rust

Rust で ESP32 を動かす はじめに これまで、マイコンは Raspberry Pi Pico 2 W を使ってきましたが、別のマイコンも試してみたくなり、ESP32 を触ってみることにしました。 また、普段は MicroPython で書いていますが、Rust に結構興味があるので、今回は Rust で動かしてみます。 ボード上の LED で L チカするところまでやってみます。 ESP32 を開発している Espressif が Rust での book を公開しているので、それに沿ってやっていきます。 docs.espressif.com 環境 - 開発ボード: Freenove ESP32 WROOM Board - Freenove/Freenove_ESP32_WROOM_Board - documentation.espressif.com - amazon.co.jp - Amazon で安かったので、これにしました - ホストPC: Mac - Rust でクロスコンパイルできるので、たぶんなんでも大丈夫です build target について ESP32 シリーズは、チップによって CPU のアーキテクチャが違います。 > - Xtensa: The ESP32 and ESP32-S series are based on the Xtensa architecture. > - RISC-V: The ESP32-C and ESP32-H series are based on the RISC-V architecture. docs.espressif.com 今回使う ESP32-WROOM-32E は、データシートに > Built around ESP32 series of SoCs, Xtensa® dual-core 32-bit LX6 microprocessor とあるので、中身は無印の ESP32（Xtensa）だとわかります。 RISC-V のチップであれば、 $ rustup target add riscv32imc-unknown-none-elf # ESP32-C2, ESP32-C3 $ rustup target add riscv32imac-unknown-none-elf # ESP32-C6, ESP32-H2 のように、通常の Rust のツールチェーンに target を追加するだけでビルドできます。 どちらも Tier 2 の target になっています。 doc.rust-lang.org Xtensa の場合は Rust（というよりもバックエンドの LLVM）で、まだ十分にサポートされていないので、Espressif が fork した Rust のコンパイラを使う必要があります。 これをインストールするためのツールとして、espup が用意されています。 esp-rs/espup espup によって、 - Xtensa に対応した、Espressif の Rust の fork - esp-rs/rust - Xtensa に対応した、LLVM の fork - espressif/llvm-project - リンクのための GCC - espressif/crosstool-NG がインストールされます。 やってみる ツールチェーンのインストール まずは、上で説明した通り Xtensa に対応するために espup をインストールします。 docs.espressif.com $ cargo install espup --locked $ espup install --targets esp32 [info]: Installing the Espressif Rust ecosystem [info]: Checking Rust installation [info]: Installing Xtensa Rust 1.97.0.0 toolchain [info]: Installing GCC (xtensa-esp-elf) [info]: Installing Xtensa LLVM --targets を指定しない場合は、すべてのチップ向けのツールチェーンがインストールされるので、今回は esp32 だけにしています。 インストールが終わると、esp という名前のツールチェーンが追加されます。 $ rustup toolchain list stable-aarch64-apple-darwin (active, default) esp また、espup install を実行すると、ホームディレクトリに export-esp.sh が作られます。 export LIBCLANG_PATH="/Users/tsuzuki-takaaki/.rustup/toolchains/esp/xtensa-esp32-elf-clang/esp-21.1.3_20260408/esp-clang/lib" export PATH="/Users/tsuzuki-takaaki/.rustup/toolchains/esp/xtensa-esp-elf/esp-16.1.0_20260609/xtensa-esp-elf/bin:$PATH" rustc や cargo は、rustup が rust-toolchain.toml を見て esp ツールチェーンのものを呼び出してくれますが、リンクに使う GCC に関しては、rustup が切り替えてくれないので、このスクリプトを読んで、PATH を通す必要があります。 このファイルは、ターミナルを開くたびに読み込む必要があります。 ツールのインストール Rust での ESP32 の開発が簡単になるように、ツールが用意されているので、それをインストールします。 - esp-generate - プロジェクトのテンプレート生成 - docs.espressif.com - espflash - ビルドしたプログラムの書き込み - docs.espressif.com $ cargo install esp-generate --locked $ cargo install espflash --locked プロジェクトの作成 esp-generate を使ってプロジェクトを作ります。 docs.espressif.com $ esp-generate --headless -o esp32 -o esp32-wroom-32e blinky esp-generate は、何も指定しないと TUI でオプションを選ぶ形になりますが、今回は --headless で直接指定しています。 -o esp32 でチップを、-o esp32-wroom-32e でモジュールを指定しています。 オプションの一覧は、 $ esp-generate list-options でみることができます。 blinky % tree . ├── build.rs ├── Cargo.toml ├── rust-toolchain.toml └── src ├── bin │   └── main.rs └── lib.rs 3 directories, 5 files rust-toolchain.toml で、esp ツールチェーンを使うように指定されています。 [toolchain] channel = "esp" そのため、このディレクトリの中では esp ツールチェーンが使われます。 $ rustup toolchain list stable-aarch64-apple-darwin (default) esp (active) .cargo/config.toml では、build target と、cargo run したときに実行するコマンドが指定されています。 # Keep compilation settings in this file and user/runtime settings in `esp-config.toml`. include = ["esp-config.toml"] [target.xtensa-esp32-none-elf] runner = "espflash flash --monitor --chip esp32" [build] rustflags = [ "-C", "link-arg=-nostartfiles", ] target = "xtensa-esp32-none-elf" [unstable] build-std = ["core"] runner に espflash flash --monitor が指定されているので、cargo run でビルドから書き込みまででき、書き込んだあとはそのままシリアルモニタになります。 L チカする esp-generate によって、以下のファイルが生成されます。 #![no_std] #![no_main] #![deny( clippy::mem_forget, reason = "mem::forget is generally not safe to do with esp_hal types, especially those \ holding buffers for the duration of a data transfer." )] #![deny(clippy::large_stack_frames)] use esp_hal::clock::CpuClock; use esp_hal::main; use esp_hal::time::{Duration, Instant}; #[panic_handler] fn panic(_: &core::panic::PanicInfo) -> ! { loop {} } // This creates a default app-descriptor required by the esp-idf bootloader. // For more information see: <https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/esp32/api-reference/system/app_image_format.html#application-description> esp_bootloader_esp_idf::esp_app_desc!(); #[allow( clippy::large_stack_frames, reason = "it's not unusual to allocate larger buffers etc. in main" )] #[main] fn main() -> ! { // generator version: 2.0.0 // generator parameters: -o esp32 -o esp32-wroom-32e let config = esp_hal::Config::default().with_cpu_clock(CpuClock::max()); let peripherals = esp_hal::init(config); // The following pins are used to bootstrap the chip. They are available // for use, but check the datasheet of the module for more information on them. // - GPIO0 // - GPIO2 // - GPIO5 // - GPIO12 // - GPIO15 // These GPIO pins are in use by some feature of the module and should not be used. let _gpio6 = peripherals.GPIO6; let _gpio7 = peripherals.GPIO7; let _gpio8 = peripherals.GPIO8; let _gpio9 = peripherals.GPIO9; let _gpio10 = peripherals.GPIO10; let _gpio11 = peripherals.GPIO11; let _gpio16 = peripherals.GPIO16; let _gpio20 = peripherals.GPIO20; loop { let delay_start = Instant::now(); while delay_start.elapsed() < Duration::from_millis(500) {} } // for inspiration have a look at the examples at https://github.com/esp-rs/esp-hal/tree/esp-hal-v1.2.2/examples } ピンの配置図を見ると、LED は、 - LED TX - LED RX - LED IO2 の 3 つが用意されていることがわかります。 github.com/Freenove/Freenove_ESP32_WROOM_Board/bl… 今回は、LED IO2 を光らせます。 esp-hal でだいぶ抽象化されているので、Output とピンを指定するだけで LED を光らせることができます。 github.com/esp-rs/esp-hal/blob/41b881629e88acdf00… #![no_std] #![no_main] use esp_hal::clock::CpuClock; use esp_hal::delay::Delay; use esp_hal::gpio::{Level, Output, OutputConfig}; use esp_hal::main; #[panic_handler] fn panic(_: &core::panic::PanicInfo) -> ! { loop {} } // This creates a default app-descriptor required by the esp-idf bootloader. // For more information see: <https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/esp32/api-reference/system/app_image_format.html#application-description> esp_bootloader_esp_idf::esp_app_desc!(); #[main] fn main() -> ! { let config = esp_hal::Config::default().with_cpu_clock(CpuClock::max()); let peripherals = esp_hal::init(config); let mut led_io2 = Output::new(peripherals.GPIO2, Level::Low, OutputConfig::default()); let delay = Delay::new(); loop { led_io2.toggle(); delay.delay_millis(500); } } $ cargo run