久しぶりに、「PDMインタフェース MEMS 超音波マイク SPH0641LU4H-1 を ESP32のESP-IDF で試す」のプログラムを修正しようとした。まず、Visual Studio Code (Ver.1.45.0) の Platform IO の Espessif 32 プラットフォーム 1.12.1 (esp-idf 4.0.0)の環境でビルドできるようにして、ボードLolin D32 のフラッシュに書き込もうとしたところエラーになった。リセット回路の問題のようであり、リセットとGNDの間にキャパシタを追加して解消したが、備忘録として残しておく。
書き込みエラー
PlatformIO: Upload によって、プログラムをESP32のフラッシュにアップロードして書き込んだところ、Connecting…….._____….._____….._____….._____….._____….._____….._____
と接続ができず、最終的に次のエラーとなった。
A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Timed out waiting for packet header *** [upload] Error 2
メッセージ全体は以下の通り。
Processing esp32dev (platform: https://github.com/platformio/platform-espressif32.git; board: lolin_d32; framework: espidf) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Verbose mode can be enabled via `-v, --verbose` option CONFIGURATION: https://docs.platformio.org/page/boards/espressif32/lolin_d32.html PLATFORM: Espressif 32 1.12.1 #32d50ab > WEMOS LOLIN D32 HARDWARE: ESP32 240MHz, 320KB RAM, 4MB Flash DEBUG: Current (esp-prog) External (esp-prog, iot-bus-jtag, jlink, minimodule, olimex-arm-usb-ocd, olimex-arm-usb-ocd-h, olimex-arm-usb-tiny-h, olimex-jtag-tiny, tumpa) PACKAGES: - framework-espidf 3.40000.200303 (4.0.0) - tool-cmake 3.16.4 - tool-esptoolpy 1.20600.0 (2.6.0) - tool-idf 1.0.1 - tool-mconf 1.4060000.20190628 (406.0.0) - tool-mkspiffs 2.230.0 (2.30) - tool-ninja 1.9.0 - toolchain-esp32ulp 1.22851.190618 (2.28.51) - toolchain-xtensa32 2.80200.200226 (8.2.0) Warning! Starting with ESP-IDF v4.0, new project structure is required: https://docs.platformio.org/en/latest/frameworks/espidf.html#project-structure Reading CMake configuration... LDF: Library Dependency Finder -> http://bit.ly/configure-pio-ldf LDF Modes: Finder ~ chain, Compatibility ~ soft Found 2 compatible libraries Scanning dependencies... No dependencies Building in release mode Retrieving maximum program size .pio\build\esp32dev\firmware.elf Checking size .pio\build\esp32dev\firmware.elf Advanced Memory Usage is available via "PlatformIO Home > Project Inspect" RAM: [ ] 3.8% (used 12596 bytes from 327680 bytes) Flash: [===== ] 52.5% (used 550257 bytes from 1048576 bytes) Configuring upload protocol... AVAILABLE: esp-prog, espota, esptool, iot-bus-jtag, jlink, minimodule, olimex-arm-usb-ocd, olimex-arm-usb-ocd-h, olimex-arm-usb-tiny-h, olimex-jtag-tiny, tumpa CURRENT: upload_protocol = esptool Looking for upload port... Auto-detected: COM5 Uploading .pio\build\esp32dev\firmware.bin esptool.py v2.6 Serial port COM5 Connecting........_____....._____....._____....._____....._____....._____....._____ A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Timed out waiting for packet header *** [upload] Error 2 ========================================================= [FAILED] Took 40.63 seconds ========================================================= The terminal process terminated with exit code: 1
原因調査
Lolin D32 ボードで使用されている CH340 USBシリアル変換のドライバが古いかと思って更新してみたが、エラーになるのは変わらなかった。
次に、ESP32 Boot Mode Selection の問題かどうかを確認した。
https://github.com/espressif/esptool/wiki/ESP32-Boot-Mode-Selection によれば、GPIO0がLowで、GPIO2がハイインピーダンス状態かLowであれば、リセットすることで bootloader mode となり、フラッシュへの書き込みがされる。
ボードに GPIO0をLowにするBoot のボタンがあればそれを押しておき、書き込みが始まったら、Bootボタンを放すということが試せる。しかし、使っているボードが、Lolin D32 で、Bootのボタンがない。
しかたがないので、ジャンパー線でGPIO0をGNDに落としておき、書き込みが始まるか試してみたところ、書き込みが始まったので、リセット時に Boot Mode にうまくなっていないことが原因と思われた。
https://docs.wemos.cc/en/latest/d32/d32.html にある回路図 (Schematic V1.0.0[PDF])を見たところでは、RESETとENが接続され、100nFのコンデンサがRESETとGNDとの間に入っている。RESET(EN)がシリアルのDTRとRTSで制御されるようになっており、また、GPIO0もシリアルのDTRとRTSで異なった論理で制御されるようになっている。
GPIO2は結線されておらずハイインピーダンス状態で、GPIO0がLowならば、Bootモードになる状態になっている。
以前、ESP8266のリセット回路 でみた問題と考えられた。つまり、Boot ModeにするためにDTRとRTSが制御されるが、プログラムでGPIO0をLowにするよりも前にRESETがHighになってしまい、Boot Modeにならない。
100nFのコンデンサがRESETとGNDとの間に入っており、RESETの立ち上がりを遅くしているが、容量が不足のようだ。
問題解消法と確認
ボードに入っている100nFだけでは容量不足と考えられることから、100nF(0.1μF)のコンデンサをさらに、RESETとGNDの間に入れてみたが、うまくいかなかった。
まだ不足と思われることから、1μFのコンデンサをRESETとGNDの間に入れてみたところBoot Modeになって、以下のように書き込みが正常に行われるようになった。
Processing esp32dev (platform: https://github.com/platformio/platform-espressif32.git; board: lolin_d32; framework: espidf) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Verbose mode can be enabled via `-v, --verbose` option CONFIGURATION: https://docs.platformio.org/page/boards/espressif32/lolin_d32.html PLATFORM: Espressif 32 1.12.1 #32d50ab > WEMOS LOLIN D32 HARDWARE: ESP32 240MHz, 320KB RAM, 4MB Flash DEBUG: Current (esp-prog) External (esp-prog, iot-bus-jtag, jlink, minimodule, olimex-arm-usb-ocd, olimex-arm-usb-ocd-h, olimex-arm-usb-tiny-h, olimex-jtag-tiny, tumpa) PACKAGES: - framework-espidf 3.40000.200303 (4.0.0) - tool-cmake 3.16.4 - tool-esptoolpy 1.20600.0 (2.6.0) - tool-idf 1.0.1 - tool-mconf 1.4060000.20190628 (406.0.0) - tool-mkspiffs 2.230.0 (2.30) - tool-ninja 1.9.0 - toolchain-esp32ulp 1.22851.190618 (2.28.51) - toolchain-xtensa32 2.80200.200226 (8.2.0) Warning! Starting with ESP-IDF v4.0, new project structure is required: https://docs.platformio.org/en/latest/frameworks/espidf.html#project-structure Reading CMake configuration... LDF: Library Dependency Finder -> http://bit.ly/configure-pio-ldf LDF Modes: Finder ~ chain, Compatibility ~ soft Found 2 compatible libraries Scanning dependencies... No dependencies Building in release mode Retrieving maximum program size .pio\build\esp32dev\firmware.elf Checking size .pio\build\esp32dev\firmware.elf Advanced Memory Usage is available via "PlatformIO Home > Project Inspect" RAM: [ ] 3.8% (used 12596 bytes from 327680 bytes) Flash: [===== ] 52.5% (used 550257 bytes from 1048576 bytes) Configuring upload protocol... AVAILABLE: esp-prog, espota, esptool, iot-bus-jtag, jlink, minimodule, olimex-arm-usb-ocd, olimex-arm-usb-ocd-h, olimex-arm-usb-tiny-h, olimex-jtag-tiny, tumpa CURRENT: upload_protocol = esptool Looking for upload port... Auto-detected: COM5 Uploading .pio\build\esp32dev\firmware.bin esptool.py v2.6 Serial port COM5 Connecting.... Chip is ESP32D0WDQ6 (revision 1) Features: WiFi, BT, Dual Core, 240MHz, VRef calibration in efuse, Coding Scheme None MAC: 80:7d:3a:81:6d:f0 Uploading stub... Running stub... Stub running... Configuring flash size... Auto-detected Flash size: 4MB Compressed 25504 bytes to 14985... Writing at 0x00001000... (100 %) Wrote 25504 bytes (14985 compressed) at 0x00001000 in 1.3 seconds (effective 152.4 kbit/s)... Hash of data verified. Compressed 3072 bytes to 119... Writing at 0x00008000... (100 %) Wrote 3072 bytes (119 compressed) at 0x00008000 in 0.0 seconds (effective 983.1 kbit/s)... Hash of data verified. Compressed 550368 bytes to 447341... Writing at 0x00010000... (3 %) Writing at 0x00014000... (7 %) Writing at 0x00018000... (10 %) Writing at 0x0001c000... (14 %) Writing at 0x00020000... (17 %) Writing at 0x00024000... (21 %) Writing at 0x00028000... (25 %) Writing at 0x0002c000... (28 %) Writing at 0x00030000... (32 %) Writing at 0x00034000... (35 %) Writing at 0x00038000... (39 %) Writing at 0x0003c000... (42 %) Writing at 0x00040000... (46 %) Writing at 0x00044000... (50 %) Writing at 0x00048000... (53 %) Writing at 0x0004c000... (57 %) Writing at 0x00050000... (60 %) Writing at 0x00054000... (64 %) Writing at 0x00058000... (67 %) Writing at 0x0005c000... (71 %) Writing at 0x00060000... (75 %) Writing at 0x00064000... (78 %) Writing at 0x00068000... (82 %) Writing at 0x0006c000... (85 %) Writing at 0x00070000... (89 %) Writing at 0x00074000... (92 %) Writing at 0x00078000... (96 %) Writing at 0x0007c000... (100 %) Wrote 550368 bytes (447341 compressed) at 0x00010000 in 39.7 seconds (effective 110.8 kbit/s)... Hash of data verified. Leaving... Hard resetting via RTS pin... ========================================================= [SUCCESS] Took 64.07 seconds =========================================================