====== NuttX のファームウェア開発 ======
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MA-S1xx シリーズは Linux のほかに、OS として[[https://nuttx.apache.org/|NuttX]] を利用したファームウェアで運用することもできます。
NuttX を採用したファームウェアを使用すると、下記のようなメリットがあります。
* 高速起動
* 2秒でアプリケーションが起動
* PPP 接続をする場合、LTE module 起動まで 18 秒ほど、PPPは 20 秒ほどで接続完了
* => 動作している時間を Linux と比べて非常に短くできるため、バッテリー駆動の時間を大幅に延ばすことが可能
* 高速シャットダウン(Filesystem を unmount するだけ)
* ちいさいファームウェアサイズ (0.5 MiB 〜 2MiB 程度)
実際のファームウェアサイズの例はこのようなサイズ感です。
[参考]
nuttx$ ls -l uImage
-rw-rw-r-- 1 user user 1706160 2月 29 07:08 uImage
このファームウェアでは、下記のような処理を行っています。
* RTC Alarm で定期的に起動して、下記処理を行う
* RS485 接続のセンサーに電源を供給
* センサーの起動を待ち、独自プロトコルのセンサーからデータを取得
* eMMC にデータを保存 (1)
* 送信するタイミングの場合、下記を追加で行う
* LTE module の電源を投入
* LTE module が起動したら、PPP 接続の設定を行い、LTE 網に Attach されるのを待つ
* LTE 網に Attach されたら、PPP 接続を行う
* PPP 接続完了後、(1) で保存されたデータを読み込み、JSON 形式にして SORACOM Funk へ送信する
* HTTP Response Header にある日時情報を利用して、RTC へ時刻同期を行う
* HTTP Response Body の情報を見て、RTC Alarm のインターバルを変更する
* 上記処理完了後、RTC Alarm の設定を行い、Filesystem を unmount 後、shutdown する
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上記のメリットに加えて、[[https://nim-lang.org/|Nim 言語]] での開発も可能になっているので、
* Nim の各種モジュールを使用して簡単にアプリケーションを作成可能
* Python で開発するのと同じ程度の記述量で RTOS のアプリケーションを作成可能
* C 言語にコンパイルされるため、Python や microPython などと比較して超高速で処理が可能
* C 言語の関数をバインディングモジュールを作る必要がなく簡単に呼び出すことが可能
* Nim のモジュールにない、NuttX 独自の関数を簡単に使用することができる
となっています。
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===== Nim での記述例 =====
RTOS 向けとは思えないほどの少ないコードで記述できます。
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==== SORACOM Harvest に bool 値の配列を JSON で送信する ====
import std/asyncdispatch
import std/httpclient
import std/json
import std/osproc
import std/strformat
proc post_harvest(data: seq[bool]) {.async.} =
let client = newAsyncHttpClient()
defer: client.close()
client.headers = newHttpHeaders({"Content-Type": "application/json"})
let body = %* {"data": data}
echo $body
try:
let resp = await client.request("http://harvest.soracom.io",
httpMethod = HttpPost, body = $body)
echo &"result: {resp.code}"
let resp_headers = resp.headers
for key, val in resp_headers.pairs:
echo &"key: {key} => value: {val}"
except:
let errmsg = getCurrentExceptionMsg()
echo &"error: {errmsg}"
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==== Modbus-RTU でデータを取得 ====
import std/asyncdispatch
import std/strformat
import std/times
import nim_asyncmodbus
proc get_data(mb: ModbusRtu, address: uint8) {.async.} =
echo "--- Input Status"
let hregs = await mb.read_input_bits(address, 1.uint16, 8)
echo &"--- [{address}]: Input Bits -> count: {hregs.len}"
echo hregs
try:
await post_harvest(hregs)
except:
let errmsg = getCurrentExceptionMsg()
echo &"post_harvest: {errmsg}"
proc mb_task() {.async.} =
let mb = newModbusRtu("/dev/ttyFC1", 19200)
echo "mb instanciated."
discard mb.set_slave(2)
echo "set_slave() -> completed"
discard mb.connect()
echo "connected"
for i in 0 ..< 2:
let time_start = now()
await mb.get_data(2)
let time_end = now()
let elapsed = time_end - time_start
echo &"elapsed: {elapsed}"
await sleepAsync(100)
mb.close()
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===== 開発方法 =====
* [[.nuttx_development_detail:start]]