日別アーカイブ: 2017年8月18日

ソフトウェアー・エンジニアリング, 電子工作な日々

ＲＸマイコン、ポート、システムクロック、テンプレートの考察

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ちょっと横道にそれて、ソースコードをクリーンアップしている。

開発初期では、あまり深く考えないで、安全確実なシンプルなコードで運転
していたが、もうそろそろ、気になっていた、柔軟性に欠ける部分を更新す
る時期なのかもしれない。

まず、ポート関係、ＲＸマイコンでは、非常に沢山のラインナップがあり、
パッケージによっても使えるポートが変化するので柔軟な創りが要求される。

ただ、全てのＲＸマイコンに対応させる品質にするのは大変だし、自分で使
うデバイスのみ定義を行い、新しいデバイスを使う必要性が生じ場合を考慮
して、「対応できるように」を目標に実装しておく。

とりあえず、カレントのデバイスは、ＲＸ６４Ｍ、ＲＸ２４Ｔなので、それ
らを中心に考える。
※最近は使わなくなった、ＲＸ６２１も（秋月＠９５０）なので、ＣＰはそ
れなりに高いから追加しておくべきかもしれない。

デバイスで異なる典型的なレジスタとして「ＯＤＲ」（オープンドレイン制
御）がある。
ＲＸ６４Ｍ、ＲＸ２４Ｔで以下のようになっている

            P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 PA PB PC PD PE PF PG PJ
RX24T ODR0  o  o  o  o  x  x  x  o  o  o  o  o  x  o  o  -  -  -
      ODR1  x  x  o  x  x  x  x  o  x  o  o  o  x  o  o  -  -  -
RX64M ODR0  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o
      ODR1  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o  o

※o: 有効、x: 無効、-: ポート無し

この事実を踏まえ、ポートのテンプレートを以下のように定義して、

//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//
/*!
    @brief  ポート定義基底クラス（PDR, PODR, PIDR, PMR, PCR, DSCR）
    @param[in]	base	ベースアドレス
    @param[in]	option	オプション
*/
//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++//
template <uint32_t base, class option>
struct port_t : public option {

...

};

ODR の定義は、option クラスとして継承させる事にすると・・

typedef port_t<0x0008C002, odr_oo_t<0x0008C084> > PORT2;
typedef port_t<0x0008C003, odr_oo_t<0x0008C086> > PORT3;
typedef port_t<0x0008C004, odr_oo_t<0x0008C088> > PORT4;
...

※ＲＸ６４Ｍ

...
typedef port_t<0x0008C002, odr_oo_t<0x0008C084> > PORT2;
typedef port_t<0x0008C003, odr_ox_t<0x0008C086> > PORT3;
typedef port_t<0x0008C004, odr_xx_t<0x0008C088> > PORT4;
...

※ＲＸ２４Ｔ
のように最終的な定義とした。

ここで、ODR 定義の option クラスは、

odr_oo_t    --->    ODR0、ODR1 の定義がある
odr_ox_t    --->    ODR0 のみ定義がある
odr_xx_t    --->    ODR0、ODR1 両方の定義が無い

とする。
※「odr_xx_t」は、中身の何も無いテンプレートとなっている。

あと、ポートのビット割り当ては、パッケージのピン数などでも変化があるの
で、今回は見送った（そこまでする必要があるか？）、しかしながら対応する
事は可能。

RX600/port.hpp

次にクロック関係の定義：

本来、特別な理由が無い限り、マイコンを定格より低いクロックで動作させる
事は稀（消費電力など）と思うが、一応定義はスマートに出来るようにしてお
きたい。
※初期のＲＸマイコンでは、ＵＳＢを使う場合、１２ＭＨｚのｎ倍にしか設定
できないので、ＲＸ６２１などでは、１００ＭＨｚまで動作が可能でも、９６
ＭＨｚでしか動かせない制限がある。
※最近のＲＸではＰＬＬの設定範囲や、構成を見直し、なるべく最大のパフォ
ーマンスが出せるような工夫がされている。

（１）外部接続のクリスタルを選べる事
（２）ＰＬＬ動作周波数の選択
（３）内部ペリフェラルのクロック選択

ＲＸマイコンでは、内部のペリファラルをグループ分けしてあり、それに対応
するクロックを個別に供給している。
※専用の分周期を持っている。

以前から、Makefile 内で、コンパイルオプションを利用して、変数定義として、
各モジュールのクロック周波数を定義していた。

-DF_ICLK=80000000 -DF_PCLKA=80000000 -DF_PCLKB=40000000
-DF_PCLKD=40000000 -DF_FCLK=20000000

※しかし、実際の分周非の設定は、適切な値を直接設定していた。

これは、（３）に相当する部分で、シリアルのボーレートや、タイマー周期、
時間待ちループなどの基数として利用してきた。
外部クリスタルの周波数を変更した場合、それに合わせて、適切な値を設定す
る必要があるので、イマイチ柔軟性に欠けるものの、通常は、クリスタルを頻
繁に交換する事も少ないので、特に仕様を変更せずにそのままにした。
※分周比の設定は、一応計算されるが、割り切れないような設定では問題とな
ってしまう。

（２）は、内部ＰＬＬの構成がより柔軟となったもので、ＲＸ６４Ｍなどは、
最大速度は１２０ＭＨｚだが、より広範囲の基底周波数を選択できるように、
内部ＰＬＬは倍の２４０ＭＨｚまで設定可能となっている。
そこで、クロック設定の際に、内部ＰＬＬをどの速度にするかを設定できるよ
うにした。
※ＰＬＬの倍率には、制限があるので、入れた数字がそのまま内部基数になる
訳ではないのだが・・

// 10MHz X-Tal, 80MHz
typedef device::system_io<10000000> SYSTEM_IO;
SYSTEM_IO::setup_system_clock(80000000);

※ＲＸ２４Ｔでは、内部ＰＬＬの最大速度は８０ＭＨｚなので、上記のように
使用する。

RX24T/system_io.hpp