===================================================================== Nios2プロセッサ依存部 Last Modified: 09 Sep 2008 12:01:04 ===================================================================== ○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 ===================================================================== ターゲット依存部開発者向けの情報 ===================================================================== ○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 */ ===================================================================== バージョン履歴 ===================================================================== 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．