TOPPERS/ASP - PIC32MX版 その１０

前回からの続きです。

このテーマを最初からご覧になる場合はこちらからどうぞ。

サンプルプロジェクトの説明

このページ（TOPPERS/ASPのビルドからデバッグまで～サンプルプロジェクトで遊ぼう）を参照してください。

PIC32MX版カーネルについて

以下、このカーネルにおける備考です。

●割り込み優先度

このカーネルでは、-1（優先度最低）から-7（優先度最高）の7段階の優先度設定が可能です。

PIC32MXは、実は64段階までの割り込み優先度をサポートしています。

でも…そんなに要らんでしょ？

ということで、私の実装では7段階までに抑えています。

7段階の根拠は、元祖TOPPERS/ASPの「m68k」版と合わせただけで深い意味はありません。

実用レベルでは十分かと…。

●割り込み番号の指定方法

このマイコンは、割り込み番号と、割り込みベクタ番号が一致しないタイプです。

ちょっと小さいので、クリックしてご覧いただきたいのですが、以下は、データシートからの一覧表です。

割り込み番号を意味する「IRQ#」と、割り込みベクタ番号を意味する「Vector#」の不一致がお分かりいただけるかと。

例えば、デバッグシリアルの割り込み設定例を見てみましょう。

「..\target\1_2_5_starterlit_gcc\target_serial.h」において、以下のように定義しています。

1. ...
2. /*
3.  * SIOの割込み番号，優先度，属性の定義
4.  */
5. #define INTNO_SIO_RX INT_SOURCE_USART_1_RECEIVE
6. #define INTNO_SIO_TX INT_SOURCE_USART_1_TRANSMIT
7. #define INHNO_SIO _UART_1_VECTOR
8. #define INTPRI_SIO -6       /* 割込み優先度 */
9. #define INTATR_SIO TA_NULL  /* 割込み属性 */
10. ...

この定義において、シリアル通信の受信割り込みの割り込み番号が「INT_SOURCE_USART_1_RECEIVE」、送信割り込みの割り込み番号が「INT_SOURCE_USART_1_TRANSMIT」、更に両方の割り込みのベクタ番号は「_UART_1_VECTOR」と設定されていることが分かります。

この設定は「make depend」実行時に「..\target\1_2_5_starterlit_gcc\target_serial.cfg」によってコンフィグレータに渡されます。

では「INT_SOURCE_USART_1_RECEIVE」や「INT_SOURCE_USART_1_TRANSMIT」の実際の割り込み番号の値がどこに定義されているのか？

分かりにくい場所にあるのですが、今回の評価ボード「PIC32MX1/2/5 Starter Kit」に搭載されているマイコンの型番が「PIC32MX570F512L」ですので、「..\arch\pic32mx_gcc\framework\peripheral\int\processor\int_p32mx570f512l.h」の中の以下の記述にあります。

1. ...
2. typedef enum {
3.     INT_SOURCE_TIMER_CORE = 0,
4.     INT_SOURCE_SOFTWARE_0 = 1,
5.     INT_SOURCE_SOFTWARE_1 = 2,
6.     INT_SOURCE_EXTERNAL_0 = 3,
7.     INT_SOURCE_TIMER_1 = 4,
8.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_1_ERROR = 5,
9.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_1 = 6,
10.     INT_SOURCE_OUTPUT_COMPARE_1 = 7,
11.     INT_SOURCE_EXTERNAL_1 = 8,
12.     INT_SOURCE_TIMER_2 = 9,
13.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_2_ERROR = 10,
14.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_2 = 11,
15.     INT_SOURCE_OUTPUT_COMPARE_2 = 12,
16.     INT_SOURCE_EXTERNAL_2 = 13,
17.     INT_SOURCE_TIMER_3 = 14,
18.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_3_ERROR = 15,
19.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_3 = 16,
20.     INT_SOURCE_OUTPUT_COMPARE_3 = 17,
21.     INT_SOURCE_EXTERNAL_3 = 18,
22.     INT_SOURCE_TIMER_4 = 19,
23.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_4_ERROR = 20,
24.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_4 = 21,
25.     INT_SOURCE_OUTPUT_COMPARE_4 = 22,
26.     INT_SOURCE_EXTERNAL_4 = 23,
27.     INT_SOURCE_TIMER_5 = 24,
28.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_5_ERROR = 25,
29.     INT_SOURCE_INPUT_CAPTURE_5 = 26,
30.     INT_SOURCE_OUTPUT_COMPARE_5 = 27,
31.     INT_SOURCE_ADC_1 = 28,
32.     INT_SOURCE_SPI_1_ERROR = 35,
33.     INT_SOURCE_SPI_1_RECEIVE = 36,
34.     INT_SOURCE_SPI_1_TRANSMIT = 37,
35.     INT_SOURCE_USART_1_ERROR = 38,
36.     INT_SOURCE_USART_1_RECEIVE = 39,
37.     INT_SOURCE_USART_1_TRANSMIT = 40,
38.     INT_SOURCE_I2C_1_BUS = 41,
39.     INT_SOURCE_I2C_1_ERROR = 41,
40.     INT_SOURCE_I2C_1_SLAVE = 42,
41.     INT_SOURCE_I2C_1_MASTER = 43,
42.     INT_SOURCE_CHANGE_NOTICE_A = 44,
43.     INT_SOURCE_CHANGE_NOTICE_B = 45,
44.     INT_SOURCE_CHANGE_NOTICE_C = 46,
45.     INT_SOURCE_CHANGE_NOTICE_D = 47,
46.     INT_SOURCE_CHANGE_NOTICE_E = 48,
47.     INT_SOURCE_CHANGE_NOTICE_F = 49,
48.     INT_SOURCE_CHANGE_NOTICE_G = 50,
49.     INT_SOURCE_PARALLEL_PORT = 51,
50.     INT_SOURCE_PARALLEL_PORT_ERROR = 52,
51.     INT_SOURCE_COMPARATOR_1 = 32,
52.     INT_SOURCE_COMPARATOR_2 = 33,
53.     INT_SOURCE_USB_1 = 34,
54.     INT_SOURCE_DMA_0 = 72,
55.     INT_SOURCE_DMA_1 = 73,
56.     INT_SOURCE_DMA_2 = 74,
57.     INT_SOURCE_DMA_3 = 75,
58.     INT_SOURCE_SPI_2_ERROR = 53,
59.     INT_SOURCE_SPI_2_RECEIVE = 54,
60.     INT_SOURCE_SPI_2_TRANSMIT = 55,
61.     INT_SOURCE_USART_2_ERROR = 56,
62.     INT_SOURCE_USART_2_RECEIVE = 57,
63.     INT_SOURCE_USART_2_TRANSMIT = 58,
64.     INT_SOURCE_I2C_2_BUS = 59,
65.     INT_SOURCE_I2C_2_ERROR = 59,
66.     INT_SOURCE_I2C_2_SLAVE = 60,
67.     INT_SOURCE_I2C_2_MASTER = 61,
68.     INT_SOURCE_CAN_1 = 77,
69.     INT_SOURCE_SPI_3_ERROR = 78,
70.     INT_SOURCE_SPI_3_RECEIVE = 79,
71.     INT_SOURCE_SPI_3_TRANSMIT = 80,
72.     INT_SOURCE_USART_3_ERROR = 62,
73.     INT_SOURCE_USART_3_RECEIVE = 63,
74.     INT_SOURCE_USART_3_TRANSMIT = 64,
75.     INT_SOURCE_SPI_4_ERROR = 81,
76.     INT_SOURCE_SPI_4_RECEIVE = 82,
77.     INT_SOURCE_SPI_4_TRANSMIT = 83,
78.     INT_SOURCE_USART_4_ERROR = 65,
79.     INT_SOURCE_USART_4_RECEIVE = 66,
80.     INT_SOURCE_USART_4_TRANSMIT = 67,
81.     INT_SOURCE_USART_5_ERROR = 68,
82.     INT_SOURCE_USART_5_RECEIVE = 69,
83.     INT_SOURCE_USART_5_TRANSMIT = 70,
84.     INT_SOURCE_CLOCK_MONITOR = 29,
85.     INT_SOURCE_RTCC = 30,
86.     INT_SOURCE_FLASH_CONTROL = 31,
87.     INT_SOURCE_COMPARATOR_3 = 76,
88.     INT_SOURCE_CTMU = 71
89. } INT_SOURCE;
90. ...

これによると「INT_SOURCE_USART_1_RECEIVE」は「39」、「INT_SOURCE_USART_1_TRANSMIT」は「40」となっています。

上記のデータシートからの表と照らし合わせてください。

一致しますよね？

次に、割り込みのベクタ番号についてですが、割り込み番号と同様、「..\arch\pic32mx_gcc\framework\peripheral\int\processor\int_p32mx570f512l.h」の中の以下の記述にあります。

1. ...
2. typedef enum {
3.     INT_VECTOR_CT = _CORE_TIMER_VECTOR,
4.     INT_VECTOR_CS0 = _CORE_SOFTWARE_0_VECTOR,
5.     INT_VECTOR_CS1 = _CORE_SOFTWARE_1_VECTOR,
6.     INT_VECTOR_INT0 = _EXTERNAL_0_VECTOR,
7.     INT_VECTOR_T1 = _TIMER_1_VECTOR,
8.     INT_VECTOR_IC1 = _INPUT_CAPTURE_1_VECTOR,
9.     INT_VECTOR_IC1_ERROR = _INPUT_CAPTURE_1_VECTOR,
10.     INT_VECTOR_OC1 = _OUTPUT_COMPARE_1_VECTOR,
11.     INT_VECTOR_INT1 = _EXTERNAL_1_VECTOR,
12.     INT_VECTOR_T2 = _TIMER_2_VECTOR,
13.     INT_VECTOR_IC2 = _INPUT_CAPTURE_2_VECTOR,
14.     INT_VECTOR_IC2_ERROR = _INPUT_CAPTURE_2_VECTOR,
15.     INT_VECTOR_OC2 = _OUTPUT_COMPARE_2_VECTOR,
16.     INT_VECTOR_INT2 = _EXTERNAL_2_VECTOR,
17.     INT_VECTOR_T3 = _TIMER_3_VECTOR,
18.     INT_VECTOR_IC3 = _INPUT_CAPTURE_3_VECTOR,
19.     INT_VECTOR_IC3_ERROR = _INPUT_CAPTURE_3_VECTOR,
20.     INT_VECTOR_OC3 = _OUTPUT_COMPARE_3_VECTOR,
21.     INT_VECTOR_INT3 = _EXTERNAL_3_VECTOR,
22.     INT_VECTOR_T4 = _TIMER_4_VECTOR,
23.     INT_VECTOR_IC4 = _INPUT_CAPTURE_4_VECTOR,
24.     INT_VECTOR_IC4_ERROR = _INPUT_CAPTURE_4_VECTOR,
25.     INT_VECTOR_OC4 = _OUTPUT_COMPARE_4_VECTOR,
26.     INT_VECTOR_INT4 = _EXTERNAL_4_VECTOR,
27.     INT_VECTOR_T5 = _TIMER_5_VECTOR,
28.     INT_VECTOR_IC5 = _INPUT_CAPTURE_5_VECTOR,
29.     INT_VECTOR_IC5_ERROR = _INPUT_CAPTURE_5_VECTOR,
30.     INT_VECTOR_OC5 = _OUTPUT_COMPARE_5_VECTOR,
31.     INT_VECTOR_SPI1_FAULT = _SPI_1_VECTOR,
32.     INT_VECTOR_SPI1_RX = _SPI_1_VECTOR,
33.     INT_VECTOR_SPI1_TX = _SPI_1_VECTOR,
34.     INT_VECTOR_UART1_FAULT = _UART_1_VECTOR,
35.     INT_VECTOR_UART1_RX = _UART_1_VECTOR,
36.     INT_VECTOR_UART1_TX = _UART_1_VECTOR,
37.     INT_VECTOR_I2C1_BUS = _I2C_1_VECTOR,
38.     INT_VECTOR_I2C1_SLAVE = _I2C_1_VECTOR,
39.     INT_VECTOR_I2C1_MASTER = _I2C_1_VECTOR,
40.     INT_VECTOR_SPI2_FAULT = _SPI_2_VECTOR,
41.     INT_VECTOR_SPI2_RX = _SPI_2_VECTOR,
42.     INT_VECTOR_SPI2_TX = _SPI_2_VECTOR,
43.     INT_VECTOR_UART2_FAULT = _UART_2_VECTOR,
44.     INT_VECTOR_UART2_RX = _UART_2_VECTOR,
45.     INT_VECTOR_UART2_TX = _UART_2_VECTOR,
46.     INT_VECTOR_I2C2_BUS = _I2C_2_VECTOR,
47.     INT_VECTOR_I2C2_SLAVE = _I2C_2_VECTOR,
48.     INT_VECTOR_I2C2_MASTER = _I2C_2_VECTOR,
49.     INT_VECTOR_SPI3_FAULT = _SPI_3_VECTOR,
50.     INT_VECTOR_SPI3_RX = _SPI_3_VECTOR,
51.     INT_VECTOR_SPI3_TX = _SPI_3_VECTOR,
52.     INT_VECTOR_UART3_FAULT = _UART_3_VECTOR,
53.     INT_VECTOR_UART3_RX = _UART_3_VECTOR,
54.     INT_VECTOR_UART3_TX = _UART_3_VECTOR,
55.     INT_VECTOR_SPI4_FAULT = _SPI_4_VECTOR,
56.     INT_VECTOR_SPI4_RX = _SPI_4_VECTOR,
57.     INT_VECTOR_SPI4_TX = _SPI_4_VECTOR,
58.     INT_VECTOR_UART4_FAULT = _UART_4_VECTOR,
59.     INT_VECTOR_UART4_RX = _UART_4_VECTOR,
60.     INT_VECTOR_UART4_TX = _UART_4_VECTOR,
61.     INT_VECTOR_UART5_FAULT = _UART_5_VECTOR,
62.     INT_VECTOR_UART5_RX = _UART_5_VECTOR,
63.     INT_VECTOR_UART5_TX = _UART_5_VECTOR,
64.     INT_VECTOR_CHANGE_NOTICE_A = _CHANGE_NOTICE_VECTOR,
65.     INT_VECTOR_CHANGE_NOTICE_B = _CHANGE_NOTICE_VECTOR,
66.     INT_VECTOR_CHANGE_NOTICE_C = _CHANGE_NOTICE_VECTOR,
67.     INT_VECTOR_CHANGE_NOTICE_D = _CHANGE_NOTICE_VECTOR,
68.     INT_VECTOR_CHANGE_NOTICE_E = _CHANGE_NOTICE_VECTOR,
69.     INT_VECTOR_CHANGE_NOTICE_F = _CHANGE_NOTICE_VECTOR,
70.     INT_VECTOR_CHANGE_NOTICE_G = _CHANGE_NOTICE_VECTOR,
71.     INT_VECTOR_PMP = _PMP_VECTOR,
72.     INT_VECTOR_PMP_ERROR = _PMP_VECTOR,
73.     INT_VECTOR_USB1 = _USB_1_VECTOR,
74.     INT_VECTOR_RTCC = _RTCC_VECTOR,
75.     INT_VECTOR_FLASH = _FCE_VECTOR,
76.     INT_VECTOR_SPI1 = _SPI_1_VECTOR,
77.     INT_VECTOR_UART1 = _UART_1_VECTOR,
78.     INT_VECTOR_SPI3 = _SPI_3_VECTOR,
79.     INT_VECTOR_I2C1 = _I2C_1_VECTOR,
80.     INT_VECTOR_CN = _CHANGE_NOTICE_VECTOR,
81.     INT_VECTOR_AD1 = _ADC_VECTOR,
82.     INT_VECTOR_CMP1 = _COMPARATOR_1_VECTOR,
83.     INT_VECTOR_CMP2 = _COMPARATOR_2_VECTOR,
84.     INT_VECTOR_CMP3 = _COMPARATOR_3_VECTOR,
85.     INT_VECTOR_UART3 = _UART_3_VECTOR,
86.     INT_VECTOR_SPI2 = _SPI_2_VECTOR,
87.     INT_VECTOR_UART2 = _UART_2_VECTOR,
88.     INT_VECTOR_SPI4 = _SPI_4_VECTOR,
89.     INT_VECTOR_I2C2 = _I2C_2_VECTOR,
90.     INT_VECTOR_FSCM = _FAIL_SAFE_MONITOR_VECTOR,
91.     INT_VECTOR_CTMU = _CTMU_VECTOR,
92.     INT_VECTOR_DMA0 = _DMA_0_VECTOR,
93.     INT_VECTOR_DMA1 = _DMA_1_VECTOR,
94.     INT_VECTOR_DMA2 = _DMA_2_VECTOR,
95.     INT_VECTOR_DMA3 = _DMA_3_VECTOR,
96.     INT_VECTOR_FCE = _FCE_VECTOR,
97.     INT_VECTOR_CAN1 = _CAN_1_VECTOR,
98.     INT_VECTOR_UART4 = _UART_4_VECTOR,
99.     INT_VECTOR_UART5 = _UART_5_VECTOR
100. } INT_VECTOR;
101. ...

これによると「INT_VECTOR_UART1_RX」や「INT_VECTOR_UART1_TX」は共に「_UART_1_VECTOR」という同じ値の割り込みベクタ番号に定義されています。

今回の場合、「..\target\1_2_5_starterlit_gcc\target_serial.h」において、割り込みベクタ番号を「INT_VECTOR_UART1_RX」や「INT_VECTOR_UART1_TX」とは書かずに「_UART_1_VECTOR」と直に記述しましたが、どちらでも結果は同じです。

ちなみに「_UART_1_VECTOR」の実際の割り込みベクタ番号の値は、これまた分かりにくい場所に…。

このブログの記述通り開発環境を作っていただいた場合は、

「C:\Program Files\Microchip\xc32\v4.30\pic32mx\include\proc\PIC32MX\p32mx570f512l.h」の中の以下の記述にあります。

ここはもう、ツールチェーンのディレクトリですよね。

1. ...
2. /* Vector Numbers */
3. #define _CORE_TIMER_VECTOR 0
4. #define _CORE_SOFTWARE_0_VECTOR 1
5. #define _CORE_SOFTWARE_1_VECTOR 2
6. #define _EXTERNAL_0_VECTOR 3
7. #define _TIMER_1_VECTOR 4
8. #define _INPUT_CAPTURE_1_VECTOR 5
9. #define _OUTPUT_COMPARE_1_VECTOR 6
10. #define _EXTERNAL_1_VECTOR 7
11. #define _TIMER_2_VECTOR 8
12. #define _INPUT_CAPTURE_2_VECTOR 9
13. #define _OUTPUT_COMPARE_2_VECTOR 10
14. #define _EXTERNAL_2_VECTOR 11
15. #define _TIMER_3_VECTOR 12
16. #define _INPUT_CAPTURE_3_VECTOR 13
17. #define _OUTPUT_COMPARE_3_VECTOR 14
18. #define _EXTERNAL_3_VECTOR 15
19. #define _TIMER_4_VECTOR 16
20. #define _INPUT_CAPTURE_4_VECTOR 17
21. #define _OUTPUT_COMPARE_4_VECTOR 18
22. #define _EXTERNAL_4_VECTOR 19
23. #define _TIMER_5_VECTOR 20
24. #define _INPUT_CAPTURE_5_VECTOR 21
25. #define _OUTPUT_COMPARE_5_VECTOR 22
26. #define _ADC_VECTOR 23
27. #define _FAIL_SAFE_MONITOR_VECTOR 24
28. #define _RTCC_VECTOR 25
29. #define _FCE_VECTOR 26
30. #define _COMPARATOR_1_VECTOR 27
31. #define _COMPARATOR_2_VECTOR 28
32. #define _USB_1_VECTOR 29
33. #define _SPI_1_VECTOR 30
34. #define _UART_1_VECTOR 31
35. #define _I2C_1_VECTOR 32
36. #define _CHANGE_NOTICE_VECTOR 33
37. #define _PMP_VECTOR 34
38. #define _SPI_2_VECTOR 35
39. #define _UART_2_VECTOR 36
40. #define _I2C_2_VECTOR 37
41. #define _UART_3_VECTOR 38
42. #define _UART_4_VECTOR 39
43. #define _UART_5_VECTOR 40
44. #define _CTMU_VECTOR 41
45. #define _DMA_0_VECTOR 42
46. #define _DMA_1_VECTOR 43
47. #define _DMA_2_VECTOR 44
48. #define _DMA_3_VECTOR 45
49. #define _COMPARATOR_3_VECTOR 46
50. #define _CAN_1_VECTOR 47
51. #define _SPI_3_VECTOR 48
52. #define _SPI_4_VECTOR 49
53. ...

これによると「_UART_1_VECTOR」は「31」となっています。

こちらも、上記のデータシートからの表と一致しますね！

このように、もし新たな割り込みを実装する場合には、割り込みの設定は割り込み番号と割り込みベクタ番号をそれぞれ調べて設定するようにしてください。

面倒だけども…。

●例外ハンドラ

例外ハンドラは、以下の表のものが使用できます。

今回のサンプルプロジェクトでターミナルから「z」や「Z」を入力して起こる例外は、13番の「Trap exception」例外です。

この設定は「..\arch\pic32mx_gcc\prc_test.h」の以下の記述で設定されています。

1. ...
2. #define CPUEXC1                    13        /* ゼロ除算例外 */
3. #define RAISE_CPU_EXCEPTION        syslog(LOG_NOTICE, "zerodiv = %d", 10 / 0)
4. ...

ご覧の通り「Trap exception」は、ゼロ除算を行った結果引き起こされるものです。

小文字の「z」と大文字の「Z」の違いは、CPU例外が小文字の場合はカーネル管轄内で、大文字の場合はカーネル管轄外でそれぞれ実行されるということだけです。

各CPU例外の詳細については、PIC32MXのデータシートを熟読していただく必要がありますが、これらが引き起こされた時点で致命的な状況が多く、デバッグでの用途以外、あまり使い道はないでしょう。

●一部サービスコールは未対応

性能評価用システム時刻取得のための「get_utm()」サービスコールは未実装です。

ライセンスについて

このカーネルは「TOPPERSライセンス」で配布しております。

無償ですが、使用に関しては自己責任です。

万が一、このカーネルを商用利用する方は、このリンク先の条項に従ってください。

さて、今回はPIC32MXを取り上げてみました。

「PIC32」と呼べるものは、今回の「MX」他にも「MM」、「MC」、「MK」や「MZ」などがラインナップされています。

これらの「M系」は、全てMIPSアーキテクチャです。

しかし、先ごろ「C系」のPIC32が発表されました。

「CM」、「CX」や「CZ」などです。

https://www.microchip.com/en-us/products/microcontrollers-and-microprocessors/32-bit-mcus

重要なことは、これらの「C系」PIC32が、遂にARMアーキテクチャになってしまったことです！

う～ん、ARM化の波が遂にここまでも。

世の中何でもかんでもARM一辺倒になって、ホントにいいんでしょうかね？

まあ、プログラマーとしては仕事の面では楽になりますが、趣味の面では退屈だし、寂しく思うのです…。

だいたい、同じARMアーキテクチャで各社しのぎを削っても、横一線で尖った特徴もなくなるので、製品のウリをアピールするのが難しくなると思うのですが。

私は、こういうピーキーなマイコンの方が好きだなぁ…。

そのARMも、いずれは今ホットな「RISC-V」に置き換わってしまうのか？

諸行無常、盛者必衰…。

注目して見ていきましょう！

＜終わり＞

「pcDuino3」でYocto Project その２

前回からの続きです。

「VMware Workstation Player」のインストール

さて「Yocto Project」で「pcDuino3」のための最新のディストリビューションを作るのはいいとして、まずはLinuxが動作する環境が必要です。

「Yocto Project」は、Linux上で動くフレームワークだからです。

LinuxはLinuxで作らなければなりません。

もし、余ったパソコンをお持ちなら、そこにLinuxをインストールしましょう。

この場合、今回の記事に書かれている内容は飛ばしてしまって構いません。

とはいえ「Yocto Project」を動作させるためには、相当なスペックのパソコンが必要です。

なにせ「Yocto Project」で一つのLinuxディストリビューションを作成する過程で、物凄く多くのソフトウェアのダウンロード、ビルド、コピーを繰り返し行いますので、すべて終わるまでには膨大な時間がかかります。

（場合によっては、丸一日とか…。）

したがって、パソコンが速いほど作業効率は上がります。

しかし、そんなにスペックの高いパソコンって、そうそう余ってませんよね。

懐も寂しいですし…。

そこで、今、Windowsでお使いのパソコン上でLinux環境を再現するために「VMware Workstation Player」を使いましょう。

この「VMware Workstation Player」は、Windowsの中に仮想のパソコンを作ってくれるアプリケーションです。

そうして作られた仮想のパソコンの中にLinuxをインストールして「Yocto Project」を動かそう…という目論見です。

まずは、ダウンロードから。

以下のWebページにアクセスしてください。

そして、以下の通り「VWware Workstation Player」というリンクをクリックします。

https://www.vmware.com/jp/products/workstation-player/workstation-player-evaluation.html

ちなみに「VMware Workstation Player」は、非商用利用であれば無償です。

商用利用であれば有償であり、その場合は「VMware Workstation Pro」という製品名になります。

今回は、無償の「VMware Workstation Player」を使用する場合を説明しています。

新しく開いたページで「無償ダウンロード」というボタンをクリックします。

次に、新しく開いたページで「GO TO DOWNLOADS」という表示をクリックします。

更に、新しく開いたページで「VMware Workstation 17.x.x Player for Windows 64-bit Operating Systems」の欄の右側、「DOWNLOAD NOW」というボタンをクリックします。

やっとこさ、ダウンロードが開始されるはずです。

「VMware-player-full-17.x.x-xxxxxxxx.exe」みたいな名前のファイルのダウンロードが終了したら、これをダブルクリックします。

インストーラーが起動します…が！、以下のような表示が現れることがあるかもしれません。

なにやら分からぬが…ここは従っておいたほうが無難でしょう。

この表示が出た場合は「はい」ボタンをクリックして、パソコンを再起動しましょう。

これだからWindowsは…。

パソコンの再起動後は、再度「VMware-player-full-17.x.x-xxxxxxxx.exe」をダブルクリックして、インストールを再開しましょう。

インストーラーが立ち上がります。

以下の表示に切り替わったら準備完了。

ここは「次へ」ボタンをクリックです。

はいはい同意同意…って、適当に受け流してはダメですね。

しっかり確認して「使用許諾契約書に同意します」のチェックボックスを有効にしてから「次へ」ボタンをクリック。

以下のような表示が出た場合は、迷わず「Windows Hypervisor Platform(WHP)の自動インストール」のチェックを有効にしましょう。

説明文中にある「Hyper-V」というのは、今インストールしようとしている「VMware Workstation Player」と同じく、Windowsの中に仮想のパソコンを作ってくれる機能で、ある時期からWindowsに標準で実装されるようになりました。

ですが、そのままだと「VMware Workstation Player」とケンカになります。

ですので「Hyper-V」と「VMware Workstation Player」との仲介をするWHPというソフトウェア（ていうかAPI）を自動的にインストールしますか？…というのがこの説明文の大雑把な内容です。

チェックボックスを有効にしてから「次へ」ボタンをクリックします。

これ以降は、しばらく「次へ」ボタンを連打～！

個人的には、タダで使わせてもらっているのだから、せめて協力くらいは～と思います。

個人の判断で良いと思います。

ようやくインストールが始まります。

結構時間はかかりますが、以下の表示が出ればインストールは終了です。

「完了」ボタンをクリックしてインストーラーを閉じましょう。

さて、インストールされた「VMware Workstation Player」を試しに起動させてみましょう。

デスクトップに追加されたアイコンをダブルクリックすると、まずは以下のようなダイアログが…。

無償で使います、サーセン…ってなわけで「続行」ボタンをクリック。

「完了」ボタンをクリックしましょう。

お世話になります！

以下のような表示が出たら「VMware Workstation Player」のインストールと起動は成功です。

お疲れ様でした～。

さて、今日はここまで。

次回は、この「VMware Workstation Player」で仮想のパソコンを作り、そこにLinuxをインストールするまでやっていきましょうか。

＜続く＞

「pcDuino3」でYocto Project その１

組み込みLinuxの学習

突然ですが、長年勤めた現職を今年いっぱいで退職し、転職することになりました！

転職先はIoT関連のメーカーで、今までと同様、組み込みエンジニアとしてお仕事をさせていただくことになりました。

お話を伺っていると、新しい職場では、RTOSを使用したベアメタルな機器に加え、組み込みLinuxのお仕事も多いとのこと。

私自身、今まで、このブログで取り上げているようなRTOSを使用した機器の開発がメインでしたが、実は組み込みLinuxを使用した機器の開発経験もあります。

ただし、数年のブランクが空いています。

人間、使わない知識はどんどん忘れていきますし（歳のせいとも言う）、時間の流れが速いLinuxなどのオープンソースの世界においては、この数年のブランクが命取り！

転職後に即戦力となれるように、今一度（現在の）組み込みLinuxを学習してみたいと思いました。

「pcDuino3」とは？

米国LinkSprite社の「pcDuino3」というARMのシングルボード・コンピュータです。

組み込みLinuxを学ぶ（…というより思い出す）ためには、ターゲットを弄りながら進めていくのが一番。

というわけで、かつて組み込みLinuxでの開発を行っていた時に買ったまま放置していたコイツを引っ張り出してきました。

秋月電子商会さんでは、まだ取り扱っています。

ディスコン（製造中止）ですが、在庫は潤沢のようです。

発売は2014年とのことで、もう10年近く昔の製品です。

しかし、1GHzで動作する「ARM Cortex-A7」のデュアルコアというスペックは、組み込み機器として考えた場合は、まだまだ十分使える性能です。

ちなみに、CPUは中国製の激安SoC「Allwinner A20」です。

一時期は、民生の格安タブレットなどで相当数使われていたとか…。

この手のLinuxが動作するようなシングルボード・コンピュータでは、なんといっても「Raspberry Pi」シリーズが有名ですよね。

一方で、この「pcDuino」シリーズの最大の特徴は、有名な学習用マイコンボードである「Arduino」と同じピン配のピンソケットを実装していることでしょう。

ハードウェアも作るような人は、この「Arduino」用のユニバーサルボードや、ピンソケットの入手性が良いので、オリジナルのシールドが作りやすく、電子工作好きの方々からは好評だったようです。

私も仕事で試作品を作るときには「Arduino」をよく使いますし、オリジナルのシールドを作るために、こういったパーツは使い慣れています。

ただし、既存の「Arduino」用のシールドがそのまま使えるか？というと、そこまでの互換性はないようです。

第一、電源が違います（「pcDuino」は3.3Vのみ）ので、既存のシールドは接続しないように注意してください。

さて、この「pcDuino3」を使用して「Node.js」をインストールして「TypeScript」などを使って、IoTゲートウェイのようなものを作ろうと思いました。

いわゆる今風のナウい組み込みLinuxの使い方ですよね～。

そこで、気になるのはデフォルトでインストールされているLinuxのバージョンです。

前述のように、10年近く昔の製品。

あまり古いバージョンのLinuxディストリビューションだと、最新のアプリケーションが動きません。

確認のために、数年ぶりに「pcDuino3」に電源を投入しました。

HDMIコネクタをLCDに繋いで、操作のためのキーボードやマウスをUSBのAコネクタに接続します。

（USBのAコネクタは一つしかありませんから、キーボードとマウスを同時に使用する場合は、USBハブを使いましょう。）

最後に、USBのMicro-Bコネクタから電源を供給してあげれば準備完了です。

しばらくすると、デスクトップが立ち上がります。

「pcDuino3」には、マイクロSDカードのスロットを搭載しています。

しかし、今はこのスロットにはマイクロSDカードが入っていませんので、OSは内蔵のNANDフラッシュから起動しています。

アプリケーションは、最小限ですが「Chromium」を搭載しているのはスゴい。

そうそう、こんな感じだったなぁ…。

ターミナルを開いて各種バーションを確認します。

以下のように入力します。

$ uname -a

カーネルは「3.4.79」！

やはり相当古い…。

今や「6.x.x」とかの時代ですから。

ディストリビューションは「Ubuntu」ですか。

念のため、ディストリビューションの詳細を確認します。

以下のように入力してみます。

$ lsb_release -a

Linaroによる「12.07」ですか。

Ubuntuなので「apt install」コマンドでアプリケーションの追加は可能ですが、カーネルもディストリビューションも古いですね。

これでは、最新の開発環境を使った開発は難しいかもしれません。

さて、どうしたものか…。

そこで「Yocto Project」です！！

「Yocto Project」とは？

詳しくは、こちらを参照してください。

要するに、カスタムのLinuxディストリビューションを作れてしまうフレームワークです。

Linuxディストリビューションを作るには、Linuxの3種の神器「ブートローダ」、「カーネル」、「rootファイルシステム」が必要です。

昔は、これらのそれぞれソースコードを入手して、コンパイラを準備して、ビルドして…という作業が必要でした。

特に「rootファイルシステム」なんかは、ソフトウェアの数が膨大なので、大変な労力を要します。

しかも、それぞれを関連付けるための設定ファイルの作成やら、変更やらで、やっと終わったと思ったらカーネルパニックを起こして起動しなかったりで、もう…やってられるかっ！！…の繰り返しです。

二度とやりたくないです。

そのような煩雑な作業すべてを簡単にやってくれるツールとして「Yocto Project」が登場しました。

他にも、同様の思想のフレームワークには「Buildroot」というものが存在します。

この手のフレームワークでは「Yocto Project」と「Buildroot」が、二大勢力ですが…

●細かいカスタマイズが可能だが、使うのが難しい「Yocto Project」

●使うのが簡単だけど、細かいカスタマイズが難しい「Buildroot」

という、アベコベの関係にあります。

しかしながら、紆余曲折あって現在は「Yocto Project」がスタンダードです。

組み込みエンジニアにとって、今や「Yocto Project」を扱うことは必須であるといっても過言ではありません。

この「Yocto Project」を使って「pcDuino3」用の最新のカーネルを含むディストリビューションを作ろう！と思います。

IoTゲートウェイを作ろうとしているので、最悪GUIは要りませんが、最低限のセキュリティの担保と、最新の開発環境が使えるだけのディストリビューションを目指したいと思います。

次回から、早速「Yocto Project」による開発環境を揃えていきます。

＜続く＞…といいですけどね、ボードも古いし、色々忘れちゃってるから…。

＜続く＞

TOPPERS/ASP - Arduino UNO R4版 その１

TOPPERS/ASP - Arduino UNO R4版 概要

皆様おなじみの「Arduino」。

お財布に優しく、比較的入手がしやすいマイコンボードとして大人気です。

さて、この「Arduino」はローエンドのものからハイエンドのものまで多くのバリエーションがあります。

以前、コチラの記事でご紹介した「Arduino Mega2560」は比較的ハイエンドの型番でした。

しかし、一般的に「Arduino」といえば「Arduino UNO」を指すことが多いです。

最もスタンダードな型番と言えるでしょう。

更にこの「Arduino UNO」にも新旧いくつかのバリエーションが存在します。

そして、2023年に入ってから、長らく販売されていた「Arduino UNO R3」に代わり、その次世代モデル「Arduino UNO R4」が発表されました。

では、この「R3」と「R4」では、どのような違いがあるのでしょうか？

以下の表にまとめてみました。

Arduino UNO	R3	R4
CPU	Microchip(AVR) ATmega328P	Renesas RA4M1 Arm cortex-M4
ビット数	8bit	32bit
動作クロック	16MHz	48MHz
ROM	32kB	256kB
RAM	2kB	32kB

このように、全ての面で「R4」が「R3」を大幅に上回るスペックへアップグレードされ、もはや別物と言っても過言ではありません。

もっとも大きな違いは、CPUのアーキテクチャが変更されたことです。

Microchip社の「AVR」独自アーキテクチャから、遂に「ARM」アーキテクチャへの進化を果たしました。

これによって、従来の8ビットから32ビットのCPUに強化されたため、数値上の動作クロックは3倍でも、それ以上の処理速度の向上が期待できます。

それでいて、お値段はそのまま！

これは、かなり魅力的なマイコンボードと言えそうです。

RAMも32kBへ大幅に増量され、RTOSを十分搭載可能な容量となりました。

そこで今回は、この「Arduino UNO R4」に「μITRON4.0」準拠のRTOS（リアルタイムOS）であるTOPPERS/ASPを移植してみました。

移植といっても、今回はいつもみたいにディスパッチャなどをアセンブラでガリガリ書いたりはしていません。

今回扱うマイコンはARMアーキテクチャですから、公式のARM版を「Renesas RA4M1」マイコン用にモディファイしただけです。

だから、とても品質が良いでしょう！

私が書いたのと比べて…。

TOPPERS/ASP - Arduino UNO R4版の注意事項

このカーネルを使った時点で、ArduinoはArduinoでなくなります。

当然、便利なArduinoIDEや、それに付随する豊富なライブラリは使用できなくなります。

そのような向きには、TOPPERS/ASPカーネルで動作しながらArduinoのライブラリを使えるような「TOPPERS/R2CA」（凄い！）という実装も存在します。

この場合はターゲットが「Arduino UNO R4」ではなく、同じくARMコアの「Arduino M0」になりますが、極めて有意義な実装です。

一方、このブログでご紹介する「TOPPERS/ASP Arduino UNO R4版」は、Arduinoの枠にとらわれず、単純に「Arduino UNO R4」を安価なマイコンボードとして使用したい方を対象としています。

ハードウェアだけ便利に使わせてもらおう！…という目的ですね。

必要なもの

まずは、今回のターゲットとなる「Arduino UNO R4」です。

秋月電子商会さんでも販売しています。

お値段、3,000円ちょっと！

次に、デバッガです。

今回は「E2 emulator Lite」というRenesas製のデバッガを使用しました。

というのも「Arduino UNO R4」には、Renesas製のARMマイコンが搭載されているので、一番スマートかなぁ…と思って。

同じく秋月電子商会さんで買うと、10,000円でお釣りが出ちゃうくらいですね。

これでなくても、ローエンドのARMマイコンで標準的なデバッグインターフェースである「SWD」に対応しているものなら、もっと安価なものでも使用できるかもしれません。

このブログでは「E2 emulator Lite」を使用した例を説明します。

ダウンロード／GitHub

ソースコードの入手は、こちらからどうぞ。

とは言っても、このソースコードをダウンロード、もしくは「git clone」しても、絶対にビルドが通りません。

このソースコードは未完成です。

なぜなら、Renesas社のドライバを後から付け加える必要があるんです。

そのRenesas社のドライバのライセンスの条項が理解に難しく、公開、および再配布しない方が無難と判断したためです。

ですので、今後この記事では、それらのソースコードの入手方法やコピーする場所などを事細かに書いていくつもりです。

ちょっとだけ面倒です。

ごめんなさい…。

ビルドは、まだしないでくださいね～。

（あと、動かしながら記事書いてる過程でバグなんかが見つかるかもしれないので、ダウンロードは後の方が良いかも…。）

さて、次回から開発環境の構築をやっていきましょう。

<続く>

TOPPERS/ASP - PIC32MX版 その９

前回からの続きです。

このテーマを最初からご覧になる場合はこちらからどうぞ。

シリアル通信用の配線の引き出し

さて、いよいよパソコンと「PIC32MX1/2/5 Starter Kit」評価ボードを接続します。

接続した結果は以下のような感じになりますが…。

まず、USBの方はデバッガと接続するためのものですが、問題はそれ以外の電線。

これらは「TOPPERS/ASP PIC32MX版」のサンプルプログラムで使用するデバッグメッセージ用のシリアル通信線です。

しかし「PIC32MX1/2/5 Starter Kit」評価ボードには、既に最初からD-SUBコネクタが実装されていますよね。

実は、これはシリアル通信のためのものではなく、CANのためのD-SUBコネクタなのです。

では、シリアル通信のためのコネクタが何処にあるかというと、実は、この評価ボードでは用意されていないのです。

そのため、シリアル通信を使用するには必要な信号線を評価ボードから引き出してあげる必要があるのです。

さて、どこから引き出しましょうか？

以下の「PIC32MX1/2/5 Starter Kit」評価ボードの回路図を御覧ください。

74ピンの「SOSC0/T1CK/RC14」と73ピンの「SOSC1/RC13」に注目してください。

これらのピンは「Y2」というクリスタルに接続されていますね？

しかしながら「DNP」とあるように、どうやらこのクリスタルは実装されていないようです。

そして、74ピンの「SOSC0/T1CK/RC14」と73ピンの「SOSC1/RC13」は、レジスタの設定により、それぞれシリアル通信の受信（RXD）と送信（TXD）端子として使用することができるようです。

では早速、そのレジスタの設定をしなくちゃ！

…って、実はもう設定できているんです。

思い出してください。

「TOPPERS/ASP - PIC32MX版 その６」の投稿の下の方で既にやっています。

こんな感じで雛形プロジェクトで設定しましたよね？

この設定により、74ピンの「SOSC0/T1CK/RC14」と73ピンの「SOSC1/RC13」は、それぞれシリアル通信の受信（RXD）と送信（TXD）端子として使用することになります。

そして、この雛形プロジェクトから吐き出されたソースコードを前回「TOPPERS/ASP PIC32MX版の」ソースツリーにコピーしたため、これから動かすサンプルプログラムは、この設定通りに動くことになるのです。

では、シリアル通信に必要な信号線を評価ボードから引き出しましょう。

必要な信号線は、受信（RXD）、送信（TXD）、そしてGNDの計3本ですね。

受信（RXD）、送信（TXD）は、基板下方の未実装の「Y2」クリスタルのホール（穴のことね）をそのまま使いましょうか。

GNDは、基板上方にパッドがあります。

未実装の「Y2」クリスタルのホールから受信（RXD）と送信（TXD）を引き出しましょう。

こんな感じ。

続いて、GNDも引き出します。

こんな感じ。

これで、必要な信号線の引き出しは完了です。

プログラムの転送とデバッグ

引き出した線は、パソコンのシリアルポートに接続します。

しかしながら、今どきシリアルポートが備えられているパソコンは稀でしょう。

そこで、以下のような市販のUSB／シリアル通信変換ケーブルを用意します。

USB／シリアル通信変換ケーブルのコネクタの形状によりますが、引き出した信号線は圧着端子などで加工する必要があるかもしれません。

USB／シリアル通信変換ケーブル側の配線は、上からTXD、RXD、GNDの順番でこんな感じ。

これでシリアルポートが使えるようになりました。

続いて、このUSB／シリアル通信変換ケーブルをパソコンに繋いでみましょう。

パソコン上でデバイスマネージャーを開きます。

ポート（COMとLPT）のサブカテゴリーとして「USB Serial Port」というポートが追加されているはずです。

（私のパソコンでは、「COM15」として認識されていますね。）

このポート番号、覚えておいて下さい。

ここで、ターゲットとパソコンもUSBケーブルで繋げちゃいましょ。

ご覧の通り、通電します。

次に「TeraTerm」をご用意ください。

インストールしていない方は、このページ（TOPPERS/ASPのビルドからデバッグまで～サンプルプロジェクトのデバッグ）の「TeraTermの導入」の項目を参考にしてください。

もちろん、シリアル通信のターミナルであれば、他のものもお使いいただけます。

今回のTOPPERS/ASPのサンプルプログラムは、シリアル通信のメッセージを出力しますので、先程「USB Serial Port」として認識されたシリアルポート番号でターミナルを立ち上げておきましょう。

設定は、こんな感じです。

ボーレートは「9600」です。

（私のパソコンは、USB／シリアル通信変換ケーブルをCOM15として認識していました。）

さて、「MPLAB X IDE」に戻りましょう。

「MPLAB X IDE」でプロジェクトを作成した状況から始めます。

画面左上の「Projects」リストにおいて「OBJ」プロジェクトが選択されていることを確認してください。

次に、プログラムの実行を行います。

画面上部のデバッグボタンをクリックします。

デバッガの起動には、意外と時間がかかります。

もしこの時、以下のようなエラーが表示されてしまったら、それはサンプルプログラムがビルドされていない証拠です。

「Eclipse」の方で「Makeターゲット」タブから「depend」、「all」の順にダブルクリックして、ビルドを終わらせましょう。

無事にデバッガが起動すると、立ち上げておいたターミナルに以下のような表示が出ていると思います。

TOPPERS/ASPカーネルとそのサンプルプログラムの転送と実行に成功です。

ブレークポイントを試してみましょう。

動作中のプログラムを停止します。

画面上部の「■」ボタンをクリックします。

ブレークポイントを仕掛けましょう。

エクスプローラーで「TOPPERS/ASP PIC32MX版」のソースツリーの「OBJ」ディレクトリの中にある「sample1.c」をドラッグし「MPLAB X IDE」にドロップして、ソースコードを表示します。

このソースコードの丁度中盤くらい、メインタスクの始めに仕掛けましょうか。

ブレークポイントは、ソースコードビューの左端をクリックすると■が表示され、セットされていることを表します。

仮に、これを再びクリックするとブレークポイントが解除され■も消えます。

では、ブレークポイントを仕掛けた状態で、プログラムを再び実行してみます。

上手く引っかかってくれるでしょうか…。

以下のようにプログラムが停止すれば成功です！

ここからは、「F8」キーでステップオーバー、「F7」キーでステップインなど、おなじみの操作が使用できます。

因みに、ステップオーバーやステップインなどを行っている時に命令が飛んでしまったり前後したりする場合は、最適化のせいです。

デバッグ時は、このページ（TOPPERS/ASPのビルドからデバッグまで～サンプルプロジェクトのデバッグ）の「サンプルプログラムのデバッグ」の項目を参考に最適化を解除しましょう。

今回の「TOPPERS/ASP PIC32MX版」は、やることが多くて大変でした～。

お疲れ様でした！！

次回はいよいよ最終回。

サンプルプログラムの動きの説明や、PIC32MX版カーネルの詳細な情報や注意事項などを書いていきます。

＜続く＞