ＲＸマイコン用、Ｃ＋＋デバイス制御クラスを実装していて、色々と少しづつアップデートしている。

今日の標語：

　　「Ｃ＋＋」を使わない理由が無い！

ＲＸ６２１に内臓されているハードウェアーリソースは豊富なので、まだ、全ては実装出来ていないけど、とりあえず、必要そうな定義は実装してみた。
※十分なテストとかしていないので、バグがあるかもしれないけど・・・
※一番ありがちなのは、アドレス定義ミス。

各ソースコードと機能の対応：
※ルネサスの「RX62Nグループ、RX621グループユーザーズマニュアル　ハードウェア編」を元にしている。

rx62x_system.hpp    システム制御関係の定義（リセット、電圧検出回路、クロック発生、消費電力削減）

rx62x_icu.hpp       ICU（割り込みコントローラー）の定義

rx62x_port.hpp      Ｉ／Ｏポートの定義

rx62x_dmaca.hpp     DMACA（ＤＭＡコントローラー）の定義
rx62x_exdmac.hpp    EXDMAC（ＥＸＤＭＡコントローラー）の定義
rx62x_dtc.hpp       DTC（データトランスファーコントローラー）の定義
rx62x_crc.hpp       CRC の定義

rx62x_mtu.hpp       マルチファンクションタイマユニットの定義

rx62x_i2c.hpp       I2C(RIIC) バスインターフェースの定義
rx62x_i2c_io.hpp    I2C の制御
rx62x_i2c_io.cpp

rx62x_rspi.hpp      RSPI の定義
rx62x_rspi_io.hpp   RSPI の制御
rx62x_rspi_io.cpp

rx62x_cmt.hpp       CMT（コンペアマッチタイマー）の定義
rx62x_cmt_io.hpp    CMT の制御
rx62x_cmt_io.cpp

rx62x_sci.hpp       SCI（シリアルインターフェース）の定義
rx62x_sci_io.hpp    SCI の制御
rx62x_sci_io.cpp

rx62x_rtc.hpp       RTC の定義
rx62x_rtc_io.hpp    RTC の制御

rx62x_s12ad.hpp     S12AD（１２ビットＡ／Ｄコンバーター）の定義
rx62x_ad.hpp        AD（１０ビットＡ／Ｄコンバーター）の定義
rx62x_da.hpp        DA（１０ビットＤ／Ａコンバーター）の定義

全ソースコード

☆テンプレート化してあるので、複数チャネルがあるデバイスは全て同じように扱える。
☆デバイスのテンプレートは、多少工夫してあるので、判りやすく、間違えば大抵エラーとなる。

ＤＭＡＣＡ、４チャネル
ＥＸＤＭＡＣＡ、２チャンネル
Ｉ２Ｃ、２チャンネル
ＲＳＰＩ、２チャンネル
ＣＭＴ、４チャネル
ＳＣＩ、６チャネル、※何故か４チャンネルは無く（０、１、２、３、５、６）
※ＳＣＩは、シリアル入力（ＲｘＤ）に対応するポートを入力に指定する必要がある。

ルネサスがサンプルなどで提供しているデバイスの定義ファイルを捨てて、とりあえず、現状、定義してあるデバイスヘッダーでコンパイル出来るように変更した。
この修正で、必要な部分は、全て C++ で実装されているので、それを使う事が出来る。

fatfs は、ＲＸマイコン依存の部分を新しいデバイステンプレートを使って、Ｃ＋＋でコンパイル出来るように修正した。
※基本的に、えるむさんのコードはそのままになっている。
※サンプルにあったＲＸマイコン用のコードは、Ｃ＋＋デバイス定義用「mmc_rspi.hpp、mmc_rspi.cpp」に修正されている。

プログラムの動作について：
・RxD0、TxD0 にターミナルを接続すると、簡単なシェルが起動する。（１１５２００、８ビット、１ストップビット）
・RTC は外部の I2C に DS1371 を接続する。（ds1371_io.cpp でどのポートを使っているか判る）
※RX621 内臓の RTC は、バッテリーバックアップ出来ないので仕方なく接続・・・
※RX621 内臓の RTC を使う事も出来る、コードは一応用意した。（rx62x_rtc_io.hpp）
※「sd_monitor.cpp」で、どちらを使うか選択出来る。
・VS1063a の接続する場合、ソースコードを確認の事。
・「syscalls.c」で、POSIX のファイル操作（ＳＤメモリーに対して行う）を実装してあり、fopen 系、printf など普通に使う事が出来る。
・「init.c」で静的に宣言しているクラスなどのコンストラクターが呼ばれる。
・「stdc++」ライブラリーをリンクしているので、STL も使える。
・コマンドは、以下

% ls         SD カードのディレクトリーを表示
% cd xxx     カレントディレクトリーを移動
% date       日付、時間を表示、設定も可能
% play xxx   オーディオファイルを再生（現在はポーリングとなっている）
% volume     ボリュームの呼び出しと設定

このフレームワーク？では、C++ で普通にプログラム可能なのだが、iostream は使わない事、メモリを非常に食うので、フラッシュに入らないと思う。
※ C++ だけど、とりあえず、printf を使って欲しい。
※当然ながら、iostream と関連性が強く、インクルードしてあるソースも避ける事。
STL は普通に使えるし、boost も全てでは無いけど使える～（iostream に関連する制限がある点に注意）

リンクに、変な警告が出ているけど、とりあえず無視するしかないが、問題は無さそう～
※このエラーが何故出るのか不明・・・、出ないようにする方法が不明なので、そのままになってる。

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I2C や RSPI のデータ転送を DMA ベースにしたいとか、色々やる事があるけど、その前にお約束の LCD を繋ぎたい～

※バグを発見したり、質問があれば書きこんで～

組み込みでもＣ＋＋と言う事で、最近では、ＲＸマイコンでＣ＋＋０Ｘを使ってソフト開発をしていますが・・

ルネサスなどのサンプルでは、Ｉ／Ｏデバイスの操作は、Ｃ言語で使えるビットフィールドを多用しています。
サンプルに付属のハードウェアーデバイスを定義してあるヘッダー「iodefine_renesas.h」がその典型例です、しかしながら、規約では、１６ビットや３２ビットの定義は処理系依存であったと思います。
又、エンディアンが変わった場合も少なくと gcc では問題あります。
それなのに、このやり方が使われているのは大きな問題だと感じています。

ルネサスが試用版としてダウンロード出来るコンパイラでは問題無いようですが、gcc では問題となります。
※やった事は無いのですが、ルネサスのＣコンパイラで boost が正しくコンパイルできるか不明ですし、Ｃ＋＋１１を使いたいし、ＩＤＥは嫌いだしで、積極的に使いたいとは思えません。
※時間が出来たら、ＲＸ用のＬＬＶＭをポートしたいです。
特に gcc では、最適化が施された場合に、３２ビットでしかアクセス出来ないＩ／Ｏ空間に、バイトでアクセスするようなコードが出てくる場合もあります。
※これはＲＸ用 gcc の問題なのかもしれません。

又、Ｃ＋＋の強みを生かしたコーディングをしたいのもあります、今回ＲＸマイコン用のコードを作る過程で、Ｃ＋＋でＩ／Ｏデバイスを操作するライブラリーを実験、考えてみました。
自分のＣ＋＋スキル以内の事しか出来ませんが、とりあえず、我慢できる程度の物が出来たので紹介します。

まず、どんな感じで書きたいか考えます。
ＲＸマイコンに備わっているＩ／Ｏポートを例に考えてみます。

    device::PORT2::DDR.B3 = 1;　// PORT23 output (/xCS)
    device::PORT2::DDR.B2 = 1;　// PORT22 output (/xDCS/BSYNC)
    device::PORT4::DDR.B7 = 0;　// PORT47 input (DREQ)
    device::PORT4::ICR.B7 = 1;
    device::PORT2::DR.B3 = 1;　// xCS=H
    device::PORT2::DR.B2 = 1;　// xDCS=H

とりあえず、こんな感じでしょうか？
※名前空間は「device」としています。

template <uint32_t base>
struct portx_t {
    typedef io8<base + 0x00> ddr_io;
    struct ddr_t : public ddr_io {
        using ddr_io::operator =;
        using ddr_io::operator ();
        using ddr_io::operator |=;
        using ddr_io::operator &=;

        bits_t<ddr_io, 0, 1>　 B0;
        bits_t<ddr_io, 1, 1>　 B1;
        bits_t<ddr_io, 2, 1>　 B2;
        bits_t<ddr_io, 3, 1>　 B3;
        bits_t<ddr_io, 4, 1>　 B4;
        bits_t<ddr_io, 5, 1>　 B5;
        bits_t<ddr_io, 6, 1>　 B6;
        bits_t<ddr_io, 7, 1>　 B7;
    };
    static ddr_t DDR;
};
typedef portx_t<0x0008c000>　PORT0;
typedef portx_t<0x0008c001>　PORT1;

オペレーターの定義として、「＝」、「（）」、「＆＝」、「｜＝」を定義してあります。

「＝」オペレーターの戻り値をvoidとして値を返さないようにしてあります。
PORT0::DDR = 0xf0;
と代入は出来ますが・・・
uint8_t data = PORT0::DDR;
とは出来ません、代わりに、
uint8_t data = PORT0::DDR();
とする事で値を取得できます。
これには、幾つかの側面があって、Ｉ／Ｏに対する「読み出し」と「書き込み」は同じアドレスであっても全く別の操作だからです。
又、最適化によって起こる問題を回避できると考えています。
※又、「=」オペレーターを無効にする事により、リードオンリーのデバイスを扱えます。（書き込もうとするとコンパイルエラーになります）

さて、バイト操作が出来たので、ビット操作を考えてみます。
※ bits_t の定義がそれに辺り、アクセス開始ビットと、アクセスするビット幅を定義してあります。

template <class T, uint8_t pos, uint8_t len>
struct bits_t {
    static typename T::value_type get() {
        return (T::read() >> pos) & ((1 << len) - 1);
    }
    static void set(typename T::value_type v) {
        typename T::value_type m = ((1 << static_cast(len)) - 1) << pos;
        T::write((T::read() & ~m) | (v << pos));
    }

    void operator = (typename T::value_type v) { set(v); }
    typename T::value_type operator () () { return get(); }
};

テンプレートに渡すＴ型のクラスは、８ビット、１６ビット、３２ビットのアクセス幅により決定します。

    typedef io8<base + 0x00>　ddr_io;
    bits_t<ddr_io, 0, 1>　B0;

※上の例では、io8 クラスを使っています。

io8 はこんな感じです。

template <uint32_t adr>
struct io8 {
    typedef uint8_t value_type;
    static void write(uint8_t data) { wr8_(adr, data); }
    static uint8_t read() { return rd8_(adr); }void operator = (value_type data) const { write(data); }

    value_type operator () () const { return read(); }
    void operator |= (value_type data) const { write(read() | data); }
    void operator &= (value_type data) const { write(read() & data); }
};

実際にハードウェアー上のアドレスにアクセスするのは、以下です。

static inline void wr8_(uint32_t adr, uint8_t data) {
    *reinterpret_cast<volatile uint8_t*>(adr) = data;
}
static inline uint8_t rd8_(uint32_t adr) {
    return *reinterpret_cast<volatile uint8_t*>(adr);
}

まだ冗長な部分がありますが、とりあえずやりたい事は出来ています。

※完全なソースコードは、ＡＫＩ－ＲＸ６２ でＭＰ３再生（ＶＳ１０６３ａ）を参照して下さい。

※参考文献：
C++テンプレートテクニック

追記、修正： 2013,7,21
operator は継承出来ないので、冗長となっていた部分、using 文で、シンプルに書ける事が判った為修正。
※using ってこんな感じで使えるのか・・
※RX のソースアーカイブは、別の作業（RSPIの割り込み化）をしているので、それが終わってから更新します。

追記、修正： 2013,7,25
コンパイルした場合にどのようなアセンブリコードが出てくるか検証しました。

int main(int argc, char** argv)
{
    // ICLK=96MHz, BCLK=48MHz, PCLK=48MHz SDCLK出力,BCLK出力
    device::SYSTEM::SCKCR = 0x00010100;
    device::SYSTEM::MSTPCRA.MSTPA15 = 0;  // B15 (CMT)のストップ状態解除
    device::SYSTEM::MSTPCRB.MSTPB31 = 0;  // B31 (SCI0)のストップ状態解除
    device::PORT3::DDR.B0 = 1;            // PORT3:B0 output
    device::PORT2::ICR.B1 = 1;            // PORT2:B1 input (RXD0)
}

-O2 で最適化した場合のアセンブリコードです。

fff80a64 <_main>:
fff80a64: fb ee 20 00 08         mov.l    #0x80020, r14
fff80a69: f8 ee 00 01 01         mov.l    #0x10100, [r14]
fff80a6e: fb 4e 10 00 08         mov.l    #0x80010, r4
fff80a73: ec 4e                  mov.l    [r4], r14
fff80a75: fb 3e 14 00 08         mov.l    #0x80014, r3
fff80a7a: 77 2e ff 7f ff         and      #0xffff7fff, r14
fff80a7f: e3 4e                  mov.l    r14, [r4]
fff80a81: ec 3e                  mov.l    [r3], r14
fff80a83: fb 4e 03 c0 08         mov.l    #0x8c003, r4
fff80a88: 74 2e ff ff ff 7f      and      #0x7fffffff, r14
fff80a8e: e3 3e                  mov.l    r14, [r3]
fff80a90: cc 43                  mov.b    [r4], r3
fff80a92: fb ee 62 c0 08         mov.l    #0x8c062, r14
fff80a97: 65 13                  or       #1, r3
fff80a99: c3 43                  mov.b    r3, [r4]
fff80a9b: cc e4                  mov.b    [r14], r4
fff80a9d: 66 01                  mov.l    #0, r1
fff80a9f: 65 24                  or       #2, r4
fff80aa1: c3 e4                  mov.b    r4, [r14]
fff80aa3: 02                     rts

及第点でしょうか・・