが始まるとmainのところで停止します





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;
}