10月 | 2025 | RVF/RC45 blog

ポート・マップ候補機能

C++フレームワークでは、各ペリフェラルを扱う場合、どのポートを選択するかを、簡潔に扱う為に、「ポート・マップ候補機能」を導入しています
今まで、「候補」がどのポートを選択するかを知る為、各ソースコードを参照するようにとアナウンスしていました
それを、少しだけ便利にする為、単純に、候補とポートの関係を表にして、各ＭＰＵのルートにある、README.md ファイルに集約するようにしました
これは、ソースコードの修正とは、異なり、単なるドキュメントの更新なんだけど、分量がかなり多く、又、ピン番号も同時に記入してあるので、それなりに大掛かりな作業でした
ピン番号は、良く使うであろう、パッケージだけに絞り、（例えば、64 ピン、100 ピン、144　ピンなど）全てを網羅している訳では無いのだけど・・・
パッケージとピン番号の正確性は、ミスもあるかと思うので、実際に配線する前に確認が必要です

各ＣＰＵの特徴とリンクなど

現在サポートされ、動作確認済みデバイス：

シリーズ	MinV	MaxV	MHz	コア	FPU	TFU	DFPU	動作確認	rx_prog	リンカーファイル
RX110	1.8	3.6	32	RXv1	－	－	－			R5F51103/4/5
RX111	1.8	3.6	32	RXv1	－	－	－			R5F51115/6/7
RX113	1.8	3.6	32	RXv1	－	－	－			R5F51136/8
RX130	1.8	5.5	32	RXv1	－	－	－			R5F51305/6
RX140	1.8	5.5	48	RXv2	Yes	－	－	〇	〇	R5F51403/5/6
RX13T	2.7	5.5	32	RXv1	Yes	－	－			R5F513T3/5
RX210	1.62	5.5	32	RXv1	－	－	－			R5F52108/B
RX220	1.62	5.5	32	RXv1	－	－	－	〇	〇	R5F52206
RX231	1.8	5.5	54	RXv2	Yes	－	－	〇	〇	R5F52316/7/8
RX23T	2.7	5.5	40	RXv2	Yes	－	－			R5F523T5
RX24T	2.7	5.5	80	RXv2	Yes	－	－	〇	〇	R5F524T8/A
RX24U	2.7	5.5	80	RXv2	Yes	－	－			R5F524UB/E
RX261	1.6	5.5	64	RXv3	Yes	ー	ー			R5F52618
RX26T	2.7	5.5	120	RXv3	Yes	V2	ー	〇	〇	R5F526TF
RX621	2.7	3.6	100	RXv1	Yes	－	－	〇	〇	R5F56218
RX62N	2.7	3.6	100	RXv1	Yes	－	－	〇	〇	R5F562N7/8
RX631	2.7	3.6	100	RXv1	Yes	－	－	〇	〇	R5F5631F
RX63N	2.7	3.6	100	RXv1	Yes	－	－	〇	〇	R5F563NE
RX63T	3.3	5	100	RXv1	Yes	－	－	〇	〇	R5F563T6
RX64M	2.7	3.6	120	RXv2	Yes	－	－	〇	〇	R5F564MF/G/J/L
RX71M	2.7	3.6	240	RXv2	Yes	－	－	〇	〇	R5F571MF/G/J/L
RX651	2.7	3.6	120	RXv2	Yes	－	－	〇	〇	R5F5651E
RX65N	2.7	3.6	120	RXv2	Yes	－	－	〇	〇	R5F565NE
RX66N	2.7	3.6	120	RXv3	Yes	V1	Yes			R5F566ND/N
RX660	2.7	5.5	120	RXv3	Yes	－	－			R5F56609
RX671	2.7	5.5	120	RXv3	Yes	－	－			R5F5671C/E
RX72N	2.7	3.6	240	RXv3	Yes	V1	Yes	〇	△	R5F572ND/N
RX72M	2.7	3.6	240	RXv3	Yes	V1	Yes	△	△	R5F572MD/N
RX66T	2.7	5.5	160	RXv3	Yes	－	－	〇	〇	R5F566TA/E/F/K
RX72T	2.7	5.5	200	RXv3	Yes	V1	－	〇	〇	R5F572TF/K

基本的な候補の使い方など

「候補」は以下のようになっています：

    enum class ORDER : uint8_t {
        BYPASS,         ///< ポートマップの設定をバイパスする場合

        FIRST,          ///< 第１候補
        SECOND,         ///< 第２候補
        THIRD,          ///< 第３候補
        FOURTH,         ///< 第４候補
        FIFTH,          ///< 第５候補
        SIXTH,          ///< 第６候補
        SEVENTH,        ///< 第７候補
        EIGHTH,         ///< 第８候補
        NINTH,          ///< 第９候補
        TENTH,          ///< 第１０候補
        ELEVENTH,       ///< 第１１候補
        TWELVETH,       ///< 第１２候補

        USER,           ///< ユーザー設定

        LOCAL0,         ///< 独自の特殊な設定０
        LOCAL1,         ///< 独自の特殊な設定１
    };

現在、ポート候補は、グループ設定の場合と、単独ポートの場合が混在しています
たとえば、SCI、CAN、RSPI、IICA などはグループ指定、MTU、TPU、GPT、GPTW、QSPI などは単独で指定可能になっています
なので、SCI などで、グループを超えて設定（TXD を FIRST、RXD を SECOND みたいな）事は出来ないです
グループ指定は、複数あるポートを一括して行うものです
一般的に、グループ候補の場合、近接するポートを選んでいるので、通常それで困る場合は無いと思います
急遽、ペリフェラルの機能が必要になり、余っているポートをかき集めたり、改造を最小限にする為に、異なる候補を選択するしか無い場合はあるかと思います
そのような場合は、「USER」設定を使って、独自に設定する必要があります

SCI ポート候補の選択例

例として RX231、LFQFP64 パッケージの場合
SCI5 を使いたい場合

Github RX231 ルート

Port map order / ポートマップ候補

LFQFP64

Peripheral	FIRST	SECOND	THIRD	FOURTH
SCI5 / RXD	PA2 (--)	PA3 (43)	PC2 (32)	PC2 (32)
SCI5 / TXD	PA4 (42)	PA4 (42)	PC3 (31)	PC3 (31)

候補の選択と管理

「Port map order / ポートマップ候補、LFQFP64」の表から、「SCI5 / RXD, SCI5 / TXD」の欄を見ます
実際のハードを吟味して、SECOND の RXD/PA3 (43)、TXD/PA4 (42) が使えそうと判断します
SCI の入出力では、「sci_io.hpp」のテンプレートクラスを使います
以下のコードのように、「SECOND」を指定して、sci_io のテンプレートを typedef して型を定義します
それの実態を定義して、初期化するだけで、使えるようになります
new しても構いませんが、固定されたハードウェアーで、動的にクラスを生成する必要性が無いので、static に宣言します
出来るだけ、new を使わない方法を選択する事が寛容です
static　に宣言すれば、必要なメモリは、C++ コンパイラが適切に領域を設定して配置してくれます
C++ では、static　と宣言しても良いのですが、main 関数があるソースに、無名の名前空間で囲んで定義するのが一般的です
sci_io クラスでは、定義に、受信、送信バッファの型を伴って定義します
バッファは、固定長のリングバッファを使います、「fixed_fifo」テンプレートクラス
以下の例では、それぞれ、512 バイト、256 バイトの大きさで定義しています

#include "common/renesas.hpp"
#include "common/fixed_fifo.hpp"
#include "common/sci_io.hpp"

namespace {
    typedef utils::fixed_fifo<char, 512> RXB;  // RX (受信) バッファの定義
    typedef utils::fixed_fifo<char, 256> TXB;  // TX (送信) バッファの定義
    typedef device::sci_io<device::SCI5, RXB, TXB, device::port_map_order::SECOND> SCI5_IO;

    SCI5_IO sci5_io_;
}

もし、あーやっぱり、「RXD/PA3 (43)、TXD/PA4 (42)」じゃなく、「RXD/PC2 (32)、TXD/PC3 (31)」の方が、都合が良いとなれば
候補を、「SECOND」から「THIRD」にするだけです
他は変更する必要がありません

    typedef device::sci_io<device::SCI5, RXB, TXB, device::port_map_order::THIRD> SCI5_IO;

標準入出力の設定

一般的な gcc を使った、組み込みアプリケーションでは、標準入出力とのインターフェースを設定する必要があります
この C++ フレームワークでは、syscall.c をリンクする事で、インターフェースを有効にする事が出来ます
SCI5 のインスタンスをこの標準入出力と繋げる場合、以下のように定義します

extern "C" {

    // syscalls.c から呼ばれる、標準出力（stdout, stderr）
    void sci_putch(char ch)
    {
        sci5_io_.putch(ch);
    }

    void sci_puts(const char* str)
    {
        sci5_io_.puts(str);
    }

    // syscalls.c から呼ばれる、標準入力（stdin）
    char sci_getch(void)
    {
        return sci5_io_.getch();
    }

    uint16_t sci_length()
    {
        return sci5_io_.recv_length();
    }
}

この定義で、SCI5 での入出力は、標準入出力とリンクされます
printf や scanf などで入出力を行えます
C++ では、C 言語の関数は使わないので、format クラス、input クラスの用意があります

初期化

SCI の初期化は簡単で、ボーレート、割り込みレベル、プロトコルを選択するだけです

// 起動時、１度行って、マスタークロックをブーストして下さい
    SYSTEM_IO::boost_master_clock();

    {  // SCI の開始
        constexpr uint32_t baud = 115200;  // ボーレート（任意の整数値を指定可能）
        static_assert(SCI5_IO::probe_baud(baud), "Failed baud rate accuracy test");  // 許容誤差（3%）を超える場合、コンパイルエラー
        auto intr = device::ICU::LEVEL::_2;     // 割り込みレベル（NONE を指定すると、ポーリング動作になる）
        if(!sci5_io_.start(baud, intr)) {  // 標準では、８ビット、１ストップビットを自動選択
            halt_();
        }
// 通信プロトコルを設定する場合は、通信プロトコルのタイプを指定する事が出来る。
// sci_io.hpp PROTOCOL enum class のタイプを参照
//      sci_.start(baud, intr, SCI::PROTOCOL::B8_E_1S);
    }

これで、入出力が行える準備が整います
後は、標準入出力を使って、データ通信を行います

    {  // SCI の設定レポート表示
        utils::format("SCI5 PCLK: %u [Hz]\n") % SCI5_IO::sci_type::PCLK;
        utils::format("SCI5 Baud rate (set): %u [BPS]\n") % sci5_io_.get_baud_rate();
        float rate = 1.0f - static_cast<float>(sci5_io_.get_baud_rate()) / sci5_io_.get_baud_rate(true);
        rate *= 100.0f;
        utils::format("  Baud rate (real): %u (%3.2f [%%])\n") % sci5_io_.get_baud_rate(true) % rate;
        utils::format("  SEMR_BRME: %s\n") % utils::str::get_bool_text(SCI5_IO::sci_type::SEMR_BRME);
        utils::format("  SEMR_BGDM: %s\n") % utils::str::get_bool_text(SCI5_IO::sci_type::SEMR_BGDM);
    }

独自ポート設定（ORDER::USER）

以下の例は、候補として「USER」を行う場合の方法です
SCI5: TXD/PA3, RXD/PC3 を利用する例です
この設定は、初期化 (sci5io.start) を行う前に設定する必要があります（初期化時に、設定された関数が呼ばれます）
又、C++ のランタイムをリンクする必要があります（Makefile に supc++ ライブラリを追加してください）
独自設定の場合、特別なレジスター郡へのアクセスがあるので、独自関数が呼ばれる前に、書き込み保護が解除された状態になっています

    typedef device::sci_io<device::SCI5, RXB, TXB, device::port_map_order::USER> SCI5_IO;

        device::port_map::set_user_func( [=](device::peripheral per, bool ena) {
            // SCI5: TXD/PA3, RXD/PC3 の場合
            using namespace device;

            // セレクターのビット列は、MPC の解説を参照して下さい
            uint8_t sel = ena ? 0b0'1010 : 0;
            MPC::PA3PFS.PSEL = sel;
            PORTA::PMR.B3 = ena;
            MPC::PC3PFS.PSEL = sel;
            PORTC::PMR.B3 = ena;

            return true;
        }
        );

Makefile への C++ ランタイムライブラリの追加：

USER_LIBS   =   supc++

この例ではラムダ式を使って簡潔に行っています
詳しくは、「std::function　ラムダ式」などで検索して、使い方を参照して下さい
これらのサンプルは、「SCI_sample/main.cpp」に具体的なコードが示されていますので参考にしてください
ポートの機能設定は、ハードウェアーマニュアルの MPC の解説を参照して下さい
MPC に、機能を設定するビット列には特別な意味があります、間違えると、正しく動作しません
ポートの独自設定は、設定を合格とする為「true」で戻る必要があります

まとめ

今回の更新は、ドキュメントの追加程度ですが、github に色々な情報を集約するのに都合が良いものでした
マークダウンの表は、そこそこ見やすいものなので、多少利便性が向上したものと思います
又、ポートマップの仕組み、具体的な独自設定の方法などをさらに詳しく示しました

RVF/RC45 blog

月別アーカイブ: 2025年10月

RXマイコン、ポート・マップ・ピン情報を追加

ポート・マップ候補機能

各ＣＰＵの特徴とリンクなど

基本的な候補の使い方など

SCI ポート候補の選択例

Port map order / ポートマップ候補

LFQFP64

候補の選択と管理

標準入出力の設定

初期化

独自ポート設定（ORDER::USER）

まとめ

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