NXT

・ＭｉｎｄｓｔｏｒｍｓＮＸＴ挑戦２（２０２２．８．１）

ＬｅｇｏＭｉｎｄｓｔｏｒｍｓをｎｘｔＯＳＥＫにより自在かつ高度に制御することを目標に、開発環境の構築を目指しています。例えばライントレースカーを左右センサーによる単純な２値化制御ではなく、ＰＩＤ制御を取り入れて機敏で円滑な走行をさせたいものです。ＮＸＴ挑戦１ではＷｉｎｄｏｗｓ上にＵＮＩＸ環境を組み込むためＣｙｇｗｉｎを採用しようとしましたが、結果は様々なエラーに悩まされて惨敗。環境を変更して再挑戦してみます。
挫折の中、偶然見つけたこちらのサイト、冒頭に以下のような説明があります。
最新のCygwin上では、クロスコンパイラが致命的エラーを出力しｎｘｔＯＳＥＫアプリケーションを構築することができません。エラーには今ひとつ再現性がなく、異なる対象のコンパイルで異なるエラーが出ます。ｆｏｒｋに失敗したり、スタックやヒープが不足したりで致命的エラーが発生しています。ｐｅｆｌａｇｓコマンドでスタックやヒープの割当を増やしても改善しません。
前回で自ら経験した失敗とほぼ同じです。さらに、
ＬｅｇｏＭｉｎｄｓｔｏｒｍｓの最新プロダクトはＥＶ３ですが、大学や高専などの教育機関では教材用にこれまでＮＸＴを相当数買い込んでいたりするケースが少なくありません。ハードはまだまだ動くのに、開発環境が使えないためにそれらを死蔵してしまうのも勿体ない話です。
全くもって同感です。Ｑｉｉｔａのお勧めに従いＷＳＬを試します。
手順１はＷＳＬ（ＷｉｎｄｏｗｓＳｕｂｓｙｓｔｅｍｆｏｒＬｉｎｕｘ）のセットアップです。リンクの先に詳細な手順が説明されています。Ｗｉｎｄｏｗｓ１０以降、Ｗｉｎｄｏｗｓ上にＬｉｎｕｘ環境を構築する機能が組み込まれています。
室蘭工業大学データサイエンス研究室が提供して下さっているＱｉｉｔａ内のＷＥＢページです。	旧インターフェースのコントロールパネルからプログラムと機能に進みます。
左側ペインからＷｉｎｄｏｗｓの機能の有効化または無効化に進みます。	Ｌｉｎｕｘ用Ｗｉｎｄｏｗｓサブシステムにチェックを入れます。既にＢｅｔａ版ではなくなっています。
ＷＳＬに続き、Ｂａｓｈ（Ｌｉｎｕｘのシェル）をセットアップします。何とＵｂｕｎｔｕがＭｉｃｒｏｓｏｆｔＳｔｏｒｅで配布されています。	Ｕｂｕｎｔｕ自体はＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍですが、ここではＷＳＬを介してＷｉｎｄｏｗｓ上で機能するシェルのようです。
問題なくセットアップが終了し、デスクトップのアイコンによりＵｂｕｎｔｕが起動します。ユーザー名、パスワードをセットし、ｓｕｄｏａｐｔｕｐｄａｔｅ、ｓｕｄｏａｐｔｕｐｇｒａｄｅコマンドによりパッケージをアップデートします。リポジトリ（ダウンロード先のサーバー）は、特に．ａｃ．ｊｐに変更せず海外のままでも、レスポンスが著しく低下するようなことはありません。
手順２では、Ｗｉｎｄｏｗｓ上で動作するARMアーキテクチャ開発環境をセットします。ＹＡＧＡＲＴＯ（ＹｅｔＡｎｏｔｈｅｒＧＮＵＡＲＭＴｏｏｌｃｈａｉｎ）を利用することで、もはやＣｙｇｗｉｎには依存せずＹｅｔＡｎｏｔｈｅｒＧＮＵＡＲＭというくらいなので、前回のGNU ARMは不要となります。
セットアップ手順は簡単で、ダウンロードしたインストーラを実行するだけです。	手順２内のリンクからはｂｕ２．１７、ｇｃｃ４．２．１、２００７１１１７のバージョンがダウンロードされます。
手順３は、前回同様にｎｘｔＯＳＥＫをインストールします。Ｃ：／Ｕｓｅｒｓ／ｕｓｅｒｎａｍｅ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｓｒｃにセットするよう指示されているのは、ＷＳＬ側から／ｍｎｔ／ドライブ名／・・と指定することで、Ｗｉｎｄｏｗｓのディレクトリが見えるからだそうです。しかし、Ｄｏｃｕｍｅｎｔｓフォルダにセットしたことで、前回はＷＳＬ側からのパス指定はひどく面倒でした。ＹＡＧＡＲＴＯをＣ：／ＷＩＮＡＰＰ／にセットしてあるので、ｎｘｔＯＳＥＫも同じフォルダにセットします。指定時のパス記述も簡単になります。
解凍したｎｘｔＯＳＥＫフォルダをＣ：／ＷＩＮＡＰＰ／にセットします。	ｎｘｔＯＳＥＫフォルダの内容です。動作確認用サンプルが格納されたｓａｍｐｌｅｓ_ｃやｓａｍｐａｌｅｓ_ｃ＋＋が見えます。
手順４、ｏｓｅｋｏｓ-１．１．ｌｚｈからｓｇ．ｅｘｅを取り出し、ｎｘｔＯＳＥＫ／ｔｏｐｐｅｒｓ_ｏｓｅｋ／ｓｇ／にコピーします。	手順５、ｎｅｘｔｔｏｏｌ．ｚｉｐからＮｅＸＴＴｏｏｌ．ｅｘｅ（ＮＸＴへの転送ツール）を取り出し、Ｃ：／ＷＩＮＡＰＰ／ｂｉｎ／にコピーします。
手順６、ｎｘｔｆａｎｔｏｍｄｒｉｖｅｒｓｖ１２０．ｚｉｐからｓｅｔｕｐ．ｅｘｅを取り出し実行します（ＰＣ－ＮＸＴ間のＵＳＢドライバ）。	デバイスマネージャーを確認するとＬＥＧＯＤｅｖｉｃｅｓの項目が現れ、ＬＥＧＯＭＩＮＤＳＴＯＲＭＳ NXTが追加されています。
# Tool-chain specific items #=============================================================================== # GNUARM_ROOT and NEXTTOOL_ROOT need to adapt your PC environment #=============================================================================== # specify GNU-ARM root directory ifndef GNUARM_ROOT GNUARM_ROOT = /cygdrive/C/cygwin/GNUARM endif # specify NeXTTool root directory ifndef NEXTTOOL_ROOT NEXTTOOL_ROOT = /cygdrive/C/cygwin/nexttool endif #=============================================================================== $(VERBOSE).SILENT TARGET_PREFIX :=arm-elf MKDIR = mkdir -p TOUCH = touch CROSS = $(GNUARM_ROOT)/bin/$(TARGET_PREFIX)- CC = $(CROSS)gcc CXX = $(CROSS)g++ AS = $(CROSS)as AR = $(CROSS)ar LD = $(CROSS)g++ -nostartfiles OBJCOPY = $(CROSS)objcopy BIOSFLASH = biosflash.exe APPFLASH = appflash.exe RAMBOOT = ramboot.exe NEXTTOOL = NeXTTool.exe
手順７では、ツールパスを定義するｅｃｒｏｂｏｔ／ｔｏｏｌ_ｇｃｃ．ｍａｋを編集します。元のファイルはＣｙｇｗｉｎを使用する前提で記述されています。また、各実行ファイルには拡張子（．ｅｘｅ）を明示する必要があります。
# Tool-chain specific items #=============================================================================== # GNUARM_ROOT and NEXTTOOL_ROOT need to adapt your PC environment #=============================================================================== # specify GNU-ARM root directory ifndef GNUARM_ROOT GNUARM_ROOT = /mnt/c/WINAPP/yagarto endif # specify NeXTTool root directory ifndef NEXTTOOL_ROOT NEXTTOOL_ROOT = /mnt/c/WINAPP/bin endif #=============================================================================== $(VERBOSE).SILENT TARGET_PREFIX :=arm-elf MKDIR = mkdir -p TOUCH = touch CROSS = $(GNUARM_ROOT)/bin/$(TARGET_PREFIX)- CC = $(CROSS)gcc.exe CXX = $(CROSS)g++.exe AS = $(CROSS)as.exe AR = $(CROSS)ar.exe LD = $(CROSS)g++.exe -nostartfiles OBJCOPY = $(CROSS)objcopy.exe BIOSFLASH = biosflash.exe APPFLASH = appflash.exe RAMBOOT = ramboot.exe NEXTTOOL = NeXTTool.exe
ＧＮＵＡＲＭはＣｙｇｗｉｎではなくＹＡＧＡＲＴＯに代替されているのでＧＮＵＡＲＭ_ＲＯＯＴを／ｍｎｔ／ＷＩＮＡＰＰ／ｙａｇａｒｔｏに変更します。また、ＮｅｘＴＴＯＯＬ．ｅｘｅも格納場所が変更されているのでＮＥＸＴＴＯＯＬ_ＲＯＯＴを／ｍｎｔ／ＷＩＮＡＰＰ／ｂｉｎに変更します。
WINECONSOLE := wineconsole endif	WINECONSOLE :=
ＷＳＬ環境ではｅｃｒｏｂｏｔ／ecrobot．ｍａｋの中で、ＷＩＮＥＣＯＮＳＯＬＥを定義する必要がありません。	記述内容を削除します。行ごと削除かコメントアウトでもよいかも知れません。
$(TOPPERS_CFG_SOURCE) $(TOPPERS_CFG_HEADER) $(COM_CFG_SOURCE) $(COM_CFG_HEADER) implementation.oil : $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) @echo "Generating OSEK kernel config files from $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE)" $(WINECONSOLE) $(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/sg $(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE}) \ -os=ECC2 -com=CCCA -I$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/impl_oil -template=$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/lego_nxt.sgt else $(TOPPERS_CFG_SOURCE) $(TOPPERS_CFG_HEADER) implementation.oil : $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) @echo "Generating OSEK kernel config files from $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE)" $(WINECONSOLE) $(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/sg $(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE}) \ -os=ECC2 -I$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/impl_oil -template=$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/lego_nxt.sgt endif
手順８として、ｅｃｒｏｂｏｔ／ecrobot．ｍａｋ中３３０～３３１行と３３５～３３６行の定義を変更します。主にＷＩＮＣＯＮＳＯＬＥとｓｈｅｌｌｃｙｇｐａｔｈの記述を削除し、ｓｇファイル名に拡張子．ｅｘｅを補います。手順中で変更後のスクリプトをコピーできるようになってはいますが、ひどく厄介な作業でミスを繰り返します。
$(TOPPERS_CFG_SOURCE) $(TOPPERS_CFG_HEADER) $(COM_CFG_SOURCE) $(COM_CFG_HEADER) implementation.oil : $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) @echo "Generating OSEK kernel config files from $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE)" $(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/sg.exe $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) \ -os=ECC2 -com=CCCA -I$ (TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/impl_oil -template=$ (TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/lego_nxt.sgt else $(TOPPERS_CFG_SOURCE) $(TOPPERS_CFG_HEADER) implementation.oil : $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) @echo "Generating OSEK kernel config files from $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE)" $(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/sg.exe $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) \ -os=ECC2 -I$(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/impl_oil -template=$(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/lego_nxt.sgt endif
修正を終えたecrobot．ｍａｋファイルです。約４００行からなる長大なテキストファイルなので、修正行の特定に難儀します。
$(TOPPERS_CFG_SOURCE) $(TOPPERS_CFG_HEADER) $(COM_CFG_SOURCE) $(COM_CFG_HEADER) implementation.oil : $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) @echo "Generating OSEK kernel config files from $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE)" $(WINECONSOLE) $(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/sg $(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE}) \ -os=ECC2 -com=CCCA -I$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/impl_oil -template=$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/lego_nxt.sgt else $(TOPPERS_CFG_SOURCE) $(TOPPERS_CFG_HEADER) implementation.oil : $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) @echo "Generating OSEK kernel config files from $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE)" $(WINECONSOLE) $(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/sg $(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE}) \ -os=ECC2 -I$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/impl_oil -template=$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/lego_nxt.sgt endif
最後に、ｅｃｒｏｂｏｔ／ecrobot＋＋．ｍａｋファイルにも同様の修正を加えます。
$(TOPPERS_CFG_SOURCE) $(TOPPERS_CFG_HEADER) $(COM_CFG_SOURCE) $(COM_CFG_HEADER) implementation.oil : $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) @echo "Generating OSEK kernel config files from $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE)" $(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/sg.exe $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) \ -os=ECC2 -com=CCCA -I$(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/impl_oil -template=$(shell cygpath -m -w ${TOPPERS_OSEK_ROOT_SG})/sg/lego_nxt.sgt else $(TOPPERS_CFG_SOURCE) $(TOPPERS_CFG_HEADER) implementation.oil : $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) @echo "Generating OSEK kernel config files from $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE)" $(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/sg.exe $(TOPPERS_OSEK_OIL_SOURCE) \ -os=ECC2 -I$(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/impl_oil -template=$(TOPPERS_OSEK_ROOT_SG)/sg/lego_nxt.sgt endif
該当箇所は３３４～３３５行と３３９～３４０行です。３３４～３３５行の修正スクリプトに、何故かｓｈｅｌｌｃｙｇｐａｔｈの記述が残っています。手順に従って延々と続けてきた開発環境構築は以上です。どこか途中で取り違えや勘違い、ケアレスミスがなければ良いのですが。
ＹＡＧＡＲＴＯおよびｎｘｔＯＳＥＫがセットアップされた環境であらためてｕｂｕｎｔｕを起動します。起動時のデフォルトはＷＳＬ側のディレクトリｈｏｍｅ／［ｕｓｅｒ］にマップされます。
ｃｄ．．／．．によりルートディレクトリまで戻り、続けて／ｍｎｔ／ｃ／を指定することでＷｉｎｄｏｗｓ側Ｃ：￥に移動します。ｄｉｒコマンドによりＣドライブ内のディレクトリが表示されます。
ｃｄＷＩＮＡＰＰによりＹＡＧＡＲＴＯおよびｎｘｔＯＳＥＫがセットされているＣ：￥ＷＩＮＡＰＰディレクトリに移動します。ｄｉｒを実行すると、ｂｉｎ、ｎｘｔＯＳＥＫ、ｙａｇａｒｔｏの各フォルダが確認できます。
一連のサンプルプログラムはｎｘｔＯＳＥＫフォルダ内に格納されています。ｃｄｎｘｔＯＳＥＫにより移動します。Ｃ言語によるサンプルはｓａｍｐｌｅｓ_ｃフォルダ内です。
さらにｓａｍｐｌｅｓ_ｃフォルダに移動し、ディレクトリを表示させてみます。５０以上のサンプルが用意されています。因縁のｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄもあります。
ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄは、スクリーンに「ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄ」と表示するだけの簡単なプログラムです。コンパイルするためｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄフォルダに移動すると、フォルダ内にはＭａｋｅｆｉｌｅ、ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄ．ｃ、ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄ．ｏｉｌの３個のファイルが格納されています。拡張子．ｏｉｌはＯＳＥＫＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎＬａｎｇｕａｇｅの略で、コンパイル仕様を定義するスクリプト・・だそうです。
/* helloworld.c for TOPPERS/ATK(OSEK) / #include "kernel.h" #include "kernel_id.h" #include "ecrobot_interface.h" / nxtOSEK hook to be invoked from an ISR in category 2 / void user_1ms_isr_type2(void){ / do nothing / } TASK(OSEK_Task_Background) { while(1) { ecrobot_status_monitor("OSEK HelloWorld!"); systick_wait_ms(500); / 500msec wait */ } }
ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄ．ｃファイルの内容です。正確にはスクリーンに「ＯＳＥＫＨｅｌｌｏＷｏｒｌｄ！」と表示して少し（５００ｍｓ）待つ、でいいはずですよね・・、Ｃは（も）まともに勉強してない。
サンプルプログラムが格納されているディレクトリ上でｍａｋｅａｌｌコマンドを入力すると、ビルド（コンパイル→アセンブル→バイナリ生成）が実行されます。特にエラーが発生する様子もなく、最終行でｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄ_ＯＳＥＫ．ｒｘｅつまりＮＸＴ用の実行ファイルが書き出されています。何とかなりそう・・ですかね？
ビルドを終えた後のフォルダ内を一覧表示させてみます。関連するファイルが計２０個にも増えています。
ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄフォルダをＷｉｎｄｏｗｓ側からエクスプローラで眺めてみます。	ビルド後はこれだけのファイル構成になります。
ＭｉｎｄｓｔｏｒｍｓＮＸＴの研究は、工房の仕事を終えて帰宅してから自宅の１室に整えた環境・ＰＣにて取り組んでいます。夕食を挟み疲れ切った頭と体で進めようとするものだから、とにかく捗りません。Ｃｙｇｗｉｎによる環境構築に失敗してから早や２か月、ｕｂｕｎｔｕによる再挑戦は果たしてどのような結果に・・。ＮＸＴをＵＳＢで接続します。
生成されたｒｘｅファイルをＵＳＢ経由でＮＸＴに転送するコマンドはｓｈ．／ｒｘｅｆｌａｓｈ．ｓｈです。最後にＮｅＸＴＴｏｏｌｉｓｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ．と表示され、どうやらエラーなくＮＸＴ内に送り込まれたようです。
ＮＸＴ本体のトップメニューからＭｙＦｉｌｅｓを選択します。	ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄ_ＯＳＥＫが格納されているではありませんか。
ＮＸＴ本体の操作ボタンは、コンテキストライクに機能が変化します。ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄ_ＯＳＥＫを選択しＲｕｎボタンを押します。
Ｃ言語プログラム内に記述されていたＯＳＥＫＨｅｌｌｏＷｏｒｌｄ！が、ＮＸＴ本体のスクリーンに表示されています。ＮＸＴはブロック本体に内蔵されたＮＸＴプログラム機能、外部ＰＣにセットするＲＯＢＯＬＡＢやＮＸＴプログラミングなど簡易プログラミング環境（アプリ）による操作が紹介されています。しかし、その制御内容は２値的であり順次処理的であり、およそ制御工学本来の威力を発揮できるものではありません。多彩なライブラリを伴う汎用言語（ＣやＣ＋＋）により、高度に数式処理された制御を自在に記述してＮＸＴのプロセッサに直結できる環境に、この瞬間辿り着いたと言えましょう。多くの大学工学部や専門学校が、ＮＸＴ用開発環境の整備に心血を注ぐ背景が分かるような気がします。
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