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1
2 == TOPPERS/JSP カーネル ユーザズマニュアル ==
3 (LatticeMico32 ターゲット依存部)
4
5 (Release 1.4.3 対応, 最終更新: 7-Mar-2008)
6------------------------------------------------------------------------
7 TOPPERS/JSP Kernel
8 Toyohashi Open Platform for Embedded Real-Time Systems/
9 Just Standard Profile Kernel
10
11 Copyright (C) 2000-2003 by Embedded and Real-Time Systems Laboratory
12 Toyohashi Univ. of Technology, JAPAN
13
14 上記著作権者
15は，以下の (1)〜(4) の条件か，Free Software Foundation
16 によってå…
17¬è¡¨ã•ã‚Œã¦ã„ã‚‹ GNU General Public License の Version 2 に記
18 述されている条件を満たす場合に限り，本ソフトウェア（本ソフトウェア
19 を改変したものを含む．以下同じ）を使用・複製・改変・再é…
20å¸ƒï¼ˆä»¥ä¸‹ï¼Œ
21 利用と呼ぶ）することを無償で許諾する．
22 (1) 本ソフトウェアをソースコードの形で利用する場合には，上記の著作
23 権表示，この利用条件および下記の無保証規定が，そのままの形でソー
24 スコード中に含まれていること．
25 (2) 本ソフトウェアを，ライブラリ形式など，他のソフトウェア開発に使
26 用できる形で再é…
27å¸ƒã™ã‚‹å ´åˆã«ã¯ï¼Œå†é…
28å¸ƒã«ä¼´ã†ãƒ‰ã‚­ãƒ¥ãƒ¡ãƒ³ãƒˆï¼ˆåˆ©ç”¨
29 者
30マニュアルなど）に，上記の著作権表示，この利用条件および下記
31 の無保証規定を掲載すること．
32 (3) 本ソフトウェアを，機器に組み込むなど，他のソフトウェア開発に使
33 用できない形で再é…
34å¸ƒã™ã‚‹å ´åˆã«ã¯ï¼Œæ¬¡ã®ã„ずれかの条件を満たすこ
35 と．
36 (a) 再é…
37å¸ƒã«ä¼´ã†ãƒ‰ã‚­ãƒ¥ãƒ¡ãƒ³ãƒˆï¼ˆåˆ©ç”¨è€…
38マニュアルなど）に，上記の著
39 作権表示，この利用条件および下記の無保証規定を掲載すること．
40 (b) 再é…
41å¸ƒã®å½¢æ…
42‹ã‚’，別に定める方法によって，TOPPERSプロジェクトに
43 報告すること．
44 (4) 本ソフトウェアの利用により直接的または間接的に生じるいかなる損
45 害からも，上記著作権者
46およびTOPPERSプロジェクトをå…
47è²¬ã™ã‚‹ã“と．
48
49 本ソフトウェアは，無保証で提供されているものである．上記著作権者
50お
51 よびTOPPERSプロジェクトは，本ソフトウェアに関して，その適用可能性も
52 含めて，いかなる保証も行わない．また，本ソフトウェアの利用により直
53 接的または間接的に生じたいかなる損害に関しても，その責任を負わない．
54
55------------------------------------------------------------------------
56
571. LatticeMico32 (lm32) ターゲット依存部の概要
58
59 1.1 ターゲットシステムと開発環境
60　　LatticeMico32 プロセッサのターゲットシステムは Lattice FPGA 搭載の次の
61　開発・評価ボードをサポートしている。
62
63 ・Lattice 社提供; LatticeECP2 LatticeMico32/DSP 開発ボード
64 (FPGA LatticeECP2-50 搭載)
65
66　　開発環境には、GCC などの GNU 開発環境を用い、オブジェクトファイルフォー
67　マットは ELF を標準とする。
68
69
70 1.2 サポート機能の概要
71　　LatticeMico32 依存の機能として、割込みの禁止と許可(dis_int、ena_int)や
72　システム時刻参ç…
73§æ©Ÿèƒ½(get_tim)、割込みマスクの変更・参ç…
74§(chg_ixx、get_ixx)
75　をサポートしている。詳細なサポート関数については本マニュアルの末尾に一覧
76　でまとめている。
77
78
79 1.3 システム構成
80　　LatticeMico32 は FPGA を対象としているため、そのプロセッサ/ペリフェラル
81　構成に対する自由度が大きい。従って JSP カーネルを動作させるために必
82要な
83　å…
84±é€šãªãƒ—ロセッサ依存部が /lm32 下に、ターゲットシステム依存部は、上述の
85　評価ボードの場合に関して /lm32/ECP2 下にある。
86　　なお、FPGA は電源投å…
87¥å¾Œã«ãƒ¦ãƒ¼ã‚¶ã®è«–理回路を作り込むプロセス（コンフィグ
88　レーション）が一般に必
89要である。 LatticeECP2 もそうしたタイプである。
90　システムとしては、何らかの不揮発性メモリ内
91にこのコンフィグレーション用デ
92　ータを保持しておく必
93要がある。
94
95　　ターゲットシステムで JSP カーネルを動作させるための、コアペリフェラル
96　最小構成を以下に示す。JTAG デバッグポートは任意である。
97 　・タイマ
98 　・UART
99 　・ストレージ・コンポーネント（内
100部 RAM、外部 SRAM、外部フラッシュメモリ）
101
102　ストレージ・コンポーネントの構成（ブート方法）としては 2 つの選択肢がある。
103　内
104部 RAM からのブート；
105　　カーネルイメージに対応することができる程度に FPGA の内
106部 RAM が大きい
107　　場合、ストレージ・コンポーネントとしては内
108部 RAM のみとしても構成可能で
109　　ある。スタック領域を内
110部に持つか外部 SRAM に持つかは、やはり内
111部 RAM の
112　　規模や設計方針に依存する。
113　　　本ブート方法は、FPGA をコンフィグレーションする際に、内
114部 RAM もカーネ
115　　ルイメージで同時に初期化するものである。ブートローダを必
116要とすることなく、
117　　リセット後直ちにリセットベクタアドレスからイメージを実行する。
118
119　外部フラッシュメモリからのブート；
120 　　イメージを外部フラッシュに格納し、外部 SRAM（或いは内
121部 RAM）でイメージ
122　を実行する場合、ストレージ・コンポーネントとしては外部 SRAM とフラッシュ
123　メモリの構成になる。リセット後、フラッシュメモリ内
124のブートローダがまず起動
125　し、各データセクションを適切に処理後、実行を開始する。
126
127　なお FPGA に作り込む論理回路（ハードウェアプラットフォーム）の作成、FPGA
128　コンフィグレーション用ファイルの生成に関する詳細については以下の資料など
129　を参ç…
130§ã•ã‚ŒãŸã„。
131　・LatticeMico32 Software Developer User Guide
132　・LatticeMico32 Development Kit User's Guide for LatticeECP2
133　・ispLEVER マニュアル（日本語）
134
135　各資料は以下 URL からå…
136¥æ‰‹å¯èƒ½
137　・http://www.latticesemi.com/dynamic/index.cfm?fuseaction=view_documents&document_type=35&sloc=01-01-08-11-48-02
138　・http://www.latticesemi.co.jp/docs/index.cfm
139
140
141 1.4 システムコンフィグレーション
142　　JSP カーネルを新規開発システムで実行するためには、適切なターゲット依存
143　ファイルの一部をそのシステム特有の内
144容に書き換える。確認・編集すべきパラ
145　メータは以下の通りである。
146
147　lm32/Makefile.config
148 COPTS : コンパイルオプション
149 LDFLAGS : リンカオプション
150
151　lm32/sys_defs.h
152 TIC_NUME : タイムティック周期の分子
153 TIC_DENO : タイムティック周期の分母
154 TIMER_CLOCK : タイマークロック値。MICO32_CPU_CLOCK_HZ に依存
155
156　lm32/ECP2/lm32.h
157 MICO32_CPU_CLOCK_HZ : CPU クロック周波数 [Hz]、デフォルトは 25MHz
158 DEFAULT_UART_BOARDRATE ：UART のデフォルト・ボーレート(Baud Rate) [bps]
159 TIMER_BASE_REG : TIMER のベースアドレス
160 UART0_BASE_REG : UART 0 のベースアドレス
161 UART1_BASE_REG : UART 1 のベースアドレス
162 INHNO_TIMER : TIMER の割り込み ID
163 INHNO_SIO1 : UART 0 の割り込み ID
164 INHNO_SIO2 : UART 1 の割り込み ID（UART 2 系統使用の場合）
165
166　lm32/ECP2/lm32elf.ld（リンカースクリプト）
167 _fstack : 初期スタックアドレス（通常外部 SRAM の ORIGIN と LENGTH）
168
169
170　注1 ；コンパイルオプション（COPTS）に関して
171　　Mico32 は CPU コアのオプションとして命令実行アシスト用ロジックの使用
172　　可否を MSB にて設定できる (RTL は MSB が生成）。この設定に合わせてコン
173　　パイルオプションを付加する。
174　　　-mmultiply-enabled　　　 ：乗算器
175　　　-mbarrel-shift-enabled　 ：バレルシフタ
176　　　-mdivide-enabled　　　　：除算器
177　　　-msign-extend-enabled　 ：符号拡張
178　
179　注2 ；リンカースクリプト（lm32elf.ld）に関して
180　　上述のスタックに関する定義以外に、ブートローダやブートメモリの指定など
181　　も行うが、CPU やメモリの構成に自由度があるので、本リンカースクリプトの
182　　編集には注意されたい。参考として、lm32/ECP2/ サブフォルダには以下の
183　　サンプルスクリプト例が含まれている。なお、有効なリンカースクリプト名
184　　は lm32elf.ld である。
185 　lm32elf_ebr.ld　；
186　　　FPGA コンフィグレーション後、或いは CPU リセット後、内
187部メモリから
188　　　ブート。スタックは外部 ASRAM
189　 lm32elf_flash.ld　；
190　　　FPGA コンフィグレーション後、或いは CPU リセット後、外部フラッシュ
191　　　からブート。スタックは外部 ASRAM
192
193
194 1.5 他のターゲットへのポーティング
195　　LatticeMico32 プロセッサは以下の Lattice 社製各 FPGA デバイス・ファミリを
196　サポートしている。
197 　・LatticeECP2/ECP2M、LatticeSC/SCM、LatticeEC/ECP
198　ただし、実装
199する論理回路の RTL はオープンソースの方針である。基本的に対象
200　デバイスとしての制約はないので、技術的にはこれ以外のデバイスへの実装
201も可
202　能である。
203
204
205 1.6 GDB スタブ
206　　LatticeMico32 開発ツール(MSB, SDK)では GDB スタブはサポートしていない。
207
208
2092. LatticeMico32 プロセッサ依存部の機能
210
211　　ここでは、カーネルおよびシステムサービスの機能の中で，LatticeMico32
212　依存部について述べる。
213
214 2.1 データ型
215　　signed int 型および unsigned int 型は 32 ビット幅
216である。
217
218 2.2 割込み管理機能と割込みハンドラ
219　　DEF_INH で指定する割込みハンドラ番号は、"lm32.h" 内
220で指定した割込み番号
221　を表し、そのデータ型は unsigned int（UINT）として定義されている。
222　　DEF_INH で無効の割込み優å…
223ˆåº¦ã‚„、実際の割込み優å…
224ˆåº¦ã¨ç•°ãªã‚‹å€¤ã‚’指定した
225　場合の動作は保証されない。
226
227　なおタスク例外ハンドラの登録はコンフィグレーション・ファイル .cfg 内
228に
229　以下の定義を加えることによって行う。
230
231　　DEF_TEX(TASK_ID, { TA_HLNG, tsk_exc_routine });
232　　　TASK_ID　　　　: 登録するタスクの ID
233　　　tsk_exc_routine　: C ファイルで記述するタスク例外ハンドラ名
234
235
236 2.3 スタートアップモジュールの処理内
237容
238　　スタートアップモジュール "start.S" では以下の初期化処理を行う。
239
240　(i) キャッシュの初期化
241　　命令キャッシュやデータキャッシュを実装
242している場合、初期化を行う。
243
244　(ii) スタックポインタとグローバルポインターの初期化
245　　スタックポインタとグローバルポインターを初期値に設定する。
246
247　(iii) 例外ハンドラの登録
248　　リセット、バスエラー、システムコール、割り込みなどの例外ハンドラを
249　それぞれ登録する。
250
251　(iv) bss セクションの初期化
252　　bss セクションをクリアする。
253
254　(v) カーネルの起動
255　　カーネルを起動する。kernel_start からリターンすることはない。
256
257
2583. ソフトウェア開発環境と手順例
259
260 3.1 カーネル構築の環境
261　　アプリケーションをビルドする前に、カーネル環境を準備する必
262要がある。以下に
263　そのチェック事項
264・手順を示す。
265
266　A. LatticeMico32 開発ツール (Mico32 System Builder; MSB) をインストールする
267
268　B. TOPPERS/JSP ソースコードをå…
269¥æ‰‹ã€è§£å‡ã—、Mico32 MSB インストール・ディレク
270　　トリ下に置く
271
272　C. LatticeMico32 のターゲット依存コード（lm32）をJSPパッケージ内
273 "jsp\config”
274　　というサブディレクトリ下にあることを確認する
275
276　D. JSP パッケージ内
277 "user.txt" 7.3章に記述されているように、GCC などのツール
278　　を導å…
279¥ã—、コンフィグレータをビルドする。完了すると、ファイル "cfg.exe" と
280　　"chk.exe" がディレクトリ“jsp/cfg" 下に生成される。
281　　　なお、Mico32 MSBに組み込まれている Cygwin シェル(Mico32 SDK) はこの目的
282　　には使用しない。
283
284　MSB は下記 URL から無償でダウンロード可能（ライセンスアグリーメントに同意の
285　ボタンをクリックする必
286要がある）
287　・http://www.latticesemi.com/dynamic/index.cfm?fuseaction=view_documents&document_type=65&sloc=01-01-08-11-48
288
289
290 3.2 アプリケーションのビルド例
291　　LatticeECP2 FPGA をターゲットデバイスとするアプリケーション名を"hello_world"
292　とした場合の例についてビルド手順を以下に示す。
293
294 A. 拡張子のみが異なる同名の3つのファイル、hello_world.c、hello_world.h、および
295　　hello_world.cfg を用意する
296
297 B. "/jsp" ディレクトリ下に作業ディレクトリ lm32_hworld（例）を作成し、これら
298　　ファイルをコピーする
299
300 C. Mico32 MSB (SDK)でシェルを開き /jsp/lm32_hworld に移動した後、以下を実行
301　する。Makefile が生成される
302　　> ../configure -C lm32 -S ECP2 -A hello_world
303
304 D. 生成される Makefile 内
305のオブジェクトファイル拡張子名（71 行目）を編集する
306　（任意）
307　　　[å…
308ƒ] OBJEXT=exe
309　　　[新] OBJEXT=elf
310
311 E. 次のコマンドを実行しカーネルを構築する
312　　> make depend
313
314 F. 次のコマンドを実行する。目的とするお婦じぇくとファイル jsp.elf (又は jsp.exe)
315　が生成される
316　　> make
317　　> make jsp.bin
318　（> make; make jsp.bin としても同じ）
319
320 (G. ソースファイルの変更が生じた場合は E, F を繰り返す)
321
322
323 3.3 デバッグ方法
324　　以下にアプリケーションプログラムのデバッグ方法例を示す。
325
326 A. Mico32 SDK シェルを開き、次のコマンドを実行する
327 > TCP2JTAGVC2
328
329 B. Mico32 SDK シェルをもう一つ開き /jsp/lm32_hworld に移動後、次コマンドを実行
330　　して GDB デバッグ環境にå…
331¥ã‚‹
332 > lm32-elf-gdb
333
334 C. GDB にて次のコマンドでターゲットにリンクする
335 (gdb) target remote localhost:1000
336
337 D. 次のコマンドを実行し、イメージをロードする
338 (gdb) load jsp.elf
339　　
340　（3.2 F にて生成したオブジェクトファイル名が jsp.exe の場合は load jsp.exe）
341
342 E. GDB 各コマンドを使用してデバッグする。実行する場合は
343 (gdb) cont
344
345
3464. その他
347
348 4.1 ディレクトリ/ファイル構成
349　　LatticeMico32 プロセッサ依存部、ターゲット依存部の各ファイルの概要は次の
350　通り
351
352 lm32/
353 Makefile.config Makefile の LatticeMico32 依存定義
354 cpu_rename.def カーネルの内
355部識別名のリネーム定義
356 cpu_rename.h カーネルの内
357部識別名のリネーム
358 cpu_unrename.h カーネルの内
359部識別名のリネーム解除
360 cpu_config.h プロセッサ依存部の構成定義
361 cpu_config.c プロセッサ依存部の関数
362 cpu_context.h コンテキスト操作
363 cpu_defs.h プロセッサ依存部のアプリケーション用定義
364 cpu_insn.h 低レベルのプロセッサ操作ルーチン
365 cpu_support.S プロセッサ依存部のサブルーチン
366 makeoffset.c offset.h 生成サポートプログラム
367 tool_defs.h 開発環境依存部のアプリケーション用定義（GNU 開発環境用)
368 tool_config.h 開発環境依存部の構成定義（GNU 開発環境用）
369 start.S スタートアップモジュール
370
371 lm32/ECP2
372 Makefile.config Makefile の LatticeECP2 LatticeMico32/DSP ボード依存定義
373 lm32.h LatticeMico32 の定義
374 lm32.c LatticeMico32 用コード
375 sys_config.h システム依存部の構成定義
376 sys_config.c システム依存部の関数
377 sys_defs.h システム依存部のアプリケーション用定義
378 sys_rename.def カーネルの内
379部識別名のリネーム定義
380 sys_rename.h カーネルの内
381部識別名のリネーム
382 sys_unrename.h カーネルの内
383部識別名のリネーム解除
384 sys_support.S システム依存部のサブルーチン
385 hw_serial.h SIO ドライバ
386 hw_serial.cfg SIO ドライバのコンフィギュレーションファイル
387 hw_timer.h タイマ操作ルーチン
388 lm32elf.ld フラッシュブートで外部 SRAM 実行のリンカスクリプト例
389
390
391 4.2 システム関数
392　サポートする JSP システム関数は以下の通り。C ライブラリは実装
393されていない。
394
395 4.2.1 タスク管理関数
396 CRE_TSK, act_tsk, iact_tsk, can_act, ext_tsk, ter_tsk,
397 chg_pri, get_pri
398
399 4.2.2 タスク依存同期関数
400 stp_tsk, tslp_tsk, wup_tsk, iwup_tsk, can_wup, rel_wai,
401 irel_wai, sus_tsk, rsm_tsk, frsm_tsk, dly_tsk
402
403 4.2.3 タスク例外ハンドリング関数
404 DEF_TEX, ras_tex, iras_tex, dis_tex, ena_tex, sns_tex
405
406 4.2.4 同期および通信関数
407 セマフォ
408 CRE_SEM, sig_sem, isig_sem, wai_sem, pol_sem, twai_sem
409
410 イベントフラグ
411 CRE_FLG, set_flg, iset_flg, clr_flg, wai_flg, pol_flag,
412 twai_flag
413
414 データキュー
415 CRE_DTQ, snd_dtq, psnd_dtq, ipsnd_dtq, tsnd_dtq, fsnd_dtq,
416 ifsnd_dtq, rcv_dtq, prcv_dtq, trcv_dtq
417
418 メイルボックス
419 CRE_MBX, snd_mbx, rcv_mbx, prcv_mbx, trcv_mbx
420
421 4.2.5 メモリプール管理関数
422 固定サイズ・メモリプール
423 CRE_MPF, get_mpf, pget_mpf, tget_mpf, rel_mpf
424
425 4.2.6 時間管理関数
426 システムタイム管理
427 set_tim, get_tim, isig_tim
428
429 サイクリックハンドラー
430 CRE_CYC, sta_cyc, stp_cyc
431
432 4.2.7 システム状æ…
433‹ç®¡ç†é–¢æ•°
434 rot_rdq, irot_rdq, get_tid, iget_tid, loc_cpu, iloc_cpu,
435 unl_cpu, iunl_cpu, dis_dsp, ena_dsp, sns_ctx, sns_loc,
436 sns_dsp, sns_dpn
437
438 4.2.8 割り込み管理関数
439 DEF_INF, dis_int, ena_int, chg_ixx, get_ixx
440
441 4.2.9 システムコンフィグレーション管理関数
442 DEF_EXC, ATT_INI
443
444
445 4.3 サポート
446　バグ等を発見した場合は toppers-users の ML に報告もしくは Mico32 依存部
447　担
448当者
449の以下のメールアドレスに連絡して頂きたい
450
451　　xxxxxx@yyyy.jp
452
453(-- 以上 --)
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.