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2 TOPPERSプロジェクト 設計メモ
3 ルネサス RZ/AおよびGR-PEACHに関するメモ
4
5 作成者
6: 高田広章（名古屋大学）
7 最終更新: 2016年3月21日
8
9○メモの位置づけ
10
11このメモは，ルネサス RZ/Aと，それを用いたボードであるGR-PEACHに関して，
12TOPPERSカーネルをポーティングするにあたって必
13要となる事項
14をまとめたもの
15である．
16
17○目次
18
19・参考文献
20・RZ/Aとは？
21・RZ/A1チップ依存部
22
23○参考文献
24
25[1] RZ/A1Hグループ，RZ/A1Mグループ ユーザーズマニュアル ハードウェア編
26Rev.2.00 2015.05
27r01uh0403jj0200_rz_a1h.pdf
28
29[2] RZ/A1Lグループ ユーザーズマニュアル ハードウェア編
30Rev.2.00 2015.05
31r01uh0437jj0200_rz_a1l.pdf
32
33○RZ/Aシリーズとは？
34
35RZ/Aシリーズとは，ARM Cortex-A9コアを搭載したルネサスの一連のマイコンの
36総称で，現時点で以下の4つのチップがある．
37
38・RZ/A1L
39・RZ/A1LU
40・RZ/A1M
41・RZ/A1H
42
43これらはいずれも，動作周波数400MHzのARM Cortex-A9コアを1つ搭載している
44が，搭載するRAM容量や周辺デバイスに違いがある．
45
46○RZ/A1チップ依存部
47
48TOPPERS/ASP3カーネルでは，上の4つのチップをRZ/A1と総称し（今後，RZ/A2x
49が出てくると想像し，RZ/A1と称している），そのå…
50±é€šéƒ¨ã‚’arch/arm_gcc/rza1
51ディレクトリに置くことにする．ただし，現時点で4つのチップすべてに対応で
52きているわけではない．
53
54○コア
55
56・ARM Cortex-A9 MPCore × 1コア（Revision: r3p0）
57 命令キャッシュ：32KB
58 データキャッシュ：32KB
59 TLBエントリ：128
60 Jazelle，メディアプロセッシングエンジン，FPU，PTMインタフェース
61 内
62蔵の割込みコントローラは使用しない
63 プライベートメモリ領域のベースアドレス：0xf0000000
64
65・内
66蔵のタイマは実装
67されている模様だが，割込みをかけることができない
68
69○割込みコントローラ
70
71・コア外に割込みコントローラを搭載
72・ARM PrimeCell Generic Interrupt Controller（PL390）
73 - ARM GICアーキテクチャ仕様 バージョン1に対応
74・割込み優å…
75ˆé †ä½ï¼š32レベル設定可能
76
77・レジスタの番地
78| 0xfcfef800 ICR0 割込みコントロールレジスタ0
79| 0xfcfef802 ICR1 割込みコントロールレジスタ1
80| 0xfcfef804 IRQRR IRQ割込み要求レジスタ
81
82 0xe8201000 ICDDCR 分é…
83å™¨åˆ¶å¾¡ãƒ¬ã‚¸ã‚¹ã‚¿
84 → ディストリビュータ制御レジスタ（GICD_CTLR）
85 ……
86 ※ 割込みアクティブセットレジスタは，割込みアクティブビットレジスタ
87 ※ 割込みアクティブクリアレジスタは無い
88| 0xe8201d00 ppi_status PPIステータスレジスタ
89| 0xe8201d04 spi_status0 SPIステータスレジスタ0
90| ……
91| 0xe8201d44 spi_status16 SPIステータスレジスタ16
92 0xe8201f00 ICDSGIR ソフトウェア生成割込みレジスタ
93
94 0xe8202000 ICCICR CPUインタフェース制御レジスタ
95 → CPUインタフェース制御レジスタ（GICC_CTLR）
96 ……
97
98　割込みコントロールレジスタ0（ICR0）
99 - NMIå…
100¥åŠ›ãƒ¬ãƒ™ãƒ«ã®èª­ã¿å‡ºã—
101 - NMIエッジセレクトの設定／読み出し
102 - NMI割込み要求の読み出し／クリア
103
104　割込みコントロールレジスタ1（ICR1）
105 - IRQ7〜IRQ0に対して，ローレベル，立ち下がりエッジ，立ち上がりエッ
106 ジ，両エッジの設定／読み出し
107 → IRQ割込みトリガ設定はこのレジスタで行い，GIC側はレベルに設定する
108
109　IRQ割込み要求レジスタ（IRQRR）
110 - IRQ7〜IRQ0の割込み要求の読み出し／クリア
111
112・割込み要因と割込みID
113 - NMI割込み … CPUにFIQで通知
114 - IRQ割込み
115 - 内
116蔵周辺モジュール割込み
117 - 端子割込み
118
119・IRQ割込みと内
120蔵周辺モジュール割込みに対して，割込みコンフィギュレーショ
121　ンレジスタ（GICD_ICFGRn）を指定された値に初期化する．
122 → gic_kernel_impl.cにフックをå…
123¥ã‚Œã‚‹ã“とが必
124要
125 → 一括して初期化しなくても正しく動いている
126
127○シリアルインタフェース
128
129・RZ/A1は，FIFO内
130蔵シリアルコミュニケーションインタフェースを持つ
131 RZ/A1H：8ポート
132 RZ/A1L：5ポート
133
134・ポート毎のレジスタ
135 SCSMR シリアルモードレジスタ オフセット：0x00 16ビット
136 SCBRR ビットレートレジスタ オフセット：0x04 8ビット
137 SCSCR シリアルコントロールレジスタ オフセット：0x08 16ビット
138 SCFTDR 送信FIFOデータレジスタ オフセット：0x0C 8ビット
139 SCFSR シリアルステータスレジスタ オフセット：0x10 16ビット
140 SCFRDR 受信FIFOデータレジスタ オフセット：0x14 8ビット
141 SCFCR FIFOコントロールレジスタ オフセット：0x18 16ビット
142 SCFDR FIFOデータカウントレジスタ オフセット：0x1C 16ビット
143 SCSPTR シリアルポートレジスタ オフセット：0x20 16ビット
144 SCLSR ラインステータスレジスタ オフセット：0x24 16ビット
145 SCEMR シリアル拡張モードレジスタ オフセット：0x28 16ビット
146
147○OSタイマ
148
149・2チャンネルのOSタイマを持つ
150 - 32ビットタイマ
151・2つの動作モード
152・P0φで駆動
153 - P0φは33.33MHz（最大）
154 - ユーザーズマニュアルには33.33MHzと表記されているが，400MHzの12分
155 周なので，実際には，33.333333…MHzと思われる
156
157・インターバルタイマモード
158 - 一定間隔で割込みを発生させる場合に使用
159 - 指定値から0までダウンカウント（周期は，指定値+1）
160 - 0から指定値に戻る時に割込みが発生
161
162 - 指定値を変更すると，次に戻る時に反映
163 - すぐに指定値を反映させることも可能
164
165 - カウント開始時に割込みを発生させる機能がある（使途が不明）
166 - 0になった後にカウントを止めるモードはない（ワンショットはできない）
167
168・フリーランニングコンペアモード
169 - 0x00000000から0xffffffffまでカウントアップ
170 - 指定値になったら，割込みが発生
171
172 - 指定値の設定時に，指定値を過ぎていた場合の対策が課題
173 → 読み込んで，指定値を過ぎていたら，GICを操作して割込み要求を出す
174
175・チャネル毎のレジスタ
176 OSTMnCMP コンペアレジスタ オフセット：0x00 RW 32ビット
177 →「指定値」を設定
178 OSTMnCNT カウントレジスタ オフセット：0x04 R 32ビット
179 OSTMnTE カウントイネーブルステータスレジスタ 0x10 R 8ビット
180 OSTMnTS カウント開始トリガレジスタ オフセット：0x14 W 8ビット
181 OSTMnTT カウント停止トリガレジスタ オフセット：0x18 W 8ビット
182 OSTMnCTL 制御レジスタ オフセット：0x20 RW 8ビット
183 → 動作モードとカウント開始時の割込みの有無を設定
184
185・33.33…MHzのクロックでうまくいくか？
186 - タイマが巡回する周期を求める
187 2^32(= 4,294,967,296)/33.33…
188 = 2^32(= 4,294,967,296)*3/100
189 = 128,849,018.88μs（約2分）
190 → これを 128,849,019μs と丸めるのは許容範囲
191 この誤差は，水晶発振子の精度よりも小さい
192
193 - カウンタ値 * 3 / 100 をμs単位の時刻とすると
194
195 カウンタ値 μs単位時刻（カウンタ値 * 3 / 100）
196 0〜33 [34] 0
197 34〜66 [33] 1
198 67〜99 [33] 2
199 100〜133 [34] 3
200 … …
201 4294967200〜4294967233 [34] 128,849,016
202 4294967234〜4294967266 [33] 128,849,017
203 4294967267〜4294967295 [29] 128,849,018
204 → 最後だけ間隔が29になる
205 → かつ，long longでの計算が必
206要
207
208 - (x / 4 + x / 4000000000) * 3 / 25 をμs単位の時刻とすると
209 where x = カウンタ値
210 カウンタ値 μs単位時刻（カウンタ値 * 3 / 100）
211 0〜35 [36] 0
212 36〜67 [32] 1
213 68〜99 [32] 2
214 100〜135 [36] 3
215 136〜167 [32] 4
216 168〜199 [32] 5
217 … …
218 3999999900〜3999999935 [36] 119999997
219 3999999936〜3999999967 [32] 119999998
220 3999999968〜3999999999 [32] 119999999
221 4000000000〜4000000031 [32] 120000000 … ここが32になる
222 4000000032〜4000000063 [32] 120000001
223 4000000064〜4000000095 [32] 120000002
224 … …
225 4294967196〜4294967231 [36] 128849016
226 4294967232〜4294967263 [32] 128849017
227 4294967264〜4294967295 [32] 128849018 … 最後も32が維持される
228 ※ 32と36の間でばらつくのは，4で割っているのでやむをえない
229
230 - y = (x - z * 999999999) * 3 / 100 + z * 30000000 をμs単位の時刻とすると
231 where x = カウンタ値, z = x / 1000000000
232 すべての間隔が33か34のいずれかに落ち着く
233
234----------------------------------------------------------------------
235#!/usr/bin/env ruby
236# -*- coding: utf-8 -*-
237
238def calc(x)
239# y = (x / 4 + x / 4000000000) * 3 / 25
240 z = x / 1000000000
241 y = (x - z * 999999999) * 3 / 100 + z * 30000000
242 return(y)
243end
244
245xx = yy = -1
2460.upto(200).each do |x|
247 y = calc(x)
248 if (y != yy)
249 if yy >= 0
250 puts(sprintf("%d - %d [%d] ... %d", xx, x-1, x - xx, yy))
251 end
252 yy = y
253 xx = x
254 end
255end
256
257xx = yy = -1
2583999999800.upto(4000000200).each do |x|
259 y = calc(x)
260 if (y != yy)
261 if yy >= 0
262 puts(sprintf("%d - %d [%d] ... %d", xx, x-1, x - xx, yy))
263 end
264 yy = y
265 xx = x
266 end
267end
268
269xl = xx = yy = -1
2704294967100.upto(4294967295).each do |x|
271 y = calc(x)
272 if (y != yy)
273 if yy >= 0
274 puts(sprintf("%d - %d [%d] ... %d", xx, x-1, x - xx, yy))
275 end
276 yy = y
277 xx = x
278 end
279 xl = x
280end
281puts(sprintf("%d - %d [%d] ... %d", xx, xl, xl + 1 - xx, yy))
282----------------------------------------------------------------------
283
284以上
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