こんにちは。NoMaYです。別スレッド『Amazon AWSのFreeRTOS Kernel Developer GuideのサンプルコードをRenesas RX SimulatorのDebug Consoleで試せるようにしてみた』で気付いたことですが、FreeRTOSでは、ポートレイヤーの実装に内蔵周辺のソフトウェア割り込み機能(これはCPUのソフトウェア割り込み命令のことでは無いです)を使用することで、素朴に簡単に割り込みルーチンからFreeRTOS APIを呼び出せるようになることに気付きました。そこで、FreeRTOS v10.2.1 RL78ポートレイヤーをそのように改変してみました。以下、プロジェクトのファイル一式です。(CC-RL版はCS+ V8.01/e2 stuiod v7.40+CC-RL V1.02でビルド(e2 studio用.project/.cproject等を同梱))(GNURL78版はe2 studio v7.40+GNURL78 2019q2(4.9.2.201902)でビルド)(共にzipファイルをe2 studioに直接インポート可能) プロジェクト構造は極力RX版と同じにしてあります。([追記] すみません。以下に含まれるMAPファイルが別のものでした。タスク側のクリティカルセクションが以前のままのものでした。この投稿の末尾に追加したMOTファイルのzipファイルには訂正版を入れてあります。)sim_rl78_freertos_full_demo_ccrl_c_csplus_20190705.zip 628KBsim_rl78_freertos_full_demo_gnurl78_c_e2v740_20190705.zip 582KBそのスレッドに投稿していたRL78ポートレイヤー(これもFreeRTOS v10.2.1 RL78ポートレイヤーを改変したものです)では、割り込みルーチンからFreeRTOS APIを呼び出すには以下のような特別なおまじないを記述する必要がありました。(以下はCC-RLの場合のものですがGNURL78でも同様です。)
#pragma interrupt r_intc3_interrupt(vect=INTP3)/* Start user code for pragma. Do not edit comment generated here */R_PRAGMA_FREERTOS_INTERRUPT(r_intc3_interrupt)#define r_intc3_interrupt _r_intc3_interrupt/* End user code. Do not edit comment generated here */
そのスレッドにはRXポートレイヤーの改変についても投稿していたのですが、その時、最初に書いたことに気付きました。RL78の内蔵周辺には専用のソフトウェア割り込み機能はありませんが、以下のハードウェアマニュアルに記載されている通り、プログラムで割り込み要求フラグをセットすると割り込みを発生させることが出来ますので、実質的に任意の空き割り込みをソフトウェア割り込み機能として使うことが出来ます。(今回は、とりあえず、ウォッチドッグタイマのオーバフロー時間の75%到達のインターバル割り込みを使用してみました。) RL78/G13 ユーザーズマニュアル ハードウェア編からの抜粋www.renesas.com/ja-jp/doc/products/mpumcu/doc/rl78/r01uh0146jj0340_rl78g13.pdfなお、今回のRL78ポートレイヤーの改変で、先ほどの特別なおまじないを記述する必要は無くなりますが、割り込みルーチンからFreeRTOS APIを呼び出してブロック解除待ちタスクをブロック解除する場合のタスク切り替えの遅延時間が以下のRenesas RL78 SimulatorのSimulator GUIの画面コピーのように数十クロックほど(32MHz動作では600nsほど)延びます。(以下はCC-RLの場合のものですがGNURL78でも同様(ただし数百nsほど長い)です。) ちなみに、タスク側のクリティカルセクション(その区間では割り込み禁止となる)への出入りによるタイミングへの影響を避ける為、今回はクリティカルセクションとして扱うことしていませんので、以下の画面コピーでは別スレッドの画面コピーよりもポート出力トグルの速さが速くなっています。今回の改変前:今回の改変後:以下、今回のRL78ポートレイヤの改変内容です。コメントの訂正や不要になったルーチンの削除は省略しています。(以下はCC-RLの場合のものですがGNURL78でも同様です。)src/FreeRTOS/Source/portable/Renesas/RL78/portmacro.h今回の改変前:
/* Task utilities. */#define portYIELD() __brk()#define portYIELD_FROM_ISR( xHigherPriorityTaskWoken ) if( xHigherPriorityTaskWoken ) vTaskSwitchContext()#define portNOP() __nop()
今回の改変後: 赤文字行を追加/変更
#include "iodefine.h"
/* Task utilities. */#define portYIELD() do{ WDTIIF = 1; } while (0)#define portYIELD_FROM_ISR( xHigherPriorityTaskWoken ) if( xHigherPriorityTaskWoken ) portYIELD()#define portNOP() __nop()
src/FreeRTOS/Source/portable/Renesas/RL78/port.c今回の改変後: 赤文字行を追加
BaseType_t xPortStartScheduler( void ){ /* Setup the hardware to generate the tick. Interrupts are disabled when this function is called. */ configSETUP_TICK_INTERRUPT(); /* Setup the hardware to generate the yield interrupt. */ WDTIPR1 = 1; WDTIPR0 = 1; WDTIMK = 0; /* Restore the context of the first task that is going to run. */ vPortStartFirstTask(); /* Execution should not reach here as the tasks are now running! */ return pdTRUE;}
src/FreeRTOS/Source/portable/Renesas/RL78/portasm.asm今回の改変前:
_vPortYield: portSAVE_CONTEXT ; Save the context of the current task. call@ _vTaskSwitchContext ; Call the scheduler to select the next task. portRESTORE_CONTEXT ; Restore the context of the next task to run. retb
_vPortYield .VECTOR 0x7E
今回の改変後: 赤文字行を変更
_vPortYield: portSAVE_CONTEXT ; Save the context of the current task. call@ _vTaskSwitchContext ; Call the scheduler to select the next task. portRESTORE_CONTEXT ; Restore the context of the next task to run. reti
_vPortYield .VECTOR 0x04
以下、今回のタスク側のプログラムです。先ほど書いた通り、今回は各タスクのポート出力をトグルさせる部分をクリティカルセクションとして扱うことしていません。(なお、src/frtos_config/FreeRTOSConfig.hの#define FREERTOS_USER_MAIN 0の行で0→1の変更を行うことで以下が実行されるようになります。)src/user_main.c
void main_task(void *pvParameters){ (void) pvParameters; while (1) { P1_bit.no6 = !P1_bit.no6; }}void second_task(void *pvParameters){ (void) pvParameters; while (1) { P1_bit.no5 = !P1_bit.no5; }}void third_task(void *pvParameters){ (void) pvParameters; while (1) { P1_bit.no4 = !P1_bit.no4; }}void intp3_task(void *pvParameters){ (void) pvParameters; R_INTC3_Start(); LED_INIT(); while (1) { xSemaphoreTake( xSemaphoreINTP3, portMAX_DELAY ); LED_BIT = !LED_BIT; }}
[追記]MOTファイルsim_rl78_freertos_full_demo_ccrl_c_csplus_20190705_mot.zip 2019/07/12追加sim_rl78_freertos_full_demo_gnurl78_c_e2v740_20190705_mot.zip 2019/07/24追加
こんにちは。NoMaYです。#4連投の2つ目です。今回、ソースコードの記述でちょっと特殊なことをしている点は、以下の通りです。(1) コード生成機能が生成した割り込み関数を自前の割り込み関数で置き換えるCC-RL/GNURL78の最適化オプションで未使用の変数/関数を削除する最適化を実施することを前提にして、以下のマクロを定義して使用してみました。src/platform.h
#if defined(__CCRL__)#define R_CG_DEFAULT_ISR_UNUSED(name)\ static void __near name##_UNUSED(void);\ void _##name##_UNUSED(void){name##_UNUSED();}#define R_CG_REDEFINE_ISR(name)\ static void __near name(void);#elif defined(__GNUC__)#define R_CG_DEFAULT_ISR_UNUSED(name)\ void name##_UNUSED(void) __attribute__ ((unused));#define R_CG_REDEFINE_ISR(name)\ void name(void) __attribute__ ((interrupt));#endif
src/r_cg_serial_user.c
/* Start user code for global. Do not edit comment generated here */...略...R_CG_DEFAULT_ISR_UNUSED(r_uart3_interrupt_receive)R_CG_DEFAULT_ISR_UNUSED(r_uart3_interrupt_error)R_CG_DEFAULT_ISR_UNUSED(r_uart3_interrupt_send)#define r_uart3_interrupt_receive r_uart3_interrupt_receive_UNUSED#define r_uart3_interrupt_error r_uart3_interrupt_error_UNUSED#define r_uart3_interrupt_send r_uart3_interrupt_send_UNUSED/* End user code. Do not edit comment generated here */static void __near r_uart3_interrupt_receive(void) ← コード生成機能が生成した割り込み関数{...略...}static void __near r_uart3_interrupt_error(void) ← コード生成機能が生成した割り込み関数{...略...}static void __near r_uart3_interrupt_send(void) ← コード生成機能が生成した割り込み関数{...略...}static void r_uart3_callback_receiveend(void){ /* Start user code. Do not edit comment generated here */ ...略... /* End user code. Do not edit comment generated here */}static void r_uart3_callback_softwareoverrun(uint16_t rx_data){ /* Start user code. Do not edit comment generated here */ ...略... /* End user code. Do not edit comment generated here */}static void r_uart3_callback_sendend(void){ /* Start user code. Do not edit comment generated here */ ...略... /* End user code. Do not edit comment generated here */}static void r_uart3_callback_error(uint8_t err_type){ /* Start user code. Do not edit comment generated here */ ...略... /* End user code. Do not edit comment generated here */}/* Start user code for adding. Do not edit comment generated here */#undef r_uart3_interrupt_receive#undef r_uart3_interrupt_error#undef r_uart3_interrupt_sendR_CG_REDEFINE_ISR(r_uart3_interrupt_receive)R_CG_REDEFINE_ISR(r_uart3_interrupt_error)R_CG_REDEFINE_ISR(r_uart3_interrupt_send)static void __near r_uart3_interrupt_receive(void) ← 自前の割り込み関数{...略...}static void __near r_uart3_interrupt_error(void) ← 自前の割り込み関数{...略...}static void __near r_uart3_interrupt_send(void) ← 自前の割り込み関数{...略...}/* End user code. Do not edit comment generated here */
ちなみに、いっそのこと、コード生成機能でコールバック関数を生成しないように設定しておき、以下のように#if 0~#endifで括ってしまう手もあったなぁ、と投稿の下書きを書いていて思いました。
/* Start user code for global. Do not edit comment generated here */...略...#if 0 /* NOT USED *//* End user code. Do not edit comment generated here */static void __near r_uart3_interrupt_receive(void) ← コード生成機能が生成した割り込み関数{...略...}static void __near r_uart3_interrupt_error(void) ← コード生成機能が生成した割り込み関数{...略...}static void __near r_uart3_interrupt_send(void) ← コード生成機能が生成した割り込み関数{...略...}/* Start user code for adding. Do not edit comment generated here */#endif /* NOT USED */static void __near r_uart3_interrupt_receive(void) ← 自前の割り込み関数{...略...}static void __near r_uart3_interrupt_error(void) ← 自前の割り込み関数{...略...}static void __near r_uart3_interrupt_send(void) ← 自前の割り込み関数{...略...}/* End user code. Do not edit comment generated here */
(2) コード生成機能が生成した関数で使用すると都合が悪くなる関数を使用不可にするCC-RL/GNURL78の最適化オプションで未使用の変数/関数を削除する最適化を実施することを前提にして、以下の記述をしてみました。(こちらに関してはマクロの定義はしていません。)src/r_cg_serial.c
/* Start user code for global. Do not edit comment generated here */...略...#define R_UART3_Receive R_UART3_Receive_DO_NOT_USE#define R_UART3_Send R_UART3_Send_DO_NOT_USEMD_STATUS R_UART3_Receive(uint8_t * const rx_buf, uint16_t rx_num);MD_STATUS R_UART3_Send(uint8_t * const tx_buf, uint16_t tx_num);/* End user code. Do not edit comment generated here */
(3) Renesas RL78 SimulatorがN-chオープンドレイン出力でLEDを駆動する方法に未対応であることへの対処LEDを駆動する方法としては一般的な「N-chオープンドレイン出力ポート+LED+抵抗+VDD」ですが、Renesas RL78 Simulatorの入出力パネルでN-chオープンドレイン出力ポートにアクティブロウ設定でLEDを接続しても、残念ながらLEDを点灯させることが出来ませんでした。ただ、以下の画面コピーのようにRenesas RL78 Simulatorの端子設定でN-chオープンドレイン出力ポートをPull Up設定すれば、点灯させることが出来ます。(これは、上記の一般的な接続とは異なるもの、ですが。)ちょっと厄介なのは、上記のPull Up設定がRenesas RL78 Simulatorのどの環境設定ファイルにも保存されないので、e2 studioでは毎回手動で設定しなければならないことです。(CS+ではmtpjファイルに記憶されます。) そこで、以下のようにソースコードを記述をして、(CS+の場合であっても)Renesas RL78 Simulatorでデバッグする時(Renesas RL78 Simulatorにダウンロードした時)には、N-chオープンドレイン出力ポートが通常のCMOS出力ポートに設定されるようにしました。src/r_cg_port.c
/* Start user code for global. Do not edit comment generated here */#if defined(RENESAS_SIMULATOR_DEBUGGING)/* Workaround for a problem that the Renesas RL78 simulator does not work expectedly * for a wiring such as "N-ch Open Drain Output Port <--> LED <--> R <--> VDD" */void R_PORT_Create1(void);void R_PORT_Create2(void);void R_PORT_Create(void){ R_PORT_Create1(); R_PORT_Create2();}#define R_PORT_Create R_PORT_Create1#endif/* End user code. Do not edit comment generated here */void R_PORT_Create(void){ P4 = _08_Pn3_OUTPUT_1 | _10_Pn4_OUTPUT_1; PU4 = _00_PUn0_PULLUP_OFF; PU14 = _08_PUn3_PULLUP_ON; POM4 = _08_POMn3_NCH_ON | _10_POMn4_NCH_ON; PM4 = _01_PMn0_NOT_USE | _02_PMn1_NOT_USE | _04_PMn2_NOT_USE | _00_PMn3_MODE_OUTPUT | _00_PMn4_MODE_OUTPUT | _20_PMn5_NOT_USE | _C0_PM4_DEFAULT;}/* Start user code for adding. Do not edit comment generated here */#if defined(RENESAS_SIMULATOR_DEBUGGING)/* Workaround for a problem that the Renesas RL78 simulator does not work expectedly * for a wiring such as "N-ch Open Drain Output Port <--> LED <--> R <--> VDD" */void R_PORT_Create2(void){ if (IsRenesasSimDebugMode()) { POM4 &= ~(_08_POMn3_NCH_ON | _10_POMn4_NCH_ON); }}#endif/* End user code. Do not edit comment generated here */
なお、IsRenesasSimDebugMode()マクロは以下のようにrenesas_simulator_debugging_key変数を参照するようになっていて、そのrenesas_simulator_debugging_key変数はシミュレータデバッグのダウンロード時にPythonスクリプト(CS+)やDBGコマンド(e2 studio)によって自動的に書き換えるようにしています。src/RenesasSimDebug/sim_debug_mode_hook.h
#if defined(RENESAS_SIMULATOR_DEBUGGING)extern const unsigned short renesas_simulator_debugging_key;#define IsRenesasSimDebugMode() (0x0001 == renesas_simulator_debugging_key)#endif
src/RenesasSimDebug/sim_debug_mode_hook.c
#if defined(RENESAS_SIMULATOR_DEBUGGING)/* Switch Key for Renesas Simulator Debugging * * non 0x0001 : Emulator or No debugger * 0x0001 : Renesas RL78 Simulator */const unsigned short renesas_simulator_debugging_key = 0xFFFF;#endif
CS+の場合: ダウンロード後のフック関数にPythonスクリプトを記述freertos_sampleprog1_ccrl_c.py
...略...def AfterDownload():...略... # Set the switch key variable in case of simulator. if debugger.DebugTool.GetType() == DebugTool.Simulator: debugger.Watch.SetValue('renesas_simulator_debugging_key', 0x0001) return
e2 studioの場合: デバッグ構成の[Starup]の[コマンドを実行]にGDBコマンドを記述
set renesas_simulator_debugging_key=0x0001
もっとも、環境設定が一括でmtpjファイルに記憶されるCS+とは異なり、e2 studioでは各種環境設定ファイルを毎回手動で読み込む必要がありますので、僅か2つのPull Up設定を毎回手動で行うことを気にしても仕方無かったかもしれないなぁ、と投稿の下書きを書いていて思いました。(4) DTC転送時の送信開始処理と送信終了判定処理DTC転送時の送信開始処理と送信終了判定処理は、以下の通りにしました。RL78マイコンのSAUでは、RXマイコンのCSIとは異なり、送信バッファエンプティ割り込みと送信終了割り込みが共通になっており(どちらにするかSAUのレジスタで切り替える)、また、同様にRXマイコンのCSIとは異なり、送信終了割り込みはエッジ検出なのではないかと思われます。src/r_cg_serial.c
MD_STATUS U_UART3_DTC_Send(uint8_t * tx_buf, uint16_t tx_num){ MD_STATUS status = MD_OK; if (tx_num < 1U && 256U < tx_num) { status = MD_ARGERROR; } else { if (1 < tx_num) { U_DTCD1_UserInit( tx_buf + 1, tx_num - 1 ); R_DTCD1_Start(); SMR12 |= _0001_SAU_BUFFER_EMPTY; } else { SMR12 &= ~_0001_SAU_BUFFER_EMPTY; } STIF3 = 0U; /* clear INTST3 interrupt flag */ STMK3 = 0U; /* enable INTST3 interrupt */ TXD3 = *tx_buf; /* also raise INTST3 interrupt */ } return status;}
static void __near r_uart3_interrupt_send(void){ /* DTC has finished data transfer operation. (i.e. The last data has been * written to SDR register.) But the data may stay in either SDR register * or shift register. */ /* It is preferred that next interrupt will be a transmission end interrupt * (i.e. not only SDR register but also shift register become empty) than * a SDR register empty interrupt. */ SMR12 &= ~_0001_SAU_BUFFER_EMPTY; /* In normal case of interrupt, UART has just finished data transmission * operation at 2nd interrupt. But in abnormal case of after long or very * long time pending of data transfer completion interrupt, though at 1st * interrupt, SDR register may already become empty or, moreover, shift * register may already have finished data transmission operation. In the * latter case, it is not clear whether data transmission end interrupt * will occur or not, so the following check is useful. */ if ((SSR12 & _0040_SAU_UNDER_EXECUTE) == 0U) { /* UART has finished data transmission operation. Note that one more * interrupt may occur by above change of SMR register setting unless * transmission interrupt becomes disabled. */ STMK3 = 1U; r_uart3_callback_sendend(); } /* If ((SSR12 & _0040_SAU_UNDER_EXECUTE) == 0U) changes from false to true * just here, changing SMR register setting at the following timing may * lose data transmission end interrupt. * * SMR12 &= ~_0001_SAU_BUFFER_EMPTY; */}
以下、RL78/G14のユーザーズマニュアルのハードウェア編の画面コピーと私のメモの書き込みです。www.renesas.com/jp/ja/search/keyword-search.html#genre=document&q=r01uh0186r01uh0186jj0330-rl78g14.pdf(5) DTC保留命令によりタスク切り替えが起きなくなることへの対処以下のRL78/G14のユーザーズマニュアルのハードウェア編の画面コピーの通り、幾つかの命令の実行時にDTC転送が保留されることがあるのですが、DTC転送が保留されている間は割り込みも保留されることになっています。不運にも、移植元のRX-TBのサンプルプログラムでは、タイマ割り込み(FreeRTOSのTick割り込み)によってタスク切り替えが起きることを前提に、単なるタスクの一例として、以下のタスクを記述していました。このタスクのwhile(1);の部分はRL78ではBR $$となり、これはDTC保留命令になります。しかも、この命令が実行され続けますので、DTC転送が保留され続けてしまうと同時に、タイマ割り込み(FreeRTOSのTick割り込み)も保留され続けてしまいます。結局、タスク切り替えが起きなくなり、サンプルプログラムが動作しなくなってしまいました。そこで、以下の通り、NOPを挿入することにして回避しました。src/rl78g14_fpb_main.c修正前
void main_task(void *pvParameters){ INTERNAL_NOT_USED(pvParameters); /* Create all other application tasks here */ while(1); /* vTaskDelete(NULL); */}
修正後
void main_task(void *pvParameters){ INTERNAL_NOT_USED(pvParameters); /* Create all other application tasks here */ while(1) { /* The nop prevents infinite DTC pending caused by BR $$. * (Moreover, such DTC pending causes infinite interrupt pending. * Furthermore, such interrupt pending prevents task switching. * So, in case of without nop, task switching never occur.) */ nop(); } /* vTaskDelete(NULL); */}
ちなみに、修正前のソースでもRenesas RL78 Simulatorでは動作してしまいましたので、実機で動作させようとした途端に動作しなくなってしまったことに関して、暫く原因について思い悩みました。以下、RL78/G14のユーザーズマニュアルのハードウェア編の画面コピーです。