TOPPERSプロジェクト 設計メモ ルネサス RZ/AおよびGR-PEACHに関するメモ 作成者: 高田広章（名古屋大学） 最終更新: 2016年3月21日 ○メモの位置づけ 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， TOPPERSカーネルをポーティングするにあたって必要となる事項をまとめたもの である． ○目次 ・参考文献 ・RZ/Aとは？ ・RZ/A1チップ依存部 ○参考文献 [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 Rev.2.00 2015.05 r01uh0403jj0200_rz_a1h.pdf [2] RZ/A1Lグループ ユーザーズマニュアル ハードウェア編 Rev.2.00 2015.05 r01uh0437jj0200_rz_a1l.pdf ○RZ/Aシリーズとは？ RZ/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 総称で，現時点で以下の4つのチップがある． ・RZ/A1L ・RZ/A1LU ・RZ/A1M ・RZ/A1H 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 が，搭載するRAM容量や周辺デバイスに違いがある． ○RZ/A1チップ依存部 TOPPERS/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 が出てくると想像し，RZ/A1と称している），その共通部をarch/arm_gcc/rza1 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 きているわけではない． ○コア ・ARM Cortex-A9 MPCore × 1コア（Revision: r3p0） 命令キャッシュ：32KB データキャッシュ：32KB TLBエントリ：128 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 内蔵の割込みコントローラは使用しない プライベートメモリ領域のベースアドレス：0xf0000000 ・内蔵のタイマは実装されている模様だが，割込みをかけることができない ○割込みコントローラ ・コア外に割込みコントローラを搭載 ・ARM PrimeCell Generic Interrupt Controller（PL390） - ARM GICアーキテクチャ仕様 バージョン1に対応 ・割込み優先順位：32レベル設定可能 ・レジスタの番地 | 0xfcfef800 ICR0 割込みコントロールレジスタ0 | 0xfcfef802 ICR1 割込みコントロールレジスタ1 | 0xfcfef804 IRQRR IRQ割込み要求レジスタ 0xe8201000 ICDDCR 分配器制御レジスタ → ディストリビュータ制御レジスタ（GICD_CTLR） …… ※ 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 ※ 割込みアクティブクリアレジスタは無い | 0xe8201d00 ppi_status PPIステータスレジスタ | 0xe8201d04 spi_status0 SPIステータスレジスタ0 | …… | 0xe8201d44 spi_status16 SPIステータスレジスタ16 0xe8201f00 ICDSGIR ソフトウェア生成割込みレジスタ 0xe8202000 ICCICR CPUインタフェース制御レジスタ → CPUインタフェース制御レジスタ（GICC_CTLR） …… 　割込みコントロールレジスタ0（ICR0） - NMI入力レベルの読み出し - NMIエッジセレクトの設定／読み出し - NMI割込み要求の読み出し／クリア 　割込みコントロールレジスタ1（ICR1） - 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 ジ，両エッジの設定／読み出し → 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 　IRQ割込み要求レジスタ（IRQRR） - IRQ7〜IRQ0の割込み要求の読み出し／クリア ・割込み要因と割込みID - NMI割込み … CPUにFIQで通知 - IRQ割込み - 内蔵周辺モジュール割込み - 端子割込み ・IRQ割込みと内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 　ンレジスタ（GICD_ICFGRn）を指定された値に初期化する． → gic_kernel_impl.cにフックを入れることが必要 → 一括して初期化しなくても正しく動いている ○シリアルインタフェース ・RZ/A1は，FIFO内蔵シリアルコミュニケーションインタフェースを持つ RZ/A1H：8ポート RZ/A1L：5ポート ・ポート毎のレジスタ SCSMR シリアルモードレジスタ オフセット：0x00 16ビット SCBRR ビットレートレジスタ オフセット：0x04 8ビット 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 SCFTDR 送信FIFOデータレジスタ オフセット：0x0C 8ビット SCFSR シリアルステータスレジスタ オフセット：0x10 16ビット SCFRDR 受信FIFOデータレジスタ オフセット：0x14 8ビット SCFCR FIFOコントロールレジスタ オフセット：0x18 16ビット SCFDR FIFOデータカウントレジスタ オフセット：0x1C 16ビット SCSPTR シリアルポートレジスタ オフセット：0x20 16ビット SCLSR ラインステータスレジスタ オフセット：0x24 16ビット SCEMR シリアル拡張モードレジスタ オフセット：0x28 16ビット ○OSタイマ ・2チャンネルのOSタイマを持つ - 32ビットタイマ ・2つの動作モード ・P0φで駆動 - P0φは33.33MHz（最大） - 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 周なので，実際には，33.333333…MHzと思われる ・インターバルタイマモード - 一定間隔で割込みを発生させる場合に使用 - 指定値から0までダウンカウント（周期は，指定値+1） - 0から指定値に戻る時に割込みが発生 - 指定値を変更すると，次に戻る時に反映 - すぐに指定値を反映させることも可能 - 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） - 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） ・フリーランニングコンペアモード - 0x00000000から0xffffffffまでカウントアップ - 指定値になったら，割込みが発生 - 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 → 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 ・チャネル毎のレジスタ OSTMnCMP コンペアレジスタ オフセット：0x00 RW 32ビット →「指定値」を設定 OSTMnCNT カウントレジスタ オフセット：0x04 R 32ビット 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 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 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 OSTMnCTL 制御レジスタ オフセット：0x20 RW 8ビット → 動作モードとカウント開始時の割込みの有無を設定 ・33.33…MHzのクロックでうまくいくか？ - タイマが巡回する周期を求める 2^32(= 4,294,967,296)/33.33… = 2^32(= 4,294,967,296)*3/100 = 128,849,018.88μs（約2分） → これを 128,849,019μs と丸めるのは許容範囲 この誤差は，水晶発振子の精度よりも小さい - カウンタ値 * 3 / 100 をμs単位の時刻とすると カウンタ値 μs単位時刻（カウンタ値 * 3 / 100） 0〜33 [34] 0 34〜66 [33] 1 67〜99 [33] 2 100〜133 [34] 3 … … 4294967200〜4294967233 [34] 128,849,016 4294967234〜4294967266 [33] 128,849,017 4294967267〜4294967295 [29] 128,849,018 → 最後だけ間隔が29になる → かつ，long longでの計算が必要 - (x / 4 + x / 4000000000) * 3 / 25 をμs単位の時刻とすると where x = カウンタ値 カウンタ値 μs単位時刻（カウンタ値 * 3 / 100） 0〜35 [36] 0 36〜67 [32] 1 68〜99 [32] 2 100〜135 [36] 3 136〜167 [32] 4 168〜199 [32] 5 … … 3999999900〜3999999935 [36] 119999997 3999999936〜3999999967 [32] 119999998 3999999968〜3999999999 [32] 119999999 4000000000〜4000000031 [32] 120000000 … ここが32になる 4000000032〜4000000063 [32] 120000001 4000000064〜4000000095 [32] 120000002 … … 4294967196〜4294967231 [36] 128849016 4294967232〜4294967263 [32] 128849017 4294967264〜4294967295 [32] 128849018 … 最後も32が維持される ※ 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 - y = (x - z * 999999999) * 3 / 100 + z * 30000000 をμs単位の時刻とすると where x = カウンタ値, z = x / 1000000000 すべての間隔が33か34のいずれかに落ち着く ---------------------------------------------------------------------- #!/usr/bin/env ruby # -*- coding: utf-8 -*- def calc(x) # y = (x / 4 + x / 4000000000) * 3 / 25 z = x / 1000000000 y = (x - z * 999999999) * 3 / 100 + z * 30000000 return(y) end xx = yy = -1 0.upto(200).each do |x| y = calc(x) if (y != yy) if yy >= 0 puts(sprintf("%d - %d [%d] ... %d", xx, x-1, x - xx, yy)) end yy = y xx = x end end xx = yy = -1 3999999800.upto(4000000200).each do |x| y = calc(x) if (y != yy) if yy >= 0 puts(sprintf("%d - %d [%d] ... %d", xx, x-1, x - xx, yy)) end yy = y xx = x end end xl = xx = yy = -1 4294967100.upto(4294967295).each do |x| y = calc(x) if (y != yy) if yy >= 0 puts(sprintf("%d - %d [%d] ... %d", xx, x-1, x - xx, yy)) end yy = y xx = x end xl = x end puts(sprintf("%d - %d [%d] ... %d", xx, xl, xl + 1 - xx, yy)) ---------------------------------------------------------------------- 以上