ESP32 PROGRAM SELECTOR
2024.05.08
YouTube でも紹介しています。画像をクリックすると再生できます。
1つのマイコンボードを複数の用途で使う場合、その都度プログラムを書き換えるのは面倒です。
そこでビルドしたバイナリーファイルをmicroSDカードに保存しておき、そこから選んで実行できるようにプログラム・セレクターを作ってみました。
今回は、プログラム・セレクタの実装にSparkfun ESP32 Thing Plusを使いましたが,ESP32系であればDevkitCなどでも構いません。
●Sparkfun ESP32 Thing Plus
Espressif Systems社のESP32-WROOM-32Dモジュールを搭載し、強力なWi-FiとBluetooth MCUを備えた開発プラットフォームThing Plusの新しいバージョンです。Featherボード互換で、Qwiicシステムの利用によりハンダ付けやシールドなしで接続が可能です。
静電容量式タッチセンサ、ホール（磁気）センサ、SDカードインターフェース、イーサネット、高速SPI、UART、I2S、 I2Cなど、豊富な周辺機器を統合し、16 MBのフラッシュメモリ、520 KBの内蔵SRAM、802.11 b/g/n Wi-Fi、デュアルモードBluetooth機能、およびLiPoバッテリー用JST型コネクタを特徴としています。
・Dimensions: 2.30 x 0.90 Inches
・Xtensa® dual-core 32-bit LX6 microprocessor
・Up to 240MHz clock frequency
・16MB of flash storage
・520kB internal SRAM
・Integrated 802.11 BGN WiFi transceiver
・Integrated dual-mode Bluetooth (classic and BLE)
・2.3 to 3.6V operating range
・21 GPIO
・8-electrode capacitive touch support
・Hardware accelerated encryption (AES, SHA2, ECC, RSA-4096)
・2.5 µA deep sleep current
●Pinout
↑クリックで拡大、再クリックで元に戻ります。
まずはプログラム・セレクタから選択するプログラムを2つ作って単体テストします。
プログラムのビルドには、Platformioを使用しています。
Arduino開発環境構築 PlatformIO
●1.OLED表示プログラム
0.49インチOLEDです。
ER-OLEDM0.49-1W-I2C
ER-OLEDM0.49-1W-I2C is the graphic OLED display module,attached with breakout board,made of 64x32 individual white OLED pixels,diagonal is only 0.49 inch.The controller ic SSD1306, communicates via I2C serial interface,3.3V power supply,extremely wide viewing angle and extremely operating temperature.
●2.信号機点灯プログラム
Working Voltage: 3.3-5v
When learning the microcontroller, you may usually use three separate LEDs, namely red, green and yellow light, to simulate the traffic light blinking via external connection.
KS0310 Keyestudio Traffic Light Module
プログラムの単体でストが完了したら、プログラム・セレクタ対応にちょっとだけ書き換えます。
#include "SDUpdater.h"
SDUPDATER sdupdater;
void setup()
{
sdupdater.rollback();
・・・・・・・
setup()関数の先頭に、独自に作成したSDUpdaterクラスのrollback()関数を追記します。
ソースコードのビルドには、PlatformIOを使用しています。
Arduino開発環境構築 PlatformIO
各々ビルドしたバイナリファイルをリネームします。
.pio/build/esp32thing_plus/firmware.bin
→ ErOled049.bin
→ TrafficLight.bin
microSDカードのディレクトリーパス /firmware/ESP32ThingPlus ディレクトリにバイナリーファイルを保存します。
●ESP32 プログラム・セレクタ
まずはプログラム・セレクタの使い方から先に説明します。ソースコードは後述します。
パソコンからTeraTermを起動して。マイコンとTELNET接続します。
プログラム・セレクタは、microSDカード内のバイナリーファイル一覧を表示し、選択を促します。
プログラム番号を入力すると、microSDカードからバイナリファイルを読み込んで実行します。
マイコンをリセットして、TELNET再接続するとプログラム・セレクタ画面に戻ります。
if ( digitalRead(BTN_PIN)==LOW ) {
sdupdater.restart();
}
マイコンのリセットを使わずに、独自に再起動ボタンを使う場合はこんな感じにします。
●仕組み解説
プログラム・セレクタの実装には、ESP32のOTA機能を使っています。
OTA機能に関しては以前の解説「OTA (ESP32 Over The Air)」をご覧ください。
OTA (ESP32 Over The Air)
Sparkfun ESP32 Thing Plus のパーティション・テーブルを確認しておきます。
$ cat ~/.platformio/platforms/espressif32/boards/esp32thing_plus.json | more
{
"build": {
"arduino":{
"ldscript": "esp32_out.ld",
"partitions": "default_16MB.csv"
},
$ cat ~/.platformio/packages/framework-arduinoespressif32/tools/partitions/default_16MB.csv
# Name, Type, SubType, Offset, Size, Flags
nvs, data, nvs, 0x9000, 0x5000,
otadata, data, ota, 0xe000, 0x2000,
app0, app, ota_0, 0x10000, 0x640000,
app1, app, ota_1, 0x650000,0x640000,
spiffs, data, spiffs, 0xc90000,0x360000,
coredump, data, coredump,0xFF0000,0x10000,
ラズベリーパイでプログラム・セレクタ(SDUpdater)をビルドしてマイコンボードにアップロードします。
プログラム・セレクタの実装にはOTA機能を用いていますが、このアップロード自体はラズベリーパイとマイコンボードをUSB接続して通常の書き込みを行います。
そうすると、プログラムはota_0のフラッシュ領域に書き込まれ、アプリの状態を管理するOTAデータ・パーティション内のブートアドレスはota_0の先頭アドレスで更新されます。
ハードリセットが行われると、ブートアドレスに指定されたアドレスに格納されているプログラム(SDUpdater)が起動します。
プログラム・セレクタは、microSDカードに含まれるfirmware一覧表示を行い、選択されたfirmwareをota_1領域に書き込みます。
書き込みが完了すると、ブートアドレスはota_1の先頭アドレスに書き換わります。その後、ESP32をリスタートさせます。
選択されたプログラムでは起動直後に、ブートアドレスをプログラム・セレクタが格納されているota_0アドレスに書き換えます。
その後、目的の処理、ここではOLEDに文字を表示しています。
ここでマイコンボードのリセットボタンを押すと、ブートアドレスに指定されたota_0、つまりプログラム・セレクタが起動します。
今度は、信号機点灯プログラム(TrafficLight)を選択します。ota_1内のプログラムが上書きされ、ブートアドレスは先ほどと同様にota_1先頭アドレスに変更されます。
信号機が点灯し、ブートアドレスは再度ota_0に更新されます。
●ソースコード
PROGRAM SELECTOR(SDUpdater)
ソースコードは適当です。不具合があるかもしれません。用途に応じて最適化を行ってください。
●Mobile Telnet
パソコンを立ち上げ、TeraTermを起動してプログラム一覧を表示させるのが面倒なときは、「Mobile Telnet」のようなスマホ・アプリを使うのが簡単です。
●参考文献
・Over The Air Updates (OTA)
・M5Stackでツリービュー形式の多機能ランチャーを作ってみた
・bigw00d/esp32_ili9341_2.8_tft_touch_display
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