source: asp_nios2/trunk/arch/nios2_gcc/prc_user.txt@ 1

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                         Nios2プロセッサ依存部
                                  Last Modified: 09 Sep 2008 12:01:04
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○概要

Nios2プロセッサ依存部（以下，Nios2依存部）は，Altera社のNios2プロセッ
サ をターゲットとしている．サポートしている NiosII エンベデッド・デザ
イン・スイート のバージョンは，8.0sp1 である．これ以降のバージョンに関
しては，プロセッサやコンパイラに大きな変更がなければ，動作させることが
可能である．

Nios2は，ソフトコアプロセッサであるため，コアの構成や周辺回路の構成や
アドレス等を変更することが可能である．Nios2依存部では，プロセッサコア
とタイマ（Avalon Timer）とUART（JTAG UART）のみをサポートしている．ア
ドレス等の設定に関しては，ターゲット依存部で設定する．

○開発環境

カーネルのコンパイルは，NiosII エンベデッド・デザイン・スイート に付属
している，GCC を用いる．動作確認を行なったバージョンは，3.4.6 である．

○コア構成

ASPカーネルは，Nios2 コアの標準の構成で動作する．その他の追加命令（div
やmulti）は使用していない．これらの追加命令を使用する場合は，ターゲッ
ト依存部で適切にコンパイルオプションを設定する必要がある．なお，FPU 
MMU MPU はサポートしていない．

例外に関しては，未定義命令以外の例外を用いる場合（MMUやMPUの追加時等）
は，ターゲット依存部で NIOS2_USE_EXTRA_EXCEPTION を定義すること．

割込み応答時間を高速化したい場合は，カスタム命令として，Interrupt 
Vector Instruction を追加することで高速化可能である．

○周辺回路

ASPカーネルを動作させるためには，周辺回路として，UART（JTAG UART），タ
イマ（Avalon Timer）をそれぞれ1個ずつ必要となる．Avalon Timerの設定は，
Presets は Custom とし、Registers は全て有効とする．また，それぞれ割込
みを使用するように設定する．

○CPU例外ハンドラ番号

CPU例外番号としては，exception レジスタのCAUSEフィールドにセットされる
値を用いる．

○CPU例外フレーム

CPU例外ハンドラの引数に渡す，CPU例外フレームの構成を次に示す．

     内容                  オフセット
 例外番号                       0
 statusレジスタ                 4
 割込み・例外ネストカウント     8
 戻りアドレス                  12
 割込み優先度マスク(ipm)       16

○Trap例外

Trap例外のハンドラは，prc_support.S で，trap_handler として用意してい
る．ディフォルトでは，単にリターンする．

○未登録の例外の発生

未登録の例外が発生した場合は，prc_config.c で定義されている．
default_exc_handler() が呼び出される．default_exc_handler() は，発生し
た例外の，CPU例外フレームの内容を表示した後，target_exit() を呼び出す．

○割り込みハンドラ番号と割込み番号

割込みハンドラ番号(inhno)と割込み番号(intno)は，SOPC Builder で指定し
た，割込み番号を用いる．

○カーネル管理内/外の割込み

Nios2依存部では，カーネル管理外の割込みはサポートしない．

○割込み優先度

CFG_INTに指定可能な割込み優先度としては，-1 から -7 までの値を設定可能
である．

○割込み属性

CFG_INTでサポートしている割込み属性はない．

○未登録の割込み

未登録の割込みが発生した場合は，prc_config.c で定義されている，
default_int_handler() を呼び出す．default_int_handler() は，発生した割
り込みの割込み番号をコンソールに出力した後，target_exit() を呼び出す．

○デバイスアクセス関数

Nios2では，メモリ空間とI/O空間を区別していないが，データキャッシュを有
効とした場合，キャッシュをスルーしてデバイスにアクセスする命令を用いて
デバイスをアクセスする必要がある．そのため，Nios2依存部では，キャッシ
ュをスルーしてアクセスするI/O空間アクセス関数を用意している．

        sil_reb_iop
        sil_wrb_iop
        sil_reh_iop
        sil_wrh_iop
        sil_rew_iop
        sil_wrw_iop

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               ターゲット依存部開発者向けの情報
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○概要

ターゲット依存部では，ペリフェラルのベースアドレスや割込み番号，キャッ
シュ設定等を設定する必要がある．

○割込み応答時間の高速化

割込み応答時間を高速化するためには，Interrupt Vector Instruction をカ
スタム命令として追加して以下のマクロを定義する．

#define NIOS2_USE_INT_VEC_INST       /* Interrupt Vector Instruction を使う */
#define NIOS2_INT_VEC_INST_NO    x   /* 命令番号                            */

○コンパイルオプションとCライブラリ（Makefile.target）

Nios2 にハードウェア除算器等やを追加して，カーネルでこれらを使用するよ
うにコンパイルするためには，COPTSにコンパイルオプションを指定する必要がある．

○未定義命令例外以外の例外のサポート(target_kernel.h)

未定義命令例外以外の例外をサポートする場合は，
NIOS2_USE_EXTRA_EXCEPTION を定義する．

○タイマ関連

●ベースアドレス（target_kernel.h）

#define AVALON_TIM_BASE xxx

●タイマクロック（target_timer.h）

タイマ値の内部表現とミリ秒単位との変換を指定する．

#define TIMER_CLOCK     xxxx

●割込み関連（target_timer.h）

#define INHNO_TIMER     xx       /* 割込みハンドラ番号 */
#define INTNO_TIMER     xx       /* 割込み番号         */
#define INTPRI_TIMER    xx       /* 割込み優先度       */
#define INTATR_TIMER    xx       /* 割込み属性         */

○UART関連

Nios2 依存部の JTAG UART ドライバでは，最大3ポートのUARTをサポートして
いる．

●コンパイル/リンク指定（Makefile.target）

JTAG UART を使用する場合は，Makefile.target で，SYSSVC_COBJS に，
jtag_uart.o を追加する．

SYSSVC_COBJS := $(SYSSVC_COBJS) jtag_uart.o

●ベースアドレス（target_kernel.h）

#define JTAG_UART_PORT1_BASE xxx
#define JTAG_UART_PORT2_BASE xxx
#define JTAG_UART_PORT3_BASE xxx

●割込み番号等（target_serial.h）

#define INHNO_SIO_PORT1   xx   /* 割込みハンドラ番号1 */
#define INTNO_SIO_PORT1   xx   /* 割込み番号1 */
#define INTPRI_SIO_PORT1  xx   /* 割込み優先度1 */
#define INTATR_SIO_PORT1  xx   /* 割込み属性1 */
#define INHNO_SIO_PORT2   xx   /* 割込みハンドラ番号2 */
#define INTNO_SIO_PORT2   xx   /* 割込み番号2 */
#define INTPRI_SIO_PORT2  xx   /* 割込み優先度2 */
#define INTATR_SIO_PORT2  xx   /* 割込み属性2 */
#define INHNO_SIO_PORT3   xx   /* 割込みハンドラ番号3 */
#define INTNO_SIO_PORT3   xx   /* 割込み番号3 */
#define INTPRI_SIO_PORT3  xx   /* 割込み優先度3 */
#define INTATR_SIO_PORT3  xx   /* 割込み属性3 */

●ポート数（target_serial.h）

#define TNUM_PORT         xx

○カーネル低レベル出力用UART関連

Nios2依存部で用いる，カーネル低レベル出力用UARTの定義を行う．用いる 
UART としては，JTAG UART を用い，通常のログ出力と同じポートを使用可能
である．

●ベースアドレス（target_kernel.h）

#define KENEL_LOW_JTAG_UART_BASE  xxx

○リンカスクリプト（Makefile.target）

ターゲット依存部部でリンカスクリプトを用意して，Makefile.target で，
LDSCRIPT に指定する．

○非タスクコンテキスト用のスタックサイズの定義（target_config.h）

非タスクコンテキスト用のスタックサイズを， target_config.h で定義する．
サイズは，4Byte単位で指定する．

#define DEFAULT_ISTKSZ    xxxx

例えば 4KByte を指定する場合は，次のように定義する．

#define DEFAULT_ISTKSZ    (0x1000U/4U)

○sil関連（target_sil.h）

微少時間待ちのための定義を target_sil.h で定義する．値の決定方法は，
porting.txt を参照のこと．

#define SIL_DLY_TIM1    xxx
#define SIL_DLY_TIM2    xxx

○データセクションの初期化（target_kernel.h）

データセクションのLMAとVMAを別のアドレスとして，ROM化をしない場合には，
ターゲット依存部で，NIOS2_OMIT_DATA_INIT を定義する．定義することで，
スタートアップルーチンは，データセクションのROMからRAMへのコピーを行わ
ない．

○キャッシュサイズ（target_kernel.h）

インストラクションキャッシュとデータキャッシュのサイズとラインサイズを
指定する．

#define NIOS2_ICACHE_SIZE       xxx  /* 命令キャッシュサイズ         */
#define NIOS2_ICACHE_LINE_SIZE  xxx  /* 命令キャッシュラインサイズ   */
#define NIOS2_DCACHE_SIZE       xxx  /* データキャッシュサイズ       */
#define NIOS2_DCACHE_LINE_SIZE  xxx  /* データキャッシュラインサイズ */

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                          バージョン履歴
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2009/09/10
 ・非依存部 Release 1.4.0 に対応
 ・SIO割込みハンドラsio_isrの引数の型をintptr_tに変更（jtag_uart.*）
2008/09/09
 ・最初のリリース

以上．