R8Cスタートアップの手順と、Lチカ

さて、R8C用 gcc が出来たのでー、早速、最初の一歩、スタートアップルーチンの実装です~

RX マイコン用 gcc で色々学習したので、今回はかなり楽です。
ただ、R8C のアセンブラは初めてなので、少し苦労しそう・・・

全体の構成としてー

・start.s —> CPU リセット時に開始するルーチン
・init.c —> 初期化関係
・vect.c —> ベクターアドレス関係
・xxx.ld —> リンカースクリプト

この4つの構成になります。


「start.s」

	.text
	.global _reset_start
_reset_start:
	.global	_start
_start:
	/* 割り込みスタック設定 */
	.extern _isp_init
	ldc #_isp_init,isp

	/* ユーザースタック設定 */
	.extern _usp_init
	fset u
	ldc #_usp_init,sp

	/* 割り込み許可 */
	fset i

	.extern _init
	jmp.w _init

	.global _exit
_exit:
	jmp.w	_exit

・「_reset_strat」、「_start」は同一アドレスに向けておきます。
※リンク時、「-nostartfiles」を指定しても、「_start」のシンボルは必要なようです。
・「_isp_init」、「_usp_init」はリンカースクリプトで指定してあります。
※それぞれ、割り込み用スタック、ユーザースタックです、プログラムの性質に合わせて、少ないメモリーのどこにどれくらい配置するか考える必要があります。


「init.c」

int main(int argc, char**argv);

extern short _datainternal;
extern short _datastart;
extern short _dataend;

extern short _bssstart;
extern short _bssend;

extern short _preinit_array_start;
extern short _preinit_array_end;
extern short _init_array_start;
extern short _init_array_end;

int init(void)
{
	// R/W-data セクションのコピー
	{
		short *src = &_datainternal;
		short *dst = &_datastart;
		while(dst < &_dataend) {
			*dst++ = *src++;
		}
	}

	// bss セクションのクリア
	{
		short *dst = &_bssstart;
		while(dst < &_bssend) {
			*dst++ = 0;
		}
	}

	// 静的コンストラクターの実行(C++ )
	{
		short *p = &_preinit_array_start;
		while(p < &_preinit_array_end) {
			void (*prog)(void) = (void *)*p++;
			(*prog)();
		}
	}
	{
		short *p = &_init_array_start;
		while(p < &_init_array_end) {
			void (*prog)(void) = (void *)*p++;
			(*prog)();
		}
	}

	// main の起動
	static int argc = 0;
	static char **argv = 0;
	int ret = main(argc, argv);

	return ret;
}

void __dso_handle(void)
{
}

初期化ルーチンでは、一連の準備をする必要があります。
・メモリーのクリア(通常、bss セクション)
・初期値が設定してあるメモリーにROMエリアからコピー
・静的コンストラクターの実行(C++ の場合のみ必要)
・最後に「main」関数の起動


「vect.c」

#include <stdlib.h>

#define INTERRUPT_FUNC __attribute__ ((interrupt))

extern void reset_start(void);

// 未定義命令
INTERRUPT_FUNC void undef_inst_(void)
{
}

// null interrupt TASK
INTERRUPT_FUNC void null_task_(void)
{
}

// R8C M110AN, M120AN の場合、ポインターは2バイト、ベクターテーブルは4バイト単位のアドレスを想定
const void* fixed_vectors_[] __attribute__ ((section (".vec"))) = {
// 0xFFD8  予約領域 (with OSF2)
	(const void*)0xffff, (const void*)0xffff,
// 0xFFDC  未定義命令 (with ID1)
    undef_inst_, (const void*)0xff00,
// 0xFFE0  オーバーフロー (with ID2)
	null_task_,  (const void*)0xff00,
// 0xFFE4  BRK 命令
	null_task_,  (const void*)0xff00,
// 0xFFE8  アドレス一致 (with ID3)
	null_task_,  (const void*)0xff00,
// 0xFFEC  シングルステップ (with ID4)
	null_task_,  (const void*)0xff00,
// 0xFFF0  ウオッチドッグタイマ、発振停止検出、電圧監視1 (with ID5)  
	null_task_,  (const void*)0xff00,
// 0xFFF4  予約 (with ID6)
	(const void*)0xffff,  (const void*)0xffff,
// 0xFFF8  予約 (with ID7)
	(const void*)0xffff,  (const void*)0xffff,
// 0xFFFC  リセット (with OFS)
	reset_start, (const void*)0xff00,
};

※R8C/M110AN、R8C/M120AN では、ポインターは2バイトです、ですが、ハードウェアーベクターは4バイト構成になっています。
※また、R8Cのアーキテクチャー的には、最大1Mバイトの空間までアクセス出来るので、ベクターは3バイトあれば十分です、最上位バイトは、別の機能(「IDコードチェック機能」、「オプション機能選択」などのレジスター)として使われています、通常0xFFにしておけば良いようです。
※間違って書き換えてしまうと、フラッシュの書き換えが出来なくなる場合があるようなので、注意が必要です


「リンカースクリプト」(抜粋)


MEMORY {
	RAM (w) : ORIGIN = 0x0300, LENGTH = 0x0480
	ROM (r) : ORIGIN = 0x8000, LENGTH = 0x7FD8
	VEC (r) : ORIGIN = 0xFFD8, LENGTH = 40
}
SECTIONS
{
        _usp_init = 0x07E0 - 2;
        _isp_init = 0x0800 - 2;

...

  .rodata : {
    . = ALIGN(2);
    *(.plt)
    KEEP (*(.init))
    KEEP (*(.fini))
    *(.rodata .rodata.* .gnu.linkonce.r.*)
    *(.rodata1)
    *(.eh_frame_hdr)
    KEEP (*(.eh_frame))
    KEEP (*(.gcc_except_table)) *(.gcc_except_table.*)
    . = ALIGN(2);
    PROVIDE(__romdatastart = .); /* IF_ROROM */
  } > ROM

  PROVIDE( __datainternal = ABSOLUTE(LOADADDR(.data)));

...

  .vec : {
    *(.vec)
  } > VEC

...

・リンカースクリプトは、通常 gcc のバージョンによって構造が異なります、今回 gcc-4.7.4 ベースの M32C-elf をビルドしましたが、
m32c-elf/m32c-elf/lib/r8c.ld に基本になるリンカースクリプトがありますので、これを修正して使っています。
※正しい書き方や、意味を完全に理解している訳では無いので、カットアンドトライ的ですが、とりあえず、現状のスクリプトで大丈夫と思います。


「main.cpp」Lチカのプログラムです。

#include "port.hpp"

int main(int argc, char *ragv[])
{
	using namespace device;

	PD1.B0 = 1;

	while(1) {
		for(int i = 0; i < 1000; ++i) P1.B0 = 0;
		for(int i = 0; i < 1000; ++i) P1.B0 = 1;
	}
}

・初期状態の内臓発振器を想定したソフトループとなっています。
・port.hpp がポートのテンプレートクラス定義です。
・Makefile により、自動で、ファイルの従属規則を生成しています。

IMG_0712
IMG_0713

とりあえず、ソースコードは、GitHub にプッシュしてありますので参考にして下さい。
※定義は I/O ポートの部分しか無いので、ちょくちょく更新、及び追加すると思います。

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