Visual Studio Code dan PlatformIO

Beberapa waktu lalu saya sempat membuat catatan pengenalan tentang PlatformIO. Saat itu PlatformIO dikombinasikan dengan text editor Atom. Untuk kali ini saya akan memperkenalkan kombinasi antara PlatformIO dengan Visual Studio Code. Berbeda dengan Sublime Text, VSCode benar-benar gratis, bebas pakai seperti Atom. VS Code tersedia untuk sistem Windows, GNU/Linux maupun Mac.

PlatformIO memungkinkan pengguna untuk melakukan pemrograman terhadap mikrokontroler Atmel AVR. Bahkan lebih dari itu, ada banyak sistem lain selain AVR yang semakin mudah untuk diprogram dengan bantuan PlatformIO. Berikut saya kutip dari PlatformIO IDE for VSCode:

The next generation integrated development environment for IoT

PlatformIO is an open source ecosystem for IoT development.
Cross-platform build system and unified debugger. Remote unit testing and firmware updates.

Atmel AVR & SAM, Espressif 8266 & 32, Freescale Kinetis, Intel ARC32, Lattice iCE40,
Maxim Integrated MAX32, Microchip PIC32, Nordic nRF51, Nordic nRF52, NXP LPC, Silicon Labs EFM32, ST STM32,
TI MSP430 & Tiva, Teensy, Arduino, ARM mbed, libOpenCM3, ESP8266, etc.

Features

  • Cross-platform code builder without external dependencies to a system software:
    • 400+ embedded boards
    • 20+ development platforms
    • 10+ frameworks
  • PIO Remote™
  • PIO Unified Debugger
  • Unit Testing
  • C/C++ Intelligent Code Completion
  • C/C++ Smart Code Linter for rapid professional development
  • Library Manager for the hundreds popular libraries
  • Multi-projects workflow with multiple panes
  • Themes support with dark and light colors
  • Serial Port Monitor
  • Built-in Terminal with PlatformIO Core tool (pio, platformio)

Proses instalasi PlatformIO untuk VSCode cukup mudah, ikuti saja urutan langkah pada Gambar 1.

../_images/platformio-ide-vscode-pkg-installer.pngGambar 1. Instalasi [sumber]

Gambar 2.

Untuk memulai suatu proyek dengan PlatformIO, pengguna perlu membuka suatu direktori/folder dalam file system agar semua file proyek bisa disimpan. Pengguna bisa membuat folder baru dari aplikasi file browser tersendiri di luar VSCode, atau membuka folder yang sudah ada lalu mencari tempat untuk membuat folder yang baru dari dalam VSCode dengan menggunakan Open Folder (Gambar 2).

Gambar 3.

Setelah pengguna memilih sebuah folder untuk proyek (entah folder yang sudah ada atau yang baru dibuat), selanjutnya pengguna bisa membuat file atau folder baru. Caranya  seperti tampak pada Gambar 3, pilih icon yang sesuai (silakan hoover mouse di atas icon untuk mengetahui).

Gambar 4.

Awal pembuatan proyek yang akan menempatkan file-file di dalam folder dimulai dengan menekan Crtl+Shift+P, lalu memilih menu yang sesuai seperti pada Gambar 4. Yang lebih mudah adalah dengan menggunakan shortcut keys Ctrl+Alt+I.

Gambar 5.

Di Gambar 5 terlihat bahwa pengguna bisa memilih mikrokontroler atau sistem papan yang sesuai setelah PlatformIO menyelesaikan proses inisialisasi. Di bar bagian bawah akan muncul tulisan Selecting a board – PlatformIO Project initialization….

Gambar 6.

Pengaturan tentang bagaimana PlatformIO membantu pengguna di atur di dalam file platformio.ini seperti pada Gambar 6. Pengguna dapat memilih untuk menggunakan framework seperti bootloader dari Arduino atau mengakses langsung mikrokontroler. Dengan cara itu pengguna/pemrogram dapat memilih dari banyak mikrokontroler tanpa perlu/harus menggunakan framework.

Pertama pengguna memilih platform yang ingin dipergunakan, misalnya untuk mikrokontroler Atmel AVR di PlatformIO platform dinamai sebagai atmelavr. Berikutnya adalah framework, sebagai contoh adalah Arduino. Jangan khawatir, pengguna tidak perlu mempergunakan (mengaktifkan)  framework jika memang tidak diinginkan. Ini hanyalah cara PlatformIO untuk mengorganisasi prosesor (mikrokontroler) dan sistem. Setelah platform dan framework berikutnya pengguna memilih board. Contoh adalah boards dari Adafruit, Arduino, EnviroDIY adan SparkFun, yang untuk masing-masing papan (board) diberi nama pengenal yang berbeda. Jika ingin membaca keterangan mengenai boards berdasar pada platform atmelavr, silakan baca halaman di link ini. Sedangkan jika ingin membaca boards yang diurutkan dalam framework yang sama (sebagai contoh Arduino) maka bisa dibaca di link ini.

Jika pengguna ingin memprogram mikrokontroler ATmega328P, maka dapat memilih board mana saja yang menggunakan mikrokontroler tersebut. Contohnya boards dari Adafruit: metro, protrinket5; dari Arduino: diecimilaatmega328, miniatmega328, nanoatmega328, pro8MHzatmega328, uno; dari SparkFun: uview. Kesemuanya bisa dipilih karena mempergunakan mikrokontroler yang sama sesuai keperluan (ATmega328P). Jika akan menggunakan pemrograman murni dengan GCC C (cara pure AVR), opsi framework di dalam file platformio.ini dapat dihapus atau dijadikan sebagai komentar.

Jadi seperti pada Gambar 5, pengguna yang ingin memprogram ATmega32 dapat memilih board mightycore32,  dari MCUdude. MightyCore adalah core atau bootloader untuk framework Arduino yang ditujukan untuk dipergunakan pada mikrokontroler seperti ATmega16, ATmega32 dan ATmega8535. Seperti terlihat pada Gambar 6, framework Arduino bisa tidak dipakai (opsinya dijadikan komentar) sehingga pengguna langsung memprogram μC dalam bahasa C (dengan compiler GCC).

Gambar 7.

Setelah selesai tahap inisialisasi, folder scr masih kosong. Pengguna perlu membuat setidaknya satu file sumber (main.c) dengan cara memilih menu New File seperti pada Gambar 7.

Gambar 8.

Pada Gambar 8 diperlihatkan jika pengguna melakukan klik untuk membuka file main.c maka kode bisa ditulis di dalam workspace.

Gambar  9.

Perhatikan bahwa proses build berhasil dilakukan walaupun frekuensi mikrokontroler dalam program pada Gambar 9 diatur sebesar 40 MHz untuk Atmega32 yang memiliki frekuensi CPU maksimum sebesar 16 MHz. Karena itu kecuali kesalahan syntax, pemrogram masih perlu sangat berhati-hati dan mengandalkan diri sendiri. Modifikasi kode untuk contoh dalam file main.c sebagai berikut.

Gambar  10. Modifikasi untuk mikrokontroler ATmega16

Gambar 10 menampilkan proyek yang baru untuk ATmega16 dengan dasar kode yang sama dengan proyek untuk ATmega32 (Gambar 8). Penyesuaian dilakukan untuk frekuensi kerja mikrokontroler sehingga pengaturan untuk penundaan (delay) akan tepat.

Gambar  11. Hasil upload dengan avrdude dan usbasp

PlatformIO di VS Code juga mendukung proses upload kode ke mikrokontroler target, dengan menggunakan avrdude seperti terlihat pada Gambar 11. Uji coba dengan μC Atmel AVR ATmega16 berhasil dengan baik (Gambar 12).

Gambar  12. Uji upload dengan Atmega16 + LED

Gambar  13. Upload dengan Eclipse IDE sebagai pembanding

Gambar  14.

Proses uploading dengan avrdude tidak selalu berhasil dengan lancar. Kadang-kadang terjadi kegagalan dengan beberapa pesan kesalahan. Hal ini terutama terjadi karena masalah komunikasi dengan target. Gambar 13 memperlihatkan proses uploading menggunakan avrdude yang diatur dari konfigurasi internal di Eclipse. Cara ini bisa dipakai sebagai pembanding untuk menentukan sumber kesalahan. Gambar 14 memperlihatkan cara yang lebih ringan daripada cara pada Gambar 13. Di GNU/Linux seperti Ubuntu atau Mint pengguna cukup membuka terminal dan mengetik perintah sebagai berikut:

avrdude -p m16 -P usb -c usbasp -B 10

Perintah ini akan menghasilkan keluaran seperti pada Gambar 14. Salah satu sumber kegagalan upload program adalah karena kecepatan pengiriman data. Solusinya adalah dengan mencoba mengatur kecepatan dengan opsi -B. Semakin besar nilainya, maka akan semakin rendah frekuensinya. Di Gambar 14 terlihat untuk -B 10, frekuensi SCK diatur menjadi 93750 Hz. Pengguna bisa mencoba-coba dari nilai -B yang besar kemudian secara bertahap dikurangi.

Opsi lain adalah -v, yaitu verbose yang berfungsi memberikan keterangan lebih banyak saat perintah avrdude dieksekusi.

avrdude -p m16 -P usb -c usbasp -B 10 -v

Opsi -e berguna untuk memberi perintah penghapusan chip. Ini berguna karena beberapa kali terjadi kesalahan akibat avrdude gagal melakukan pemeriksaan ulang kode program yang sudah diunggah ke mikrokontroler. Di dalam file platformio.ini opsi -e saya cantumkan untuk lebih menjamin keberhasilan proses upload kode.

avrdude -p m16 -P usb -c usbasp -B 10 -e

Perintah upload kode sebenarnya juga bisa dilakukan dengan menggunakan CLI pada terminal. Cukup gunakan opsi -U dan nama program.

avrdude -p m16 -P usb -c usbasp -B 10 -U flash:w:firmware.hex

Untuk lebih mudahnya, lakukan pemanggilan dari dalam direktori/folder yang sama dengan letak file *.hex.

Gambar  15.

Gambar  16. Build dan upload untuk Atmel ATmega328P

Gambar 16 menunjukkan PlatformIO dapat dipakai untuk memprogram mikrokontroler Atmel ATmega328P tanpa framework.  Kode program tidak jauh berbeda, hanya seperti modifikasi yang terdahulu, perlu menyesuaikan setting frekuensi kerja dari CPU (mikrokontroler). Isi file platformio.ini untuk memprogram mikrokontroler ATmega328P tanpa bootloader Arduino:

Gambar  17. Pemrograman mikrokontroler ATmega328P dengan memanfaatkan papan Arduino Uno

Gambar 17 menampilkan cara memprogram ATmega328P dengan menggunakan papan Arduino UNO. Perlu diingat, hanya karena menggunakan papan Arduino Uno tidak berarti pemrograman dilakukan dengan menggunakan Arduino sebagaimana normalnya (menggunakan port USB). Perhatikan bahwa di dalam file konfigurasi platformio.ini, baris framework = arduino dijadikan komentar sehingga tidak akan ikut dieksekusi. Artinya framework berupa bootloader Arduino tidak akan dipakai dalam pemrograman ini. Bahkan isi (termasuk bootloader Arduino) dari mikrokontroler ATmega328P telah dihapus semuanya sebelum diisi program yang baru.

Gambar  18. Upload untuk ATtiny2313A

Gambar  19. Papan latih dengan mikrokontroler ATtiny2313A

Gambar 18 dan Gambar 19 menunjukkan pemanfaatan PlatformIO untuk melakukan pemrograman pada mikrokontroler Atmel AVR ATtiny2313A. Cara yang sama berlaku untuk banyak mikrokontroler yang lain. Pengguna bahkan bisa langsung memprogram mikrokontroler tanpa mempergunakan framework/bootloader seperti dari Arduino, Adafruit atau SparkFun. Khusus untuk mikrokontroler keluarga Atmel AVR keterangan lebih rinci mengenai pemrogramannya dengan PlatformIO bisa dibaca di halaman ini. Untuk keluarga STM32 bisa dibaca di halaman ST STM32, demikian seterusnya untuk masing-masing keluarga prosesor.

http://foros.giltesa.com/otros/arduino/fc/docs/pinout/uno.jpgGambar  20. Arduino Uno pinout [sumber]

Dalam Gambar 20 sebagai contoh terlihat bahwa sesungguhnya papan Arduino Uno R3 terdiri dari mikrokontroler ATmega328P sebagai komponen utama. Gambar pinout seperti ini memudahkan pengguna untuk mencari padanan saat hendak langsung mengakses pin/port tanpa bantuan framework/bootloader. Misalnya, jika biasanya LED indikator di Arduino Uno diakses melalui pin 13 maka dapat dilihat bahwa sesungguhnya pin itu adalah pin PB5 dari μC ATmega328P.

Konfigurasi seperti ini dapat dicari untuk sistem yang lain sehingga akses langsung ke pin/port bisa dilakukan tanpa menggunakan bootloader/framework.

 

VS Code untuk Arduino

Melanjutkan catatan tentang Visual Studio Code, dalam artikel ini saya akan menunjukkan bagaimana VSCode dapat dipakai untuk mengerjakan program untuk papan Arduino (termasuk Arduino compatible). Ada beberapa metode untuk memprogram Arduino melalui vscode, kali ini saya akan menunjukkan metode ekstensi dari Microsoft (yang juga membuat VS Code).

Gambar 1. Arduino extension

Keterangan lebih lanjut, termasuk cara instalasi terdapat di halaman ini.

Prerequisites

Arduino IDE is required. Please install it from here.

  • The supported Arduino IDE versions are 1.6.x and later.
  • The Windows Store’s version of Arduino IDE is not supported because of the sandbox environment of Windows app.

Installation

Open VS Code and press F1 or Ctrl + Shift + P to open command palette, select Install Extension and type vscode-arduino.

Or launch VS Code Quick Open (Ctrl + P), paste the following command, and press enter.

ext install vscode-arduino

Commands

This extension provides several commands in the Command Palette (F1 or Ctrl+Shift+P) for working with *.ino files:

  • Arduino: Board Manager: Manage packages for boards. You can add 3rd party Arduino board by configuring Additional Board Manager URLs in board manager.
  • Arduino: Change Baud Rate: Change the baud rate of selected serial port.
  • Arduino: Change Board Type: Change board type or platform.
  • Arduino: Close Serial Monitor: Stop serial monitor and release the serial port.
  • Arduino: Examples: Show example list.
  • Arduino: Initialize:Scaffold a VS Code project with an Arduino sketch.
  • Arduino: Library Manager: Explore and manage libraries.
  • Arduino: Open Serial Monitor: Open serial monitor in the intergrated output window.
  • Arduino: Select Serial Port: Change the current serial port.
  • Arduino: Send Text to Serial Port: Send a line of text via the current serial port.
  • Arduino: Upload: Build sketch and upload to Arduino board.
  • Arduino: Verify: Build sketch.

Isi dari file settings.json untuk sistem saya sebagai berikut:

Gambar 2. Screenshot file settings.json

Gambar 3. Mencoba contoh kode dengan menekan Ctrl+Shift+P

Gambar 4. Memilih contoh kode program Arduino sederhana

Gambar 5. Kombinasi Ctrl+Shift+P memunculkan pilihan papan Arduino yang akan dipergunakan

Gambar 6. Konfigurasi port

Setelah memilih tipe papan Arduino yang akan dipergunakan (Gambar 5), berikutnya perlu diatur port yang akan dipakai untuk melakukan upload program ke papan Arduino (Gambar 6). Konfigurasi akan disimpan di file bernama arduino.json. Setelah file dibuka, langkah berikutnya adalah dengan memilih port yang sesuai. Di sistem GNU/Linux biasanya bukan bernama COM1 tetapi ttyUSB0 (kadang-kadang ttyUSB1) sebagaimana terlihat pada Gambar 6.

Gambar 7. Verify/Upload

Untuk memeriksa kode (verify) atau melakukan (upload) tekan kombinasi Ctrl+Shift+P, lalu pilih dari dropdown menu. Untuk verify bisa juga langsung dengan menggunakan shortcut Ctrl+Alt+R.

Gambar 8. Hasil verifikasi kode program

Gambar 9. Laporan pengunggahan (uploading)

Visual Studio Code Node.js

Beberapa IDE (Integrated Development Environment) dan text editor telah ditampilkan di situs ini. Misalnya Netbeans, Eclipse, Codelite, Atom (dengan PlatformIO) dan Sublime Text. Menurut saya untuk cukup banyak keperluan Sublime Text masih yang paling membantu untuk menyusun sebuah program. Sublime Text bisa dipakai secara bebas, meskipun jika kita tidak membeli lisensinya sesekali akan muncul pemberitahuan seperti pada Gambar 1.

Gambar 1.

Alternatif yang cukup menarik adalah text editor Atom, terlebih lagi dengan adanya fasilitas kemampuan untuk menggunakan PlatformIO di editor itu. Selain Atom, yang tidak kalah menarik adalah Visual Studio Code yang dikeluarkan oleh perusahaan besar, Microsoft. Tetapi jangan terkecoh, karena dari namanya orang bisa salah mengiranya sebagai Visual Studio IDE, padahal keduanya adalah program/aplikasi yang berbeda.

Beberapa keterangan dapat dikutip dari FAQ, antara lain:

What is the difference between VS Code and VS Community?

Visual Studio Code is a streamlined code editor with support for development operations like debugging, task running and version control. It aims to provide just the tools a developer needs for a quick code-build-debug cycle and leaves more complex workflows to fuller featured IDEs. For more details about the goals of VS Code, see Why VS Code.

Which OS’s are supported?

VS Code runs on Mac, Linux, and Windows. See Requirements for the supported versions. You can find more platform specific details under SETUP.

Is VS Code free?

Yes, VS Code is a free, open source editor.

Gambar 2. Sekilas mengenai peruntukan masing-masing program [sumber]

Gambar 3. Visual Studio Code (vscode) juga tersedia untuk OS GNU/Linux

Pada Gambar 3 terlihat bagaimana VS Code tersedia untuk OS dengan sistem GNU/Linux seperti Fedora, Debian, Ubuntu, Mint secara gratis karena lisensiya adalah open source. Pada gambar yang sama juga dapat dilihat bahwa vscode dapat dipergunakan untuk berbagai bahasa pemrograman.

Visual Studio Code dapat diunduh (download) di halaman ini.

Visual Studio Code sebenarnya tidak membutuhkan Node.js untuk dapat dipergunakan sebagai text editor atau code editor. Dalam artikel singkat ini Node.js hanya dipakai sebagai contoh saja, mirip dengan C/C++, Python atau Lua.

What is Node.js?

Node.js® is a JavaScript runtime built on Chrome’s V8 JavaScript engine. Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient. Node.js’ package ecosystem, npm, is the largest ecosystem of open source libraries in the world. [source]

As an asynchronous event driven JavaScript runtime, Node is designed to build scalable network applications. In the following “hello world” example, many connections can be handled concurrently. Upon each connection the callback is fired, but if there is no work to be done, Node will sleep. [source]

Untuk mulai mempergunakan Node.js, terlebih dahulu perlu mengunduh program atau sumber program di halaman ini.


Gambar 4. Halaman untuk mengunduh Node.js

Jika sekadar ingin mencoba, bisa langsung melakukan download versi yang sudah terkompilasi (binnaries). Tetapi untuk kepentingan jangka panjang sebaiknya mengunduh sumber kode (source code) untuk kemudian dikompilasi secara manual. Dengan catatan bahwa proses instalasi manual ini memakan waktu cukup lama, sekitar lebih dari 10 menit.

Gambar 5 dan Gambar 6 berikut akan menampilkan kemudahan-kemudahan yang bisa diberikan oleh vs code dalam proses penyusunan kode program JS untuk menggunakan Node.js.

JavaScript IntellisenseGambar 5. Fasilitas IntelliSense [sumber]

JavaScript Code NavigationGambar 6. Fasilitas pencarian [sumber]

Jika Node.js telah terinstal dengan baik di sistem maka berikutnya kita bisa mengikuti langkah uji coba sebagaimana dipandu dalam tutorial Node.js Tutorial in VS Code.

Gambar 7. Pengujian eksekusi kode dari terminal

Gambar 8. Hasil eksekusi kode JS untuk Node.js menggunakan Code Runner

Gambar 9. Hasil percobaan penggunaan fasilitas debug

Berikutnya jika tertarik lebih lanjut mencoba Node.js dengan bantuan Visual Studio Code maka silakan mengacu dan mengikuti tuntunan/panduan pada sejumlah link berikut: