組込みRust爆速入門―Raspberry Pi Picoで電子工作

Rustでの組込み開発を爆速で始められるよう、便利なテンプレートを用いてLチカを実行する方法について解説します。

この記事を読むことで、約10分でRaspberry Pi Picoを動かし、参考文献を見ながら思い通りの電子工作ができるようになります。

想定環境
前提知識
Raspberry Pi Picoの準備
Rustの環境構築
Lチカの実行
1. 開発テンプレートをダウンロード
2. Lチカを実行する
参考文献

想定環境

以下はWindows 11 Homeでの実行を想定していますが、MacやLinuxでもほぼ同様の手順で爆速入門できます。

そのため、（コマンドプロンプトなどの）用語を使用環境に合わせて読み替えてください。

前提知識

git cloneが使える程度のGitの知識が必要です。

Raspberry Pi Picoの準備

Raspberry Pi Picoは、秋月電子通商などで700円程度で購入できます。

本記事の内容を実行するためには、以下のものを入手してください。

品名	個数
Raspberry Pi Pico	1
USBケーブル（micro B端子）	1

Rustの環境構築

Rustのインストール

まずはRustがなくては話が始まりません。

以下の公式サイト等を参考に、Rustをインストールしてください。

Rust をインストール

効率的で信頼性のあるソフトウェアを書く力を与える言語

Rustのアップデートとターゲットの追加

既知のバグを避けるため、Rustを最新の状態にします。

また、Raspberry Pi Picoでの開発を可能にするために、開発ターゲットとしてthumbv6m-none-eabiを追加します。

コマンドプロンプトを開き、以下のコマンドを実行してください。

C:\hogehoge>rustup self update
C:\hogehoge>rustup update stable
C:\hogehoge>rustup target add thumbv6m-none-eabi

ビルドツールのインストール

Rustで記述したプログラムを、Raspberry Pi Picoに書き込めるUF2という形式に変換するためのツールとして、elf2uf2-rsをインストールします。

コマンドプロンプトを開き、以下のコマンドを実行してください。

C:\hogehoge>cargo install elf2uf2-rs –-locked

このコマンドの実行に失敗した場合は、

Rustのバージョンを変更する方法

概要現在利用されているRustのバージョンを調べ、異なるバージョンのRustをインストールして利用する方法について解説する。この記事を読むことで、チームメイトや技術書の著者とRustのバージョンを合わせたり、ツールが正常に動作するようにRu...

を参考に、elf2uf2-rsが正常にインストールできるまで、Rustのバージョンを落としてください。

Lチカの実行

開発テンプレートをダウンロード

組込み開発のためには設定や用意するべきクレートが多く、この作業を行うのは結構大変です。

そこで、艮電算術研究所では、rp_pico_templateという、開発用のテンプレートを用意しました。

以下のURLからgit cloneコマンド等の方法でダウンロードしてください。

GitHub - doraneko94/rp_pico_template: Template for developing Raspberry Pi Pico in Rust.

TemplatefordevelopingRaspberryPiPicoinRust.-GitHub-doraneko94/rp_pico_template:TemplatefordevelopingRaspberryPiPicoinRust.

このディレクトリのプロジェクト名を書き換えることで、新しいプロジェクト開発をすぐにはじめることができます。

ここでは、以下の2ステップでプロジェクト名をrp_introに変更しましょう。

ディレクトリの名前をrp_pico_templateからrp_introに変更する
Cargo.tomlを開き、[package]のnameの値をrp_introに書き換える

[package]
name = "rp_intro" # <- もともと、”rp_pico_template”になっている
version = "0.1.0"
…

Lチカを実行する

新しいプログラミング言語に触れたとき、大抵はHello, world!を出力するコードを書くことからはじめます。

組込み開発の場合は、LEDをチカチカ点滅させる、通称「Lチカ」という作業からスタートするのが王道です。

Raspberry Pi Picoのボードには内蔵LEDが搭載されているので、回路を組む必要すらありません。

そして、rp_pico_templateのsrcディレクトリにはすでにled.rsというファイルが含まれており、これでLチカができるようになっています。

以下の手順にしたがって操作してください。

コマンドプロンプトで、プロジェクトフォルダ（rp_intro）に移動
BOOTSELボタン（下図参照）を押しながら、Raspberry Pi PicoをPCのUSBポートに接続（Raspberry Pi Picoが認識されたことを確認してください）
3.　コマンドプロンプトで、cargo run --release --bin ledを実行

C:\hogehoge>cd rp_intro
C:\hogehoge\rp_bno055>cargo run --release --bin led
Compiling …
…
Compiling …
    Finished release [optimized] target(s) in 25.27s
     Running `elf2uf2-rs -d -s target\thumbv6m-none-eabi\release\led`
Found pico uf2 disk G:\
Transfering program to pico
9.00 KB / 9.00 KB [=========================] 100.00 % 1.86 MB/s

正常に実行されると、上記のようなメッセージが表示され、Raspberry Pi Pico上のLEDが約1秒周期で点滅します。

よくある失敗例としては、手順2のBOOTSELボタンを正しく押せていないケースが考えられます。

このボタンを押しながら差すこと（差してから押すのはダメ）で、Raspberry Pi Picoにそれまで書き込まれていたプログラムが消去され、書き込みモードとして使用することが可能になります。

ここで失敗してRaspberry Pi Picoが正常に認識されていない場合には、以下のようなエラーメッセージが出力されているはずです。

C:\hogehoge\rp_intro>cargo run --release --bin led
Compiling …
…
Compiling …
    Finished release [optimized] target(s) in 25.27s
     Running `elf2uf2-rs -d -s target\thumbv6m-none-eabi\release\led`
Error: “Unable to find mounted pico”
error: process didn’t exit successfully: `elf2uf2-rs -d -s target\thumbv6m-none-eabi\release\led` (exit code: 1)

なお、BOOTSELボタンを押さずにRaspberry Pi PicoをPCに接続した場合や、VSYSピンから電源を供給した場合は、それ以前にRaspberry Pi Picoに書き込まれていた最新のプログラムが実行されます。