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Le blog de f-leb

[Actualité] [Raspberry Pi Pico][SDK C/C++][Linux] Comment démarrer rapidement en langage C/C++ avec le kit officiel (SDK)

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par , 20/04/2023 à 20h20 (8710 Affichages)
Pour programmer la carte Raspberry Pi Pico en langage C/C++, la fondation Raspberry Pi propose un kit de développement : le Raspberry Pi Pico C/C++ SDK.
Si vous voulez tester ce kit sous Linux, et sans trop d'efforts, ce tutoriel est peut-être fait pour vous...

Nom : 20230419_182324.jpg
Affichages : 10522
Taille : 141,0 Ko

La Raspberry Pi Pico que j'utilise est montée sur une petite plaque de câblage, avec un bouton-poussoir entre les broches (28)GND et (30)RUN. Ce bouton-poussoir sert à faire un Reset de la carte (sic), et évite ainsi les nombreuses connexions/déconnexions du câble USB pendant la mise au point de vos programmes.
Le kit est installé sur un Linux Ubuntu (et même testé avec succès sur une machine virtuelle Lubuntu montée avec VirtualBox).

1) Installation du kit et des outils

Pour installer la dernière version du kit sur votre dossier personnel ~/pico-sdk, il faut cloner le dépôt sur le Github officiel de la fondation :
Code bash : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
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$ cd ~
$ git clone https://github.com/raspberrypi/pico-sdk.git

Et si la commande git ne répond pas, c'est qu'il faut d'abord installer le gestionnaire : sudo apt-get install git.

Par anticipation, il faut compléter le kit avec des sous-modules. Pour les installer :
Code bash : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
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$ cd ~/pico-sdk
$ git submodule update --init

il faut maintenant installer le compilateur et l'utilitaire CMake (attention : + de 2 Go de fichiers) :
Code bash : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
$ sudo apt install cmake gcc-arm-none-eabi libnewlib-arm-none-eabi libstdc++-arm-none-eabi-newlib

Il faut ensuite que le système connaisse le chemin (path) vers le kit. Vous pouvez par exemple éditer le fichier ~/.bashrc, avec l'éditeur nano :
Code bash : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
$ sudo nano ~/.bashrc
Et rajouter à la fin du fichier la ligne :
Code bash : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
export PICO_SDK_PATH=~/pico-sdk
Sauvegardez le fichier, et redémarrez votre session Linux pour prendre en compte les modifications. Le kit est maintenant installé...

2) Un premier projet : le blink

Pour un premier programme, vous allez faire clignoter la LED intégrée en surface de la carte Raspberry Pi Pico (comme c'est original !!).
Commencez par créer le dossier du projet, par exemple :
Code bash : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
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$ cd ~
$ mkdir essai-blink-pico
$ cd essai-blink-pico

Avec votre éditeur de sources préférés, créez le fichier source blink.c en langage C (d'après pico-examples/blink) :
Code c : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
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#include "pico/stdlib.h"
 
int main() {
    const uint LED_PIN = PICO_DEFAULT_LED_PIN;
    gpio_init(LED_PIN);
    gpio_set_dir(LED_PIN, GPIO_OUT);
    while (true) {
        gpio_put(LED_PIN, 1);
        sleep_ms(250);
        gpio_put(LED_PIN, 0);
        sleep_ms(250);
    }
}

Les étapes de construction (build) du projet qui suivent sont plus délicates à comprendre. Vous trouverez les détails au paragraphe Quick-start your own project.

Le script de compilation est produit par l'utilitaire CMake. Pour comprendre CMake, je vous recommande l'excellent tutoriel : Utiliser CMake pour compiler un projet par Alexandre Laurent (aka LittleWhite).

Nom : compilation_cmake.png
Affichages : 6261
Taille : 13,2 Ko
Fonctionnement de CMake
Image reproduite d'après https://alexandre-laurent.developpez...toriels/cmake/
avec l'aimable autorisation de LittleWhite

Ainsi, le dossier du projet complet ~/essai-blink-pico comportera les fichiers et dossier suivants :
~/essai-blink-pico
   |__ blink.c
   |__ build
   |__ CMakeLists.txt
   |__ pico_sdk_import.cmake
  • Le fichier pico_sdk_import.cmake est une copie de celui présent dans le sous-dossier d'installation du kit ~/pico-sdk/external. Voir aussi pico-sdk/external/pico_sdk_import.cmake.
  • Le fichier générique CMakeLists.txt qui produira le script de compilation aura le contenu suivant :
    Code : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
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    cmake_minimum_required(VERSION 3.13)
    
    # initialize the SDK based on PICO_SDK_PATH
    # note: this must happen before project()
    include(pico_sdk_import.cmake)
    
    project(blink)
    
    # initialize the Raspberry Pi Pico SDK
    pico_sdk_init()
    
    # rest of your project
    add_executable(blink
        blink.c
    )
    
    # Add pico_stdlib library which aggregates commonly used features
    target_link_libraries(blink pico_stdlib)
    
    # create map/bin/hex/uf2 file in addition to ELF.
    pico_add_extra_outputs(blink)
  • Il vous reste à créer un dossier build où seront stockés les fichiers de construction du projet.


3) Génération du projet

Placez-vous dans le dossier ~/essai-blink-pico/build et lancez CMake :
Code bash : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
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$ cd ~/essai-blink-pico/build
$ cmake ..

Si tout se passe bien, le compte-rendu se termine par des messages triomphants, du genre :
...
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/fleb/essai-blink-pico/build
Il reste à compiler et produire les fichiers binaires avec l'utilitaire make :

4) Flasher le fichier binaire uf2 dans la carte

Le fichier avec l'extension uf2 qui nous intéresse, à flasher dans la carte, est dans le dossier ~/essai-blink-pico/build : blink.uf2.

Quand la carte est connectée par le câble USB, exécutez la séquence suivante :
  • appuyez sur le bouton BOOTSEL de la carte ;
  • appuyez sur le bouton Reset (placé entre les broches (28)GND et (30)RUN, voir plus haut) ;
  • relâchez le bouton Reset ;
  • relâchez le bouton BOOTSEL.

La carte passe alors en mode USB et se comporte comme une clé USB. Un dossier monté devrait apparaître comme ci-dessous :

Nom : mnt-rpi_usb.png
Affichages : 6320
Taille : 35,8 Ko

Il reste à flasher le binaire par glisser-déposer du fichier blink.uf2 dans ce dossier.

Un dernier Reset, et le miracle du blink se produit...

5) Sitographie


Et sur Developpez.com :

En complément :

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Mis à jour 14/05/2023 à 14h08 par f-leb

Catégories
Raspberry Pi , Programmation , C , C++ , Raspberry Pi Pico

Commentaires

  1. Avatar de Artemus24
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    • permalink
    Bonjour à tous.

    Comme d'habitude, bravo pour tes explications très bien détaillés !

    Normalement, quand tu envoies l'exécutable dans le microcontrôleur, il écrase l'existant.
    Je n'ai pas compris l'utilité de ce bouton poussoir.
    N'y aurait-il pas une autre astuce pour éviter cela ?

    Cordialement.
    Artemus24.
    @+
  2. Avatar de f-leb
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    Merci Artemus

    Le problème est que par défaut, la Pi Pico se comporte comme une clé USB où tu dois copier le fichier binaire uf2. Une fois le binaire transféré et flashé (l'ancien programme est écrasé bien sûr), la Pi Pico est éjectée automatiquement, comme quand tu éjectes une clé USB
    Pour flasher un nouveau programme, si tu n'as pas de bouton Reset, il faut débrancher et rebrancher le câble USB pour que la Pi Pico soit à nouveau reconnue comme une clé USB, ce qui n'est pas très pratique.

    On peut aussi forcer un reset de la carte en envoyant une commande avec OpenOCD (voir ce billet pour l'installation) en passant par le port SWD.

    Je me suis rendu compte après qu'avec l'EDI Arduino (il y a un portage pour la Pi Pico) sous Windows, il y avait un reset lors du téléversement pour passer en mode USB. Le moyen existe donc avec une commande et en passant par le port USB, mais je n'ai pas creusé davantage...
  3. Avatar de JMMO59
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    Bonjour
    Ce post est parfait pour prendre pied sur la programmation C++ pour Pico. Tout est très clair et limpide.
    Je suggérerais toutefois une suite.
    En effet, moi qui suis en train de démarrer avec le C++, j'avoue avoir beaucoup de mal avec les bibliothèques. Il existe bien des forum ou des description des bibliothèques mais ce sujet reste confus et surtout, on ne voit jamais :
    • l'arborescence des répertoires adaptée aux bibliothèques (quels fichiers implanter et où)
    • les précisions relatives au fichiers à y implanter (faut-il par exemple ne mettre localement que les .h ou les .c etc... ou alors faut-il implanter tout ce que le github donne, les répertoires, les fichiers etc...?)
    • les modification de paramétrages à effectuer sur l'environnement pico-sdk (par exemple CmakeList.txt) pour les prendre en compte dans la compilation.


    Ce sujet est souvent traité mais pas avec la pédagogie nécessaire pour comprendre et assimiler.
    Est-ce envisageable?

    Un grand merci
  4. Avatar de f-leb
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    Bonsoir JMMO59,

    Merci pour ton appréciation et ton soutien.

    Pour la gestion des bibliothèques, il y a en a déjà pas mal d'utilisées avec des exemples dans la doc du kit (Raspberry Pi Pico C/C++ SDK) avec les fichiers à inclure et le contenu du CmakeList.txt. Près de 500 pages, c'est extrêmement bien documenté, où est le problème ?

    Tu écris aussi :
    Citation Envoyé par JMMO59
    Ce sujet est souvent traité mais pas avec la pédagogie nécessaire pour comprendre et assimiler.
    Souvent traité ? Où par exemple ? Je ne vois pas bien ce qui te bloque. Aurais-tu un problème sur une bibliothèque en particulier ?
  5. Avatar de JMMO59
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    • permalink
    Bonjour
    Merci pour ta réponse rapide.
    En effet je connais bien ce document . Il présente bien une liste importante de librairies disponibles, il décrit aussi les fonctions de chacune d'entre elles, il donne des exemples d'utilisation de ces fonctions mais, sauf si j'ai loupé une marche, il n'explique pas comment amener dans l'environnement de développement les fichiers constituant une bibliothèque.
    Un exemple pour illustrer. Prenons la 1ère de la liste hardware_adc
    le document décrit le rôle de cette bibliothèque :
    .....................................................................
    Analog to Digital Converter (ADC) API
    ...
    ....................................................................................

    puis il y a un exemple de programme commençant par les fameux include dont le #include "hardware/adc.h" (on peut d'ailleurs s'interroger sur la forme de ce include, pourquoi harwdware/adc et non hardware_adc puisque c'est le nom de la librairie?) et utilisant certaines fonctionnalités du type adc_gpio_init().

    Tout ce ci est en effet limpide MAIS la question qui me taraude c'est :
    comment implanter sur mon PC sous ubuntu la fameuse bibliothèque hardware_adc.h pour qu'une compilation de l'exemple donné fonctionne sans générer des erreurs du type "non défini" ou "pas de fichier ou de repertoire existant"?

    Alors, j'ai commencé à réfléchir. Où se trouvent les librairies (physiquement). J'ai fouillé dans l'arborescence de mon kit SDK et j'y trouve certains répertoires suggérant que les librairies sont là. Il y a en particulier un qui s'appelle lib. Mais manifestement ce n'est pas là.
    J'ai tenté le repertoire src. Là aussi plusleurs sous-répertoires assez mystérieux. Je tente le sous-repertoire host (entre autres). C'est déjà plus prometteur car on y trouve une douzaine de sous-repertoires intitulés hardware_xxx
    Ca parait bien.
    J'examine comment ces supposées bibliothèques sont implantées.
    on y trouve un répertoire include, un fichier cmakeFiles.txt et un xxxx.c (probablement le source en c de la biblio).
    dans le include on y trouve un s/s/rep hardware qui contient lui même un fichier xxxx.h

    je me dis que je suis sur la bonne voie. Si j'imite cette implantation pour une nouvelle bbliothèque dont j'aurai besoin, ça devrait fonctionner.

    Alors j'ai tenté avec une librairie winingPi. J'ai retrouvé cette librairie dans le github.com J'y ai puisé les quelques fichiers supposés à implanter et j'ai testé en compilant un bout de prog C++ ultra limité.
    Mais non. Ce n'est visiblement pas si simple.

    Alors en résumé le document (et les autres que j'ai lus) n'expliquent pas vraiment de manière claire comment importer ou implanter une librairie dans le pico-sdk, comment modifier les cmakeFiles.txt ad'hoc, comment libeller les include à mettre au début du programme c++ du projet. Mon interrogation est sans doute le reflet de mon inexpérience en C++

    Espérant avoir pu poser mon problème de façon explicite. Encore merci pour ton aide et ton éclairage sur ce sujet.
  6. Avatar de f-leb
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    • permalink
    Je pense que ton souci ne concerne pas la RPi Pico en particulier, mais sur l'organisation d'un projet C/C++ en général (programmation modulaire), et il doit y avoir de nombreux cours/tutoriels sur ce sujet (voir https://c.developpez.com/cours/ entre autres).


    Citation Envoyé par JMMO59
    Un exemple pour illustrer. Prenons la 1ère de la liste hardware_adc...

    puis il y a un exemple de programme commençant par les fameux include dont le #include "hardware/adc.h" (on peut d'ailleurs s'interroger sur la forme de ce include, pourquoi harwdware/adc et non hardware_adc puisque c'est le nom de la librairie?) ...
    "hardware/adc.h" est un chemin relatif vers adc.h. Depuis le dossier racine de la librairie standard, il y a donc un sous-dossier "hardware" où se trouve le fichier "adc.h".

    Dans le fichier CMakeLists.txt, il y a une ligne du type :
    Code make : Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part
    target_link_libraries(hello_adc pico_stdlib ...)
    qui fait le lien avec les emplacements de la librairie standard de la Pico (variable pico_stdlib définie quelque part dans tout le fatras).


    Citation Envoyé par JMMO59
    comment implanter sur mon PC sous ubuntu la fameuse bibliothèque hardware_adc.h pour qu'une compilation de l'exemple donné fonctionne sans générer des erreurs du type "non défini" ou "pas de fichier ou de repertoire existant"?

    Alors, j'ai commencé à réfléchir. Où se trouvent les librairies (physiquement). J'ai fouillé dans l'arborescence de mon kit SDK et j'y trouve certains répertoires suggérant que les librairies sont là. Il y a en particulier un qui s'appelle lib. Mais manifestement ce n'est pas là.
    J'ai tenté le repertoire src. Là aussi plusleurs sous-répertoires assez mystérieux. Je tente le sous-repertoire host (entre autres). C'est déjà plus prometteur car on y trouve une douzaine de sous-repertoires intitulés hardware_xxx
    Ca parait bien.
    J'examine comment ces supposées bibliothèques sont implantées.
    on y trouve un répertoire include, un fichier cmakeFiles.txt et un xxxx.c (probablement le source en c de la biblio).
    dans le include on y trouve un s/s/rep hardware qui contient lui même un fichier xxxx.h

    je me dis que je suis sur la bonne voie. Si j'imite cette implantation pour une nouvelle bbliothèque dont j'aurai besoin, ça devrait fonctionner.
    Ah oui, mais là... Tu ne vas tout de même pas t'amuser à modifier la librairie standard du kit... enfin, pas tout de suite en tout cas. Si tu as besoin d'une librairie personnalisée, tu peux aussi la mettre dans un sous-dossier de ton projet et la trouver avec un #include "........".


    Citation Envoyé par JMMO59
    Alors j'ai tenté avec une librairie winingPi. J'ai retrouvé cette librairie dans le github.com J'y ai puisé les quelques fichiers supposés à implanter et j'ai testé en compilant un bout de prog C++ ultra limité.
    Mais non. Ce n'est visiblement pas si simple.
    wiring pi ? Cette bibliothèque dépréciée depuis des années ? Et qui n'est absolument pas prévue pour la RPi Pico ? Mauvais exemple...

    Citation Envoyé par JMMO59
    Alors en résumé le document (et les autres que j'ai lus) n'expliquent pas vraiment de manière claire comment importer ou implanter une librairie dans le pico-sdk, comment modifier les cmakeFiles.txt ad'hoc, comment libeller les include à mettre au début du programme c++ du projet. Mon interrogation est sans doute le reflet de mon inexpérience en C++
    Je n'ai plus le kit sous la main, mais pour une librairie personnelle, la mettre dans un sous-dossier du projet et faire un #include "nom_du_sous_dossier/nom_du_fichier_entete.h" est un bon point de départ, non ?
  7. Avatar de f-leb
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    En fait, il y a un chapitre dédié dans la documentation ( Chapter 2. SDK architecture, page 10) :
    All libraries within the SDK are INTERFACE libraries. (Note this does not include the C/C++ standard libraries provided by the compiler)...
    Bon... Je n'ai jamais eu besoin de creuser tout ça non plus...
  8. Avatar de JMMO59
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    Un grand merci.
    Je vais creuser tout ça calmement.
    En fait j'aime bien comprendre ce que je fais plutôt que d'appliquer "bêtement" des recettes. D'où mon interrogation multiple.

    Et ceci dit, c'est aussi parce que j'ai testé plusieurs essais et à chaque fois j'ai des erreurs de compil ce qui me pousse encore davantage à essayer de comprendre...
    J'ai vu en effet le chapitre sur les librairies. J'avoue que j'avais du le parcourir un peu vite. Je vais revoir ça et tenter d'avancer.
    En tous les cas merci pour ton aide et ta patience.
    Bonne soirée.