Crescent

target_link_options(PROJECT_NAME PRIVATE "LINKER:--print-memory-usage")

実際にプロジェクト名がProjectionBallの場合で追加した際のイメージは下記の通りです。

追記すると下記のようにビルドの度にFLASHとRAMの占有率が表示されるようになります。

Memory region Used Size Region Size %age Used
FLASH: 43380 B 2 MB 2.07%
RAM: 79212 B 256 KB 30.22%
SCRATCH_X: 2 KB 4 KB 50.00%
SCRATCH_Y: 0 GB 4 KB 0.00%

なお、STM32等にはない、SCRATCH_X、SCRATCH_Yの領域はマルチコア利用時の振り分けに使用される領域なようです。

RP2040でも大量にメモリを使用するプロジェクトの場合にはぜひ、このような設定を有効化してみてください。

半導体不足が多少改善しつつも、依然として影響が残ってプロジェクトが停滞気味ではありますが、本年も宜しくお願い致します。

1月早々ではありますが、1月27日(金)、28日(土)に横浜みなとみらいにて開催されるYOXO FESTIVAL 2023に出展します。横浜みなとみらい21プレゼンテーションルームにて展示予定です。ProjectionBall等の展示を行う予定です。

YOXO FESTIVAL 2023は横浜の街を舞台にイノベーターやクリエーターが「未来」に向けた新しいアイデアや技術を持ち寄り、領域を越えて交流することで、ひらめきを得たり、ワクワクを体験できるお祭りです。スタートアップによる技術実証、企業や学校、個人、イノベーター、クリエーターによる「未来」をテーマとした展示（ロボット、モビリティ、XR等）、デモやワークショップなどの未来技術の展示や体験ができます。

詳細は展示一覧PDFをご参照ください。

RP2040を使用した新バージョンのProjectionBallを展示予定でしたが、半導体不足影響で他の部品が入手できず、開発が停滞しているため、従来のProjectionBallの展示を行うことになりました。ご都合よろしければぜひお越しください。宜しくお願い致します。

気が付いたら12月に入ってしまいました。今回はプログラマブルデバイスGreenPakを紹介したいと思います。デジタルの論理回路やアナログのコンパレータ、カウンタ、遅延、タイマといった比較的簡易な機能を実現するために特化したデバイスです。1個200円弱で16bit/32bitのマイコンよりも安く実現することが可能です。1個100円前後の8bitマイコンと比べると少し高いですが、アナログ系とデジタル系の簡易な機能が備わっているため、8bitマイコン単体＋論理ICやアナログICを組み合わせる場合にはGreenPak1つで代替できる可能性があります。また、マイコンの周辺回路をGreenPakで統合するといったことが可能です。

GreenPakシリーズ内ではAD搭載モデルやロードスイッチ搭載モデル、レギュレータ搭載モデル等、他にも様々ありますが、多くのモデルは製品への組込を目的としており、書き込みが1回のみの焼き切りタイプ(OTP)です。ホビーユースや試作目的では何度も書き換え可能な下記のタイプ(MTP)に制限されます。

今回はマイコン等に組込可能な機械学習ライブラリを調査してみました。マイコン等の組込系で使用するため、C/C++で利用可能な代表的なライブラリの特徴を調べてみました。

・TensorFlow Lite

　最も良く使用される組込系機械学習ライブラリです。ただ、組込系の場合、ARMのライブラリと依存関係があるため、ARM以外のPICやAVRといったCPUではそのままでは利用できません。RISCV等をターゲットにしたARM以外に実装した例もありますが、ライブラリが非常に大きく、ポーティングに難ありなようです。

・ELL

　マイクロソフトが提供する組込向けの機械学習ライブラリです。主にC++で実装されています。組込向けといってもマイコン等ではなく、raspberry piといったSBC等をターゲットにしているようです。ここ数年の開発ペースは落ちているようです。

その他

・DLib

・mlpack

・FANN

・Caffe

・Microsoft Cognitive Toolkit

　実際にSTM32 Cube AI、Tensorflow Lite、emlearnを使ってみました。印象として、ターゲットとなるマイコンでサンプルがあれば、Tensorflow Liteはネット上に情報が多く、利用しやすいと思いました。初心者でも簡単に効率よく、推論結果を評価したりできる点ではSTM32 Cube AIがお勧めです。また、利用可能な機械学習モデルに制約があるものの、どのようなマイコンにも簡単に組み込むことができ、C言語で移植性が高いという面ではemlearnがお勧めでです。個人的にはSTM32、RP2040、PIC32マイコン等の様々な環境で利用することを想定し、今後はemlearnをより使ってみたいと思いました。

プログラミングなしで簡易なコマンドを用いてBLE通信をすることが可能なモジュールがSilicon Labs社からWireless Xpress BGX13シリーズとして2018年から提供されていました。しかしながら先日、2022年8月に生産完了予定(生産終了は2023年3月予定)が発表されました。

BGX13シリーズは発売から4年程度経過しており、生産完了もやむを得ずという状況ですが、BGX13シリーズの上位として発売されたBGX220シリーズは2021年に発表されてから1年ほどでBGX13シリーズと一緒に生産終了となりました。WiFiモジュールでも生産完了になっており、方針変更で無線系のXpressシリーズから撤退となったようです。上位版のBGX220シリーズも生産完了となり、後継機種も販売されないことから既存のユーザに対する影響を考慮し、BGXシリーズについてはLaird社からLyraシリーズとしてBGXシリーズと同じハードウェアとXpressファームウェアが提供されることが分かりました。今回はBGXシリーズとLyraシリーズの違いについて調査した結果(アンテナ内蔵Pシリーズを対象)を紹介したいと思います。

BGXシリーズとLyraシリーズの違いについてはLyraシリーズの公式サイトにBluetooth Xpress (BGX) Migration Guideとして公開されています。詳細はそちらを参考にしてください。

■ハードウェア

ハードウェアとしてフットプリントは同じため、そのまま同じフットプリントとして利用できます。一方、ピンアサインはBGXシリーズとLyraシリーズで互換性がありません。LyraシリーズのピンアサインはBGX220に合わせたようで、BOOTピンが異なります。BGX13とはBOOTピンの他、電源やUARTのピンも異なります。

電源電圧については1.8V~3.3Vとなっており、最低2.4VのBGX13よりもより低電圧で動作できる仕様となっています。

■ソフトウェア

ソフトウェアについては互換性有ということのようです。ただ、BGXシリーズでは出荷時から既にXpressファームウェアが書き込まれた状態でしたが、Lyraシリーズは出荷時にXpressファームウェアは書き込まれておらず、ユーザ側で公開されているXpressファームウェアを書き込む必要があります。

ファームウェアはBOOTピンをGNDにした状態で電源投入させることでUARTから書き込むことが可能です。Github上でWindowsのコマンドラインからシリアルUARTを介してファームを書き込むための書き込みツールuart_dfu.exeが公開されています。uart_dfu.exeはUART-DFU_XXX-XXXXX.zipとして圧縮ファイルとして提供されています。

コマンドライン上から例えば下記のようにコマンドを実行するとファーム書き込みが可能です。

uart_dfu.exe COM8 115200 LYRA-P_Bluetooth_Xpress_UART.gbl

実際にファーム書き込みした際に分かった点として、書き込みツールuart_dfu.exeはUSBシリアル変換のGND, TX, RXの他にCTS、RTSの配線も必要な点です。通常のマイコンとの通信等ではGND, TX, RXだけでも十分ですが、uart_dfu.exeの書き込みツールはCTS、RTSの信号変化も確認しているようで手持ちのGND, TX, RXだけのUSBシリアル変換アダプタでは動作しませんでした。GND, TX, RXの他にCTS、RTS端子も備えた別のUSBシリアル変換アダプタを使用するとすんなり書き込むことができました。

Wireless XpressシリーズはUARTシリアルで設定変更できるため、プロトコル実装なしでマイコン側のファーム書き換えのみで様々な機能を実現できるというのは非常に魅力的です。BGXシリーズは生産完了になったものの、Laird社からLyraシリーズとして今後もある程度入手できるようで安心しました。