RL78/G13スタートアップルーチンと起動テスト

フラッシュへの書き込みプログラムを先に作ろうと思ったけど、まず、動かしてみない
事には始まらない~

gcc はビルドしてあるので、スタートアップルーチンを作って起動するまでの道を作る。

(1)まず、リンカースクリプトを精査する。

/usr/local/rl78-elf/rl78-elf/lib/rl78.ld

を雛形にして改造すれば良さそうだ~
※標準のリンカースクリプトは、RL78/G13 (Flash:64K / RAM:4K) 仕様のようだ。
このリンカースクリプトを参考に、4つのデバイス用を作成
※オリジナルでは、0x0000 ~ 0x1FFF までは、開発用のブート領域のようで、使わない
ので、それを無効にした。

    .rodata (MAX(__romdatastart + __romdatacopysize, 0x2000)) : {

    .rodata (MAX(__romdatastart + __romdatacopysize, 0x0000)) : {

追記:
この0x2000は、ミラー領域内で、データフラッシュ領域をバイパスするオフセットで、
重要な事が判明、又、128KB、256KB品では、データフラッシュ領域は、倍なので、
オフセットを0x3000にする必要がある・・

※「ミラー領域」の事が良く判ってなかった・・・

また、ハードウェアーベクターセクションに多少の問題がある。

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

通常、ハードウェアーベクターはソフトウェアーからは参照されないので、何もしないと、
最適化で、省かれてしまう・・・

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

そこで、「KEEP」キーワードで囲む必要がある。
※「ivec」(割り込みベクターテーブル)も同じ。

また、各種デバイス用に、ROM、RAM の開始アドレス、長さなど設定して、4つのデバイス用
リンカースクリプトを作成した。

R5F100LCAFB:   32K (0x00000 - 0x07FFF) /  2K (0xFF700 - 0xFFEFF) / 4K (0xF1000 - 0xF1FFF)
R5F100LEAFB:   64K (0x00000 - 0x0FFFF) /  4K (0xFEF00 - 0xFFEFF) / 4K (0xF1000 - 0xF1FFF)
R5F100LGAFB:  128K (0x00000 - 0x1FFFF) / 12K (0xFCF00 - 0xFFEFF) / 8K (0xF1000 - 0xF2FFF)
R5F100LJAFB:  256K (0x00000 - 0x3FFFF) / 20K (0xFAF00 - 0xFFEFF) / 8K (0xF1000 - 0xF2FFF)

RL78/G13リンカースクリプト
※データフラッシュ領域は記述が無いので、何らかの対応を行う必要があると思う。

(2)次にスタートアップルーチン
今までは、独自に、スタックをセットするとか、アセンブラで書いたのだけど、ライブラリー
に含まれる標準のスタートアップオブジェクト「crt0.o」を、objdump でアセンブルソースを
出力して、参考にする方法が確実で簡単な事が判った。

rl78-elf-objdump -h -S crt0.o > crt0.lst

※これなら、まねるだけなので、アセンブラを詳細に理解する必要がほぼ無い。
※最低限の知識は必要だが、手本があれば、非常に簡単だ。
「crt0.o」は、以下の構成のようだ。

・ハードウェアースタックの設定
※スタックの開始アドレスは、リンカースクリプトで指定されたラベルを使う、また、
スタックの深さは、リンカースクリプトで指示する。(通常は、RAM 領域の最後から取る)
・ROM 領域から RAM 領域への転送
※定数などを読み書き可能な変数として設定している場合は、変数はRAM上に配置されるの
で、初期値をコピーしておく必要がある。
・.bss セクションのクリア
・C++ コンストラクター呼び出し
※rl78_run_preinit_array()、rl78_run_init_array()、rl78_run_fini_array()
※C++ では、main が始まる前にコンストラクターを走らせて、初期化しておく必要性がある。
・init 関数呼び出し
・main 関数呼び出し
・exit 関数呼び出し

とりあえず、適等に切り貼りして、「start.s」を作成。
呼び出し部は、「init.c」で実行。
最後に、リセットベクターに、start.sの開始アドレスを指示する必要がある。「vect.c」

const void* vec_[] __attribute__ ((section (".vec"))) = {
    start,
};

これで、全て準備が整った、後は、自分のプログラムをコンパイルして、先に作ったプログラムを
リンクするだけで起動するはず。

-nostartfiles    ----->    標準のスタートファイルを使わない
-T xxxxx    ----->    xxxxx のリンカースクリプトを使う

リンカーオプションでは、以上の二つが重要となる。

(3)LED点滅を書いて、実行してみる・・
以上で、main 関数が実行される準備が整った。
今回、LEDを接続するポートとして、P43を使った。
最初、LEDは点灯したままだったが、無効ループが短すぎたようだ、そこで、以下のように無効
ループの回数を増やした。
※「int」型は16ビットなので、「uint32_t」を使った。

int main(int argc, char* argv[])
{
    device::PM4.B3 = 0;  // output

    bool f = false;
    while(1) {
        for(uint32_t i = 0; i < 100000; ++i) {
	    asm("nop");
        }
        device::P4.B3 = f;
        f = !f;
    }
}

※無効ループ内では、「asm("nop")」を実行する、そうしないと最適化で、ループ自体が無くな
ってしまう。

これで、無事にLEDの点滅まで出来た。

プロジェクト全体のソースコードは、GitHub に全てある、

  cd FIRST_test
  make

で、実行バイナリー、「first_sample.mot」が出来るので、これを、「Flash Programmer」でデバイス
に書き込む。
※書き込み後、リセットが有効になっているので、書き込み機のリセットラインをオフラインにする
必要がある。

IMG_0798s

RL78を始める~ gcc の構築から~

R8C/M120 は確かにコスパが高く、パッケージも手頃で、良いのだけど、RAM容量が少なく、もう少しだけリッチなマイコンが欲しいと思っていたのだった・・・
※メモリーはせめて2Kバイトくらいは欲しい、128×64のビットマップLCDとかを扱う場合、フレームメモリーで1Kバイト消費するし、SDカードでファイルを扱う場合も、バッファ
がある程度必要だし・・

現在の自分の環境では、R8C の上位は、いきなり RX になってしまう、まぁそれはそれで良いのかもしれないけど、RX では高機能過ぎるし、デバイスが少しコスト高なので、AVR 328 くらいのデバイスも扱えれば良いなぁーって思っていた。

R8C/M120 の上位を使えば、もう少し話は早いけど、R8C 系は、既に古いデバイスで、上位のデバイスは割安感が無い、そこで、やはりと言うか、RL78 に落ち着く訳だけど、値段、デバイスの種類、機能など、バランスが良い事に改めて気づく。
ただ、自作で使っている人は少ないのか、製作記時は少ないようだ・・
※パッケージが基本、フラットパッケージのみなので敬遠されているのかもしれない。

何故、ARM を選択しないのかと思うかもしれないが、日本人だからルネサスを使うだけの事で、少し意地になっているかもしれないけど、ルネサスのラインナップは豊富だし、入手性も良く、値段もこなれていて安定している、マニュアルも日本語なので、開発のハードルは低いと感じている。
逆に、「日本人」なのに、何故海外製のマイコンに走るのか、聞いてみたい。
※ AVR は随分使ったけど、マイクロチップに買収されてしまったしなぁ・・

RL78 のラインナップは凄まじく多くて、どれを使うか非常に迷うけど、入手性と値段で、「G13」グループをとりあえず選択してみた。
「秋月電子」で安く購入出来る。

プログラムフラッシュ/RAM/データフラッシュ
・R5F100LCAFB:  32K/ 2K/4K @250円
・R5F100LEAFB:  64K/ 4K/4K @290円
・R5F100LGAFB: 128K/12K/8K @340円
・R5F100LJAFB: 256K/20K/8K @400円
・R5F100LGAFB搭載変換モジュール     @420円

早速、290円、340円を数個購入してみた、後で気がついたけど、340円のデバイスが、変換基板にハンダ付けされたタイプが420円で売られていた、これは安い!
※0.5mmピッチのハンダ付けはコツがいるので、自信の無い人は、モジュールを選べば良いだろう~
IMG_0795s
※変換基板にピンを立てて、ソケット化すると、交換が出来て便利ではあるけど、ソケットのコストが痛いので、このような安いデバイスは、直で、ユニバーサル基板に乗せている。

まず gcc を構築してみた、以前に R8C、RX で行った方法がそのまま使える。
※ gcc-4.9.3 を使った。
詳しい方法は、以下のリンクを参照して欲しい。
My GitHub RL78

次に、フラッシュプログラミング環境を整える。
最初、シリアルポートで簡単に接続出来ると思ったのだが、ドキュメントを読むと、多少の付加回路が必要な事が判った。
RL78 には、プログラミング時の専用端子「TOOL0」があり、「/RESET」のタイミングで、通信を行う事で、プログラミングモードに移行する。
※通常動作では、抵抗を介してプルダウンしておく。

・「ルネサスの参考回路」
リンクの参考回路(タイプB)では、トライステートバッファ(オープンドレインゲートとして利用)と、インバーターを使っている、少し考えて、トライステートをダイオードで置き換え、
インバーターをNチャネルのFETで置き換え、簡易回路を作成してみた。
RL78_FlashProgrammer
※自分が使った部品は、3.3V~5Vの環境に対応している、電圧降下が少ないショットキーダイオードを使ったが、リークの少ない物を使用している。
※/RESET のプルアップ抵抗は、デバイスに直接取り付けてあるので、省く。

※同じような変換回路を既に製作していた~ 「簡易UART書き込み器」

RL78/G13のデバイスは電源が少なくて、配線が楽だ!
・Vss、Vdd、EVss、EVddに0.1uFのパスコンを付け電源に接続する。
・REGCは0.47~1uFのコンデンサでVssに接続する。
※1uFを選択した。

IMG_0796s

とりあえず、「ルネサスの Flash Programmer 」と接続して、認識できる事を確認出来た。
※3.3Vの電源を接続

今回はここまで・・
次は、書き込みプログラムを実装してみようと思う。(MacBook で使いたい!)