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NuttX on ESP32: wapi_smpを使ってみる (as of Mar/29/2021)

レポジトリにESP関係のコードがかなり入ったことは知っていたのですが、久しぶりにESP32用にNuttxをビルドしてみたところ、生成されるnuttx.binがEsp32に直接書き込めるbinaryになっていたり、wapi scan などが動作したり、wapi_smpやsta_softapのコンフィグ等多数追加されるなどかなり進展があったので、本稿を挙げてみることにしました。
レポジトリの取得や、基本的な環境設定は、前々回/前回と違いtools/esp32/Makefileがなくなっったようなので、以下の様にしてみました。
ツール類のインストールなど 
# 念のため
sudo apt-get update

#nuttx用のツール類のインストール
sudo apt-get install kconfig-frontends

#esp32 idf用のツール類のインストール
sudo apt-get install git automake autoconf cmake build-essential git wget flex bison gperf make  \
    libncurses5-dev python3 python3-pip python3-setuptools python3-serial python3-click \
    python3-cryptography python3-future python3-pyparsing python3-pyelftools python3-libusb1 python3-pip \
    pkg-config unzip ninja-build ccache

#python3をデフォルトにしておく。
sudo update-alternatives --install /usr/bin/python python /usr/bin/python3 10
なおubuntu 18.04ではkconfig-frontendsのパッケージがないので、別途ソースを取得し、ビルド・インストールします。
kconfig-frontendsのビルド(ubuntu 18.04) 

cd /usr/src
sudo mkdir kconfig-frontends
chown yousrid kconfig-frontends
git clone https://bitbucket.org/nuttx/tools
cd tools/kconfig-frontends
./configure --disable-shared --prefix=/usr/local
make 
sudo make install
nuttx ソースのクローン 
sudo mkdir /usr/src/nuttx-esp32
sudo chown yourid /usr/src/nuttx-esp32
cd /usr/src/nuttx-esp32
git clone https://github.com/apache/incubator-nuttx nuttx
git clone https://github.com/apache/incubator-nuttx-apps apps
esp32ビルド環境の構築 
mkdir -p ~/esp
cd ~/esp
git clone -b master --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git
# クローンには数分かかります。
cd esp-idf
./install.sh
# ダウンロードなど、数分かかります。
続いて ~/.bashrc　を編集し、ログイン時にesp32のidf環境を読み込むようにしておきます。 
. ${HOME}/esp/esp-idf/export.sh
ここで一旦ログアウトするか、. ${HOME}/esp/esp-idf/export.shとしてください。
また、前述の様にnuttx.binがEsp32に直接書き込めるbinaryになったので注意してください。
ビルドは以下の様にします。ビルドするとソースが一部ダウンロードされます。 
cd /usr/src/nuttx-esp32/nuttx
tools/configure.sh esp32-devkitc/wapi_smp
ビルドログの最後の方ですが、以下の様になります。
tools/configure.sh esp32-devkitc/wapi_smp
make
#(中略)
CP: nuttx.hex
CP: nuttx.bin
MKIMAGE: ESP32 binary
esptool.py -c esp32 elf2image -fs 4MB -fm dio -ff 40m -o nuttx.bin nuttx
esptool.py v2.9-dev
Generated: nuttx.bin (ESP32 compatible)
前回使用した/usr/local/bin/flash-write-esp32 (sudo chmod +x)スクリプトは以下の様にしてみました。 
#!/bin/bash
if [ $# -eq 0 ]; then
  echo usage: $0 /dev/ttyXXXX
  exit 1
else
if [ $# -eq 1 ]; then
  # check if give device is available
  if [ ! -e $1 ]; then
    echo $1 does not exist.
    exit 1
  else
    ser=$1
  fi
else
  echo usage: $0 /dev/ttyXXXX
  exit 1
fi
fi

if which esptool.py; then \

if [ ! -e ~/bootloader.bin ]; then
  echo Not Found ~/bootloader.bin does not exists. : Exiting...
  exit 1
fi
if [ ! -e ~/bootloader.bin ]; then
  echo Not found: ~/partitions.bin does not exists. : Exiting...
  exit 1
fi
if [ ! -e /usr/src/nuttx-esp32/nuttx/nuttx.bin ]; then
  echo Not found: /usr/src/nuttx-esp32/nuttx/nuttx.bin : Exiting...
  exit 1
fi
esptool.py --chip esp32 --port $ser --baud 921600 write_flash 0x1000 ~/bootloader.bin \
0x8000 ~/partitions.bin 0x10000 /usr/src/nuttx-esp32/nuttx/nuttx.bin
else
echo Not found: esptool.py : Exiting...
exit 1
fi
echo OK.
exit 0
なお、/dev/ttyUSBXは接続されるとmodeが0666になるようにしています。（もしくはuserをdialoutに追加） 
$ cat /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules
ACTION=="remove", GOTO="serial_end"
SUBSYSTEM!="tty", GOTO="serial_end"
KERNEL=="ttyUSB*", MODE="0666"
KERNEL=="ttyACM*", MODE="0666"
LABEL="serial_end"
コマンドは以下の様に実行します。 
flash-write-esp32 /dev/ttyUSB0
書き込みがすんだら、minicom などで接続して動作確認してみます。 
nsh> wapi scan wlan0
bssid / frequency / signal level / ssid
94:e9:ee:AA:BB:CC       2452    -95     XXXXYYYYZZZZ-2G
f8:b7:97:DD:EE:FF       2437    -84     aterm-AABBCC-g
90:2b:d2:AA:BB:CC       2452    -81     UUUUVVVVWWWW-2G
de:a2:66:DD:EE:FF       2437    -75     PS4-AAAABBBBCCCC
cc:1a:fa:AA:BB:CC       2462    -67     F660A-XXXX-G

nsh> wapi psk wlan0 MyPSK 2
nsh> wapi essid wlan0 F660A-XXXX-G 1
nsh> ifconfig
wlan0   Link encap:Ethernet HWaddr 30:ae:a4:aa:bb:cc at UP
        inet addr:10.0.0.2 DRaddr:10.0.0.1 Mask:255.255.255.0

(stat 省略)

nsh> renew wlan0
nsh> ifconfig
wlan0   Link encap:Ethernet HWaddr 30:ae:a4:aa:bb:cc at UP
        inet addr:192.168.2.210 DRaddr:192.168.2.1 Mask:255.255.255.0

(stat 省略)

nsh> ping -c4 1.1.1.1
PING 1.1.1.1 56 bytes of data
No response from 1.1.1.1: icmp_seq=0 time=1000 ms
56 bytes from 1.1.1.1: icmp_seq=1 time=20 ms
56 bytes from 1.1.1.1: icmp_seq=2 time=10 ms
56 bytes from 1.1.1.1: icmp_seq=3 time=10 ms
4 packets transmitted, 3 received, 25% packet loss, time 4040 ms

nsh> ping -c4 www.google.com
PING 172.217.175.228 56 bytes of data
56 bytes from 172.217.175.228: icmp_seq=0 time=20 ms
56 bytes from 172.217.175.228: icmp_seq=1 time=10 ms
56 bytes from 172.217.175.228: icmp_seq=2 time=10 ms
56 bytes from 172.217.175.228: icmp_seq=3 time=10 ms
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 4040 ms

nsh> wapi show wlan0
wlan0 Configuration:
       IP: 192.168.2.210
  NetMask: 255.255.255.0
Frequency: 2462
     Flag: WAPI_FREQ_AUTO
  Channel: 11
Frequency: 2462
    ESSID: F660A-XXXX-G
     Flag: WAPI_ESSID_ON
     Mode: WAPI_MODE_MANAGED
       AP: cc:1a:fa:aa:bb:cc
  BitRate: 72
     Flag: WAPI_BITRATE_FIXED
  TxPower: 19
     Flag: WAPI_TXPOWER_DBM
    Sense: -59
いい感じになってきましたね。今回のwapi_smpのコンフィグにはtelnetdも入っているようなので外部から接続してみます。
$ telnet 192.168.2.210
Trying 192.168.2.210...
Connected to 192.168.2.210.
Escape character is '^]'.

NuttShell (NSH) NuttX-10.0.1
nsh> help
help usage:  help [-v] []

  .         cd        exec      ifdown    mh        rm        time
  [         cp        exit      ifup      mount     rmdir     true
  ?         cmp       false     kill      mv        set       uname
  arp       dirname   free      ls        mw        sleep     umount
  basename  dd        help      mb        nslookup  source    unset
  break     df        hexdump   mkdir     ps        test      usleep
  cat       echo      ifconfig  mkrd      pwd       telnetd   xd

Builtin Apps:
  getprime  iperf     ostest    renew     smp       wapi
  hello     nsh       ping      sh        taskset
nsh> ps
  PID CPU PRI POLICY   TYPE    NPX STATE    EVENT     SIGMASK   STACK   USED  FILLED COMMAND
    0   0   0 FIFO     Kthread N-- Assigned           00000000 002048 000912  44.5%  CPU0 IDLE
    1   1   0 FIFO     Kthread N-- Running            00000000 002048 000608  29.6%  CPU1 IDLE
    3 --- 100 RR       Kthread --- Waiting  Signal    00000000 002128 001216  57.1%  lpwork
    4 --- 100 RR       Task    --- Waiting  Semaphore 00000000 003152 002048  64.9%  init
    5 --- 223 RR       Kthread --- Waiting  Semaphore 00000000 002112 001040  49.2%  rt_timer
    6 --- 253 RR       Kthread --- Waiting  MQ empty  00000000 006736 001936  28.7%  wifi
    7 --- 100 RR       Task    --- Waiting  Semaphore 00000000 002096 000848  40.4%  Telnet daemon 0x3ffe3e20
   13 --- 100 RR       Task    --- Waiting  Signal    00000000 002080 001648  79.2%  ping -c 14400 www.google.com
   14 --- 100 RR       Kthread --- Waiting  Semaphore 00000000 001088 000848  77.9%  telnet_io
   26   0 100 RR       Task    --- Running            00000000 003136 002192  69.8%  Telnet session
nsh> free
                     total       used       free    largest
        Umem:       243168      68864     174304     110608
nsh>
参考までに、3/29現在のサンプルコンフィグは以下の通りになっています。 
$ ls boards/xtensa/esp32/esp32-devkitc/configs
aes      leds     mmcsdspi  nsh      ostest  psram   smp       sta_softap  wapi      watchdog
buttons  mcp2515  netnsh    oneshot  pm      random  spiflash  timer       wapi_smp  watcher

$ ls boards/xtensa/esp32/esp32-ethernet-kit/configs
buttons  ethernet  nsh  oneshot  wapi

$ ls boards/xtensa/esp32/esp32-wrover-kit/configs
bmp180  buttons  gpio  leds  nsh  oneshot  wapi
aesやsta_softapなども入っているようです。 なお、長時間動作は今のところpingとtelnetだけですが、６時間ほど経過し動作しています。そのまま動作させて、追記で経過報告したいと思います。
追記：2021/03/30: PING動作中の端末にTelnetでログインし、なにがしかのコマンドを実行しようとしたところ、ハングしてしまいました。まだ不安定であり、長時間動作や実稼働はできないと考えた方がよさそうですが、以前よりはPINGの動作時間は長くなっているので、今後に期待したいところです。
今回は以上です。それでは。
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