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このリポジトリは、ルネサスMCU RX65NにインプリメントされるAWS FreeRTOS上にeProsima製のMicro-XRCE-DDS-Clientを実装し、DDS-XRCE通信を実現するものです。

Micro-XRCE-DDS-Clientを使用したルネサスRX65NへのROS2実装デモ

デモの概要

ルネサスのRX65Nを使用してMicro-XRCE-DDS-Clientを実装したデモです。ルネサスからニュースリリースされているデモで、ROS2の文字列用メッセージ型"std_msgs/String"の送受信行うものです。 RX65N用の評価ボードラインアップは以下ですが、ここでは、GR-ROSE上でデモを実行する手順を示します。

スライド1

  • RX65N Envision Kit (量産中)
  • Renesas Starter Kit+ for RX65N (量産中)

参考：
ルネサスニュースリリース
一家に1台サービスロボットが普及する時代に向けて、RX65Nマイコンが、ロボット用フレームワーク「ROS 2」向け通信規格DDS-XRCEをサポート
https://www.renesas.com/jp/ja/about/press-center/news/2018/news20181029.html
RX65Nマイコンホームページ
https://www.renesas.com/jp/ja/products/microcontrollers-microprocessors/rx/rx600/rx65n-651.html

デモ実行環境

デモの実行に必要な項目は以下のとおりです。

[ハードウェア]

(1) GR-ROSE 1枚
作成したイメージが動作するターゲットボードです。

(2) Linux PC
ROS2 Dashing Diademata、Micro-XRCE-DDS-Agentがインストールされている必要があります。

(3) Windows PC
GR-ROSEにスケッチを書き込むために必要です。
また、Windows PCで起動したターミナルソフトでGR-ROSEのログ出力を行います。

(4) Ethernetケーブル
Ethernet接続時、GR-ROSEとLinux PCを接続するために必要です。
Wi-Fi接続時、Wi-FiルーターとLinux PCをEthernet接続するために必要です。

(5) Wi-Fiルーター
Wi-Fi接続時、GR-ROSEとLinux PCをWi-Fi接続するために必要です。

(6) USBケーブル 1本
A(オス) - MicroB(オス)タイプのUSBケーブルです。GR-ROSEとWindows PCを接続するために必要です。

このデモでは、上記(1)～(5)の機器は以下のように接続します。

Ethernet接続

           192.168.2.101                                192.168.2.52
       +-------------------+        Ethernet       +-------------------+
       |      Linux PC     +-----------------------+      GR-ROSE      |
       +-------------------+                       +-------------------+
                                                             |
                                                             | USB
                                                             |
                                                   +---------+---------+
                                                   |     Windows PC    |
                                                   +-------------------+ 


Wi-Fi接続

           192.168.2.101     Ethernet                              IPアドレス自動取得
       +-------------------+   or Wi-Fi  +--------------+ Wi-Fi +-------------------+
       |      Linux PC     +-------------+ Wi-Fiルーター +-------+      GR-ROSE      |
       +-------------------+             +--------------+       +-------------------+
                                                                          |
                                                                          | USB
                                                                          |
                                                                +---------+---------+
                                                                |     Windows PC    |
                                                                +-------------------+

[ソフトウェア]

Linux PC

以下のソフトウェアがインストールされている必要があります。

(1) ROS2 (Dashing Diademata)
インストール方法についてはWebページ上のドキュメントを参照してください。
https://index.ros.org/doc/ros2/Installation/

(2) Micro-XRCE-DDS-Agent
以下からダウンロードします。インストール方法についてはWebページ上のドキュメントを参照してください。
https://github.com/eProsima/Micro-XRCE-DDS-Agent

動作確認を行ったバージョンは「v1.1.0」です。

Windows PC

以下のソフトウェアがインストールされている必要があります。

(1) e2studio
以下からダウンロードします。インストール方法についてはWebページ上のドキュメントを参照してください。
https://www.renesas.com/jp/ja/products/software-tools/tools/ide/e2studio.html

動作確認を行ったバージョンは「V.7.5.0」です。

(2) GCC for Renesas 4.8.4.201902-SPI1-GNURX Windows Toolchain(ELF)
以下からダウンロードします。インストール方法についてはWebページ上のドキュメントを参照してください。
https://gcc-renesas.com/ja/rx-download-toolchains/

動作確認を行ったバージョンは「4.8.4.201902」です。

デモ実行手順

[プロジェクトの取得]

[Clone or download]から[Download ZIP]を選択してzipファイルをダウンロードしてください。

[スケッチの変更]

(1) e2studioの「ファイル」メニューの「インポート」から、zipファイルをインポートしてください。

(2) examplesフォルダ内にあるtcp_talker_besteffort.inoの内容をsketch.cppにコピー＆ペーストしてください。

(3) 以下の[Ethernet/Wi-Fi通信切り替え]に従って、デモスケッチの通信方式を設定している箇所を変更してください。

[Ethernet/Wi-Fi通信切り替え]

Wi-Fi通信を行う場合：
(1) Wi-Fi通信への切り替え
デモスケッチの通信方式を設定している箇所を変更してください。
変数（use_ethernet）をfalseに設定してください。変更箇所の例を以下に記載します。

rose_sketch/sketch.cpp

static bool use_ethernet = false;

(2) 接続先Wi-FiルーターのSSIDとKEYの設定
デモスケッチのSSIDとKEYを設定している箇所（ssid, pass）を変更してください。
変更箇所の例を以下に記載します。

rose_sketch/sketch.cpp

char ssid[] = "SSID";           // your network SSID (name)
char pass[] = "PASSWORD";       // your network password

Ethernet通信を行う場合：
デモスケッチの通信方式を設定している箇所を変更してください。
変数（use_ethernet）をtrueに設定してください。変更箇所の例を以下に記載します。

rose_sketch/sketch.cpp

static bool use_ethernet = true;

[スケッチのビルド]

(1) プロジェクトのビルドをしてください。ReleaseBinフォルダにrose_sketch.binが生成されます。

[スケッチの書き込み]

(1) GR-ROSEとWindows PCをUSBケーブルで接続してください。

(2) 接続後、GR-ROSEのリセットボタンを押してください。GR-ROSEがUSBメモリとして認識されます。

(3) rose_sketch.binをGR-ROSEドライブにコピーしてください。GR-ROSEにスケッチが書き込まれLEDが点滅します。

[動作確認]

(1) Linux PC上でMicro-XRCE-DDS-Agentを起動します。Linux PCでターミナルを起動し、以下のコマンドを実行してください。

$ cd <Micro-XRCE-DDS-Agentのbuildディレクトリ>
$ ./MicroXRCEAgent tcp -p 2020 -d

Micro-XRCE-DDS-Agentのログが以下のように表示されます。

Enter 'q' for exit
[1567490860.309055] info     | TCPServerLinux.cpp | init                     | running...             | port: 2020
[1567490860.309423] info     | DiscoveryServerLinux.cpp | init                     | running...             | Port: 7400

(2) Linux PC上のROS2付属デモlistenerを起動します。Linux PCで別のターミナルを起動し、以下のコマンドを実行してください。

$ cd <ROS2をビルドしたワークスペース>
$ source install/setup.bash      //表示と一緒であるかを確認
$ ros2 run demo_nodes_cpp listener

GR-ROSEに接続されているUSBケーブルを抜き差ししてGR-ROSEを起動させてください。listenerのメッセージが以下のように表示されます。

[INFO] [listener]: I heard: [Hello DDS world!: 0]
[INFO] [listener]: I heard: [Hello DDS world!: 1]
[INFO] [listener]: I heard: [Hello DDS world!: 2]
[INFO] [listener]: I heard: [Hello DDS world!: 3]
[INFO] [listener]: I heard: [Hello DDS world!: 4]
...(SNIPPED)...

(3) GR-ROSEに接続されたPCでターミナルソフトを起動すると、Talkerのメッセージが以下のように表示されます。

...(SNIPPED)...
Found agent => ip: 192.168.2.101, port: 2020
Chosen agent => ip: 192.168.2.101, port: 2020
 Sent topic: Hello DDS world!: 0
 Sent topic: Hello DDS world!: 1
 Sent topic: Hello DDS world!: 2
 Sent topic: Hello DDS world!: 3
 Sent topic: Hello DDS world!: 4
...(SNIPPED)...

デモの切り替え方法

実行するデモを切り替える場合は、実行したいデモスケッチを"sketch.cpp"にコピー＆ペーストし、スケッチのビルドをしてください。
以下に、デモスケッチが配置されているディレクトリ構造を示します。

rose_sketch/
|
|-- ...(SNIPPED)...
|-- examples/
|   |-- tcp_talker_besteffort.ino    [TCP/best-effortストリームで通信するTalkerデモ]
|   |
|   |-- tcp_talker_reliable.ino      [TCP/reliableストリームで通信するTalkerデモ]
|   |
|   |-- tcp_listener_besteffort.ino  [TCP/best-effortストリームで通信するListenerデモ]
|   |
|   |-- tcp_listener_reliable.ino    [TCP/reliableストリームで通信するListenerデモ]
|   |
|   |-- udp_talker_besteffort.ino    [UDP/best-effortストリームで通信するTalkerデモ]
|   |
|   |-- udp_talker_reliable.ino      [UDP/reliableストリームで通信するTalkerデモ]
|   |
|   |-- udp_listener_besteffort.ino  [UDP/best-effortストリームで通信するListenerデモ]
|   |
|   `-- udp_listener_reliable.ino    [UDP/reliableストリームで通信するListenerデモ]
|
|-- sketch.cpp
|-- ...(SNIPPED)...

Appendix

プロジェクトについて

このデモは、GR-ROSE上で動作させるプロジェクトに以下のソフトウェアを使用しています。

なお、GR-ROSE上のAmazon FreeRTOSでMicro-XRCE-DDS-Clientを動作させ、GR-ROSEをWi-Fi通信に対応させるため、以下の変更を加えています。

rose_sketch/
|
|-- arduino/
|   |-- lib/
|   |   |-- WiFiEsp/
|   |   |   |-- WiFiEspServerClientWrapper.cpp   [Wi-Fi通信依存のコードを追加]
|   |   |   |-- WiFiEspServerClientWrapper.h     [Wi-Fi通信依存のコードを追加]
|   |   |   |-- ...(SNIPPED)...
|   |   |-- ...(SNIPPED)...
|   |-- ...(SNIPPED)...
|
|-- examples/                    [Micro-XRCE-DDS-Clientのデモスケッチ]
|-- FreeRTOS/
|   |-- application_code
|   |-- config_files/
|   |   |-- ...(SNIPPED)...
|   |   |-- FreeRTOSIPConfig.h   [設定を変更]
|   |   |                         以下のように設定を変更しました。
|   |   |                          ・ DHCPサーバを使用しない。
|   |   |                          ・ FreeRTOSのAPI FreeRTOS_inet_addr()を使用する。
|   |   |-- ...(SNIPPED)...
|   |
|   |-- lib/
|   |   |-- aws/
|   |   |   |-- ...(SNIPPED)...
|   |   |   |-- FreeRTOS-Plus-TCP/
|   |   |   |   |-- include/
|   |   |   |   |   |-- ...(SNIPPED)...
|   |   |   |   |   |-- FreeRTOS_IP_Private.h  [ブロードキャストアドレスを変更]
|   |   |   |   |   |                           Micro-XRCE-DDS-ClientのDiscovery(Multicast)機能に対応するため、
|   |   |   |   |   |                           ブロードキャストアドレスをDDSマルチキャストアドレスに変更しました。
|   |   |   |   |   |-- ...(SNIPPED)...
|   |   |   |   |
|   |   |   |   `-- source/
|   |   |   |-- ...(SNIPPED)...
|   |   |
|   |   `-- third_party/
|   `-- src/
|
|-- Micro-XRCE-DDS-Client/
|   |
|   |-- include/
|   |   `-- uxr/
|   |       `-- client/
|   |           |-- core/
|   |           |-- profile/
|   |           |   |-- discovery/
|   |           |       `-- discovery.h           [通信方式APIを追加]
|   |           |   `-- transport/
|   |           |       |-- serial/
|   |           |       |-- tcp/
|   |           |       |   |-- tcp_transport_freertos.h       [FreeRTOS依存のヘッダファイルを追加]/[通信方式APIを追加]
|   |           |       |   |-- tcp_transport_linux.h
|   |           |       |   |-- tcp_transport_windows.h
|   |           |       |   `-- tcp_transport.h
|   |           |       `-- udp/
|   |           |           |-- udp_transport_freertos.h       [FreeRTOS依存のヘッダファイルを追加]/[通信方式APIを追加]
|   |           |           |-- udp_transport_linux.h
|   |           |           |-- udp_transport_windows.h
|   |           |           `-- udp_transport.h
|   |           |-- ...(SNIPPED)...
|   |           |-- config.h                      [config.h.inから生成される設定ファイルを追加]/[Wi-Fi通信依存のコードを追加]
|   |           |-- transport.h                   [インクルードファイルの設定を変更]
|   |           |-- visibility.h
|   |           |-- ...(SNIPPED)...
|   |           `-- config.h.in
|   |-- src/
|   |   `-- c/
|   |       |-- core/
|   |       |-- profile/
|   |       |   |-- discovery/
|   |       |   |   |-- transport/
|   |       |   |   |   |-- udp_transport_datagram_freertos.c               [FreeRTOS依存のコードを追加]
|   |       |   |   |   |-- udp_transport_datagram_freertos_esp8266_wifi.c  [Wi-Fi通信依存のコードを追加]
|   |       |   |   |   `-- udp_transport_datagram_internal.h               [Wi-Fi通信依存のコードを追加]
|   |       |   |   `-- discovery.c           [通信方式APIを追加]
|   |       |   `-- transport/
|   |       |       |-- serial/
|   |       |       |-- tcp/
|   |       |       |   |-- tcp_transport_freertos.c               [FreeRTOS依存のコードを追加]
|   |       |       |   |-- tcp_transport_freertos_esp8266_wifi.c  [Wi-Fi通信依存のコードを追加]
|   |       |       |   |-- tcp_transport_internal.h
|   |       |       |   `-- tcp_transport.c
|   |       |       `-- udp/
|   |       |           |-- udp_transport_freertos.c               [FreeRTOS依存のコードを追加]
|   |       |           |-- udp_transport_freertos_esp8266_wifi.c  [Wi-Fi通信依存のコードを追加]
|   |       |           |-- udp_transport_internal.h
|   |       |           `-- udp_transport.c
|   |       |
|   |       `-- util/
|   |           |-- time.c   [FreeRTOS依存のコードを追加]
|   |           `-- time_internal.h
|   |-- thirdparty/
|   |   `-- microcdr/
|   |       |-- include/
|   |       |   `-- ucdr/
|   |       |       |-- ...(SNIPPED)...
|   |       |       |-- config.h              [config.h.inから生成される設定ファイルを追加]
|   |       |       |-- ...(SNIPPED)...
|   |       |       `-- config.h.in
|   |       |
|   |       |-- ...(SNIPPED)...
|   |
|   |-- ...(SNIPPED)...
|
|-- ros2_msg/                 [ROS2のメッセージ"std_msgs/String"型を追加]
|   |                          Micro-XRCE-DDS-Genが"Ros2String.idl"から生成したファイルです。
|   |-- Ros2String.c
|   |-- Ros2String.h
|   `-- Ros2String.idl
|-- sketch.cpp
|
|-- ...(SNIPPED)...

制限事項

  • このデモは、Micro-XRCE-DDS-ClientのTCP/UDP通信に対応していますが、シリアル通信には対応していません。

  • Hello worldデモで確認したメッセージのサイズはデフォルト20バイトで、ROS2の文字列用メッセージ型"std_msgs/String"以外の動作は未確認です。

  • TCP/reliableストリームでWi-Fi通信するデモは動作しません。

免責事項

当デモのご利用、もしくはご利用になれないことにより発生したいかなる損害や不利益について、当方は一切の責任を負いません。自己責任の上でご使用ください。