nabeの雑記帳

CH32V003関連Tips集。特にSOIC 8pinのCH32V003J4M6について。

• ハードウェアシリアルを有効にするとSWIOが死ぬ問題
  • 解決法
  • 解説
  • 別解（非Arduino環境でも使用可）
• StandbyモードとAWU（Auto Wake Up）タイマーの使用
  • AWU割り込みの使用
  • スタンバイモード時を使用しつつSWIOも有効にする
  • スタンバイモードの消費電流を減らすために
• CPU周波数を下げると Delay() がうまく動かない
• 参考資料

ハードウェアシリアルを有効にするとSWIOが死ぬ問題

CH32はSWIOと呼ばれるピン1本でファームウェアの書き込みができます。CH32V003J4M6では、SWIO（8pin）に他に多くの機能が割り当てられており、いずれかのペリフェラルをonにするとSWIO機能がオフになってしまいます。

SWIOがオフになると、CH32V003への書き込みに失敗するようになります。これを解決するにはWCH-LinkUtilityを使用してROMを消去する必要があります（参考サイト）。

回避策としては、

• deley()や他の入力ピンなどを使用して、条件付きでSWIOをonにする。
• ハードウェアシリアルを使用しない（ソフトウェアシリアルで代用）。

などが知られていますが、どれも不便です。

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「ラズパイでデジタルサイネージ的なもの作れない？」と依頼されたので構築したときのメモ。Xを入れずにコンソール（CUI）のみで作りましたが、結構手間取りました……。

• 概要
• 初期設定
  • 補足
• 動画の再生設定
  • VLCによる再生
  • VLC on Framebufferは断念
  • ffmpegを使用した方法の問題
• SDの保護
• まとめ

※omxplayerは開発終了（deprecated）しているので使用しません。

概要

• Raspberry Pi OS 64bit Lite版(bullseye)
  • GUI/Desktop（X Window System）不使用。
• WiFi接続。
• 起動後自動的に動画を再生する（rtspでもファイルでも）。

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• BluetoothSerialのWindowsのCOMポート接続不良問題
• SDKをリビルドする
  • SDK configを編集する
  • SDK build
• Arduino IDEのSDKを差し替える
  • カスタム環境ごと開発環境をまとめる
• VScodeのSDKを差し替える
• まとめ
• 関連記事

BluetoothSerialのWindowsのCOMポート接続不良問題

※この問題は、Arduino IDEの「ESP32モジュール Ver2.0.5」、PlatformIOの「Espressif 32 Ver5.2.0」にて解決しました。

ESP32標準SDKのBluetoothには、WindowsのBluetooth 5.0以降のアダプタから接続したとき、うまく接続されない不具合があります。

BluetoothSerial(SerialBT)ですと、Windows側から接続を開始したときに

ASSERT_WARN(103 23), in lc_task.c at line 8775

というエラーが表示され、接続に失敗します。これを解決するために、SDKをリビルドし、リビルドした開発環境を構築することを目的とします。

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備忘録。随時加筆。

• 開発ツール類の違い
• SDKの違いやVersion確認方法
• Bluetoothのスキャンon/off
• Bluetooth Serial（SPP = Serial Port Profile）
  • 認証関係 SSP
• SPIFFS
• パーティションの変更
• シリアル経由の書き込みを安定させる
• 書き込み速度を3Mbpsに
• platform I/OでSPI Flashの速度を80MHzに設定
• 参考文献
• 関連記事

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Raspbian や Volumio などの設定済システムを、なるべく小さくディスクイメージ化するメモ。

• お手軽に縮小する
  • ddでイメージ化
  • 問題点
• 限界まで縮小したイメージを作成する。
  • 注意点
• パーティション領域の自動拡張
• Raspbian初回インストールメモ
• mjpg-streamerインストールメモ

お手軽に縮小する

# fdisk -l /dev/mmcblk0
Device         Boot  Start      End  Sectors  Size Id Type
/dev/mmcblk0p1        8192   532479   524288  256M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk0p2      532480 15554559 15022080  7.2G 83 Linux

8GB SD に Raspbian を入れた場合こんんな感じになります。下のパーティションが root ファイルシステムです。これを縮小します。

オンラインだと面倒なので、Linuxマシンを別に用意し、そこにラズパイ用のSDを入れて編集します。

# e2fsck -f /dev/sdb2
# resize2fs -P /dev/sdb2
resize2fs 1.44.5 (15-Dec-2018)
Estimated minimum size of the filesystem: 470543

ブロックサイズは4KBですので、470543ブロック×4KB＝1.9GB程度まで縮小できることがわかりました。キリの良いところで2GBに縮小します。resize2fsでは限界まで縮小できないので、余裕を持って縮小後サイズを設定する必要はありません。

# resize2fs -p /dev/sdb2 2G
resize2fs 1.44.5 (15-Dec-2018)
Resizing the filesystem on /dev/sdd2 to 524288 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/sdd2 is now 524288 (4k) blocks long.

resize2fs は 1.5G といった指定はできません。1536Mと指定する必要があります。

ファイルシステムを縮小したらパーティションを縮小します。fdiskでパーティションを削除してから、スタートブロックを揃えてパーティションを再生成します。

# fdisk /dev/sdd
Command (m for help): d
Partition number (1,2, default 2): 2

Command (m for help): n
Select (default p): p
Partition number (2-4, default 2): 2
First sector (2048-15554559, default 2048): 532480
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P}: +2G

Created a new partition 2 of type 'Linux' and of size 2 GiB.
Partition #2 contains a ext4 signature.

Do you want to remove the signature? [Y]es/[N]o: n

Command (m for help): p

Device     Boot  Start     End Sectors  Size Id Type
/dev/sdd1         8192  532479  524288  256M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdd2       532480 4726783 4194304    2G 83 Linux

1セクタは512byteですので、「512×4194304 = 2147483648」と resize2fs の結果「524288×4096 = 2147483648」が等しいことを確認します。確認して問題なければ、最後に書き込んで終了です。

Command (m for help): w

これで縮小されたシステムがSDに構築されました。

ddでイメージ化

最後にこのSDイメージ化すれば完成です。このときは、2つめのパーティションのEndの値「4726783」に注目します。先頭からこのセクタまで保存すれば良いので、「(4726783+1)×512 = 2308MB」を保存します。

dd if=/dev/sdd of=./img.file bs=1M count=2308 status=progress

これでイメージが完成しました。

問題点

お手軽で良いのですが、ひとつ問題点がありまして、この手順では極限まで小さくしたイメージを作ることができません。出来上がったらイメージからRaspberry Piを起動するとこうなります。

$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/root       2.0G  1.3G  644M  66% /
/dev/mmcblk0p1  253M   52M  201M  21% /boot

このように800MBほど空いている領域があるわけです。またパーティションのスタートブロックも、8192から2048に減らすことで容量を削減できます。

限界まで縮小したイメージを作成する。

1. パーティション1のファイルをどこかにコピーしておく。
2. パーティション2の内容をどこかに「cp -rp」でコピーしておく。
3. fdiskで表示される「Disk identifier:」の値をメモしておく。*1
4. fdiskで現存するパーティションを削除する。
5. dosパーティション（パーティションタイプ"C"。100MB程度）とLinuxパーティションを作成する。このときのサイズは、「Used」のサイズ（コピーしたファイル全体のサイズ）を参考にする。
6. 新しいディスクにコピーする場合、またはディスクを一度初期化した場合は、fdiskでDOSパーティションテーブルを作成し「Disk identifier」の値を書き換えます。fdiskで「x」「i」と入力したあと、3でメモした値を入力します。
7. ファイルシステムを作成する*2。

   mkdosfs -F32 -nBOOT /dev/sdd1
   mkfs -t ext4 /dev/sdd2
   

   「-nBOOT」はディスクラベルをBOOTにする設定です。DOS領域（vfat）のラベル名をBOOTにしないとラズパイが起動しません。後から変更する場合は、dosfslabelコマンドを使用します。

   dosfslabel /dev/sdd1 BOOT
   

8. 作成したパーティションをマウントしてファイルを書き戻す。ext4領域は必ず「cp -rp」でコピーする。

これで作業完了です。SDラズパイに挿入して起動することを確認します。問題なければ、上と同様の手順でイメージ化します。

注意点

DOS領域のディスクラベルを「BOOT」にすることと、「Disk identifier」の値を保つことです。

fstabやカーネル起動オプションでは「PARTUUID」によってデバイスを指定しています。PARTUUIDはファイルシステムのUUIDではなく、パーティションにつけられたUUIDです。DOSパーティションテーブル（MBR）には存在せず、gptパーティションテーブルが持つものです。

DOSパーティションにはPARTUUIDの概念はないのですが、「(Disk identifier)-(パーティション番号)」をPARTUUIDの代わりとして使用するようになっています。ですから「Disk identifier」を維持する必要があります。

パーティション領域の自動拡張

/boot領域（Windowsから見える領域）の「cmdline.txt」に「init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.sh」をつけることで、初回起動時のパーティションの拡張を実行できます。

しかしこれだけだと、パーティションは拡張されますが、ファイルシステムは未拡張のままです。ファイルシステムの拡張は /etc/init.d/resize2fs_once というファイルで行われています。

#!/bin/sh
### BEGIN INIT INFO
# Provides:          resize2fs_once
# Required-Start:
# Required-Stop:
# Default-Start: 3
# Default-Stop:
# Short-Description: Resize the root filesystem to fill partition
# Description:
### END INIT INFO
. /lib/lsb/init-functions
case "$1" in
  start)
    log_daemon_msg "Starting resize2fs_once"
    ROOT_DEV=$(findmnt / -o source -n) &&
    resize2fs $ROOT_DEV &&
    update-rc.d resize2fs_once remove &&
    rm /etc/init.d/resize2fs_once &&
    log_end_msg $?
    ;;
  *)
    echo "Usage: $0 start" >&2
    exit 3
    ;;
esac

このファイルを作成し、実行権限をつけます。そして /etc/rc3.d/S01resize2fs_once からリンクを貼ります。

vi /etc/init.d/resize2fs_once
chmod +x /etc/init.d/resize2fs_once
cd /etc/rc3.d/
ln -s ../init.d/resize2fs_once S01resize2fs_once

これで初回起動時のパーティション＆ファイルシステム自動拡張が有効になります。

Raspbian初回インストールメモ

/bootは、SDをWindowsから開いたときに見える中身と同一。

• /boot に ssh ファイルを置くと、sshサービスを有効化できる。
• /boot に以下のような wpa_supplicant.conf を置くと、自動で /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf にファイルを移動してくれる（コピーではなく強制移動）。これにより無線LANに接続できる。
  • 複数のネットワークに接続する場合は、networkを複数記述すれば良い。

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=JP

network={
	ssid="SSID"
	psk="PASSWORD"
}

mjpg-streamerインストールメモ

apt-get install git cmake libjpeg-dev imagemagick
git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git
cd mjpg-streamer/mjpg-streamer-experimental
make
sudo make install

mjpg_streamer -o "output_http.so -w ./www" -i "input_raspicam.so -fps 60"