HOS-v4(uITRON4.0準拠)をH8に導入してみた
2003/SEP/28
ちまたで何かと噂になる組み込み機器用OS、ITRONをちろちろいじってます。
といっても先人がH8に移植されたのを、ボンカレーよろしく手持ちのH8に載せたら
サンプルがあっさり動いた、というお話です。
H8上のプログラミングについてある程度ご存知で、かつTRONプロジェクトについては
全く知らん、簡単にいじれるなら触ってみても良い、な方を対象に書いてます。
というwatson8が全くの素人なんで、むしろ読んでくださってるあなたと一緒に勉強していきたいなぁと。
ですからもちろん
無保証です。各自の責任においてお願いします。
ふーん。でサポートするデバイスは？
いや、そういう方向のOSではありません(カーネルだしね)。システムコールの一覧なんぞ見るとHOSがやってくれるのは
- 複数タスクのスイッチング、スケジューリング(UNIXでいうfork()/exec()含む)
- プロセス間通信(UNIXでいうpipeやsocket)・セマフォ管理
- メモリ管理(UNIXでいうmalloc()/free())
という感じです。HOSが(デフォルトで)使用するITU0A以外の周辺はユーザが好き勝手に
利用できます。言い方を替えると、周辺をユーザレベルでいじるのと
デバイスドライバという形でOS側でいじるのと違いがはっきりわかりません。
もちろん、HOS用(またはHOSと相性の良い)デバイスドライバは別途あるのでしょうけど。
特にコマンドシェルのようなものはなく(書かれている方がお見えのような気もしますが)、
モニタから":G 220200"としたら「動いたっ・動かねぇ〜」のどちらかです。
では悲しかろうということで、なんとか純正モニタでデバッグできないかと言う話
が後ろの方で出てきます。
とりあえずこんな感じで載せました
と、こんなんでイメージわきます？HOSカーネルと言っても基本的にCで書かれたサブルーチン群
(ライブラリ形式)として提供されます。ざっくり言うと、main(),task1(),task2()を記述し、
その提供されたライブラリとリンクすることで、一本のMOT形式を作ります。つまり「モニタ配下で
"g 220200"で動くLEDをチカチカするプログラム」を作るのと全く変わりません。
task1()とtask2()が並行して走っているように見える点がちょっと違うかもしれませんが。
ROM内に_printf()などサポートルーチンを入れてあれば、それも(運がよければ)利用できます。
必要なもの
簡単そうに見えました？実際「オススメ環境」でサンプルを動かすくらいならあっという間
で、watson8でも全く真っ白な状態から、試行錯誤の末とりあえず動き出すまでわずか数時間。
それもほとんどトラ技Cで動かそうとしてバタバタしてたわけで、gccに移行してからはほんとにあっという間で
先人に感謝感謝。
- 純正モニタ焼き込み済H8ボード…RAM8KBあればギリギリいけそう…かな？
RAM4KB機だと、HOSカーネルをROM化する必要があり、ちとキビシイと思います。
- Cコンパイラ…gccがオススメかなぁ。トラ技・秋月Cでも動きますが…
HEW/HEW2な方はhamayanさんのところを参考に。
- カーネル一式…は
HOSのおおもと
から"HOS-V4 Ver1.01 LZH"ってやつを。600MBほどありますので、ダイアルアップの方は気合を入れて。
…というのはオオウソでわずか480KBだかです。
- ライブラリアン…トラ技・秋月Cでがむばる方のみ。↑にある"blibg032.lzh"です。
複数のfile.objをまとめてfileLIB.LIBを作るもので、他にも使い道がいっぱい！？
- Cプリプロセサ…トラ技・秋月Cでがむばる方はBorlandC++
(
ココにてフリー配布)添付の奴か何かを。
gccか？トラ技/秋月Cか？
ITRON4.0らしくやろうとすると↑のような手順になるそうで、どっちで行くかよぉく考えて下さい。
もちろんどっちかでできれば、もう一方への引越しはわりと容易かと思います。
っつうかsystem.cfgって何者？
UNIXで例えると、/dev/FIFOを使いたい場合、main()の頭でopen()しますよね。その他
必要なデバイスやファイルをopen()したり、メモリが欲しければmalloc()を呼ぶわけです。
で「ぼくは/dev/FIFO使いたいんでよろしくっ」とsystem.cfgに書いとくと
ユーザプログラムに飛んできたときには、すでにopen()済みになってる…な感じの仕組みです。
オブジェクティブな処理系だとありがちな機能ですね。
カーネルをビルドしよう(gcc編)
- シェルでhos-v4/lib/h83/gcc/へ行ってbash>make -f h4h83.makを実行し
libh4h83.aが出来れば終了です。ウチでは何もいじらずできてしまいました。
- ついでにコンフィギュレータも作っておきます。同じくhos-v4/configにいって
bash>make -f gcc.makでhos4cfg.exeが出来ればOK。ウチでは
UINTとINTを比較してるとか、ポインタへの代入が云々といくつかウォーニングがたちましたが
気にしてません(^^;)。
[追加.03/NOV/28]
そういうことかぁ。添付されているDOS版バイナリはcygwinのbashから直接呼べます。
gccでgcc専用版をビルドする必要は無いんですね。失礼しました。
- なおカーネル自体はアドバンスト(3048F/3052F/306xFなど)用とノーマル(3664F)用の２種類
あるだけで、ハードウェア依存性はきわめて低いです。
カーネルをビルドしよう(トラ技C・秋月C編)
- DOS窓でhos-v4\lib\h83\akih8へ行ってDOS>make -f akih8.makを実行して
h4h83aki.libを作ります。必要なツール群は↑を参考にしてそろえて下さい。
ウチの手持ちのDOS版make.exeにはマクロ定義(かなんか)が多すぎたりして
結構厄介でした。
- 当面gccでいきますので、トラ技C・秋月Cで行こうという方はがんばってください。
- ⇒トラ技Cでがんばってみました。前出のblibg.exe(DOS版)への引数が長すぎてDOS窓
が固まります。DOS版H8リンカ風のサブコマンドファイル(input file1.objとか)を
受け付けますので、そちら形式に変更しました。
- あとmake.exeもBoralnadC++添付の奴に差替えた…くらいだったかなぁ
[追加.03/NOV/28]
カーネルをビルドしよう(SH-2/7045F・秋月gcc編)
秋月さんのSH-2/7045F+添付gcc(Ver3系です)でも全く同じようにHOSが動きます。
なんとmon4.cと純正モニタによる半リアルタイム・シンボリックデバッグも可能に！？
とりあえずmon4.c(SH-2版)はこちらにてバイナリ仮配布開始しました。
サンプルを動かしてみる(gcc編)
シェルでhos-v4/sample/h83/へ行ってbash>make -f gcc.makを実行して
sample.motまでいけばいい感じです。3052F@25MHz+SRAM128KBで動かしましたので
そんくらいいじくってsample.motがmakeできたら純正モニタから":L sample.mot"で ":G 220200"です。動きました？
サンプルを動かしてみる(トラ技C・秋月C編)
本質的にはgcc版と同じです。リンカスクリプトはこんな感じ。
INPUT crt0,vector,sample,ostimer,h8_sci,kernel_cfg
input $(LIBDIR)\3052F\spromsym.OBJ
LIBRARY $(LIBDIR)\C38HA
LIBRARY ..\..\lib\h83\mylib\h4h83aki
DEFINE MYSTACK(240000)
PRINT sample.map
OUTPUT sample.abs
ROM (D,X)
START VECT(0220000),P,C,D,X,B(220200)
EXIT
- ROM (D,X)はDセクションと同じサイズでXセクションを用意するオプションで、
普通はDセクションをROMに、XセクションをRAMに割り付けます。int n=1234;の1234はDセクションに焼かれ
nはXセクションに取られます。スタートアップ等でD⇒Xのコピーを行います。添付crt0.srcを参考にしてください。
今回はどっちにしろRAMなので連続して割り付けています。
- spromsym.objというのはROM内サポートルーチンへのアドレス情報を抱いているファイルで、
HOSと直接関係ありません。
- crt0.srcで使用しているSTACKというラベルがモニタで使用しているSTACKと衝突しましたので、
crt0.src側をMYSTACKに逃げています。
- 他にも何かいじくったような。そうでもないような。
もうちょい肉つけてみる(LEDちかちか編)
もう一個、LEDをチカチカするタスクを並行して流してみます。
void
Task2(VP_INT exinf)
{
for(;;) {
PBDR |= 0x01; /*PB0につながったLEDの消灯*/
dly_tsk(500); /* 500ms待のシステムコール*/
PBDR &= 0xfe; /*PB0につながったLEDの点灯*/
dly_tsk(500);
}
}
こんなんをsample.cに追加します。Task1()に対してやってることを参考にしながら
- system.cfgにCRE_TSK(TSKID_SAMPLE2, {TA_HLNG, 1, Task2, 1, 256, NULL});を追加
- sample.cに act_tsk(TSKID_SAMPLE2); を追加
- sample.hにvoid Task2(VP_INT exinf); を追加
ぐらいでえいやっとmakeすると…元の動作に加えてLEDがチカチカするかなと。
○当面どうでもいいのですが、まぁ書いておきます。
たとえばタスクは、実行時にも生成・削除することができます(UNIXでいうfork();exec()・kill())。
しかし実行時に生成・削除を繰り返すとリソース(主にメモリですが)にガベッジがたまる可能性が
あるため、組込用途では「立ち上げ時にどかっと生成して電源断まで削除しない」スタイルが
推奨されています。実行時のタスク生成はcre_tsk()システムコールですが、
system.cfgにCRE_TSK()を指定しておくと、立ち上げ時にcre_tsk()を呼ぶコードを
コンフィギュレータが自動的に生成してくれます。
この場合、ユーザプログラムに渡った時にはcre_tsk()はコール済です。これを静的生成と言う
そうです。
タスクの他、セマフォやメールボックス等も同じように小文字でシステムコール、
大文字で静的生成が可能です。
もうちょっと肉付けしてみる(データキュー編)
シンプルなデータキューを使ってタスク間通信をやってみます。UNIXでsocketを扱える方なら簡単でしょう。
データキューではVP_INT型(4バイト長)のデータのみ扱えます。
-
system.cfgにCRE_DTQ(DTQID_SAMPLE1,{TA_TFIFO, 8, NULL});を追加します。
TA_TFIFOは「優先順位なしに先に来たデータを先に渡す」そのまんまです。8は8つ分。
以後DTQID_SAMPLE1というIDを知っているタスクから自由に読み書きできます。
- たとえば前出のTask2()で1秒毎にsnd_dtq(DTQID_SAMPLE1,(VP_INT )n);を
呼んでみます。
- Task3()を流します。printf()を使用するならCRE_TSK()の256(スタックサイズ)は1024程度に変更要です。
void
Task3(VP_INT exinf)
{
VP_INT v;
for(;;) {
LED(GREEN,OFF);
rcv_dtq(DTQID_SAMPLE1,&v);
//printf("I got a data %ld\n",(long )v);
LED(GREEN,ON);
}
}
で、送り側タスクのnが受け側タスクvに渡るはずです。
- データキューがフルなのにさらに書き込もうとした場合
- 書き込めるまでブロックされるsnd_dtq() (UNIX風)
- ブロックされるがタイムアウトするとエラーコードで返って来るtsnd_dtq()
- 即エラーコードで返って来るpsnd_dtq()
の３種類あります。(動作は未確認)
- データキューが空なのに読み出そうとした場合もブロックの仕方により３種類あります。
じわじわいじくってみる(そのいち)
次は？
まぁおいおい追加していきます(^^;)。
資料編
-
ttp://www.mispo.co.jp/document/no4guid.pdf (ちと気がひけるのでh抜きで)
株式会社ミスポ(ミズホではない^^)さんの商用iTRON4準拠OSのマニュアルです。
iTRON概略がコンパクトにまとまっている上、システムコールの動きについて
詳しく述べられていてすごく便利。
- 例によってお世話になりっぱなしの
hamayanさんのサイト
。このページがなければHOSなんていじってなかったと思います。
今後使い込んでいけばまだまだお世話になると思います。(ぺこり)
-
Ryuzさんのページ。開発者さんですからむつかしい話ばかりかと思うとちゃんと
初心者向け解説もあり、かなりかぶってしまいました。先に読めばよかった…
- もういっぺんHOSのおおもと。
まだまだ敷居は高いですが(^o^)。
無保証です。各自の責任においてお願いします。
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つっこみもやんわりとなら歓迎します。
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