RL78 FreeRTOS APIを特別なおまじない記述無しで割り込みルーチンから呼び出せるようにしてみた(CC-RL/GNURL78)

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    628KB
sim_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

Parents
  • こんにちは。NoMaYです。#3連投の1つ目です。

    このスレッドで以前に投稿した、RX-TBの自作のFreeRTOS Sample ProgramをRL78/G14 Fast Prototyping Boardへ移植したSample Programですが、今回、UART受信にチョコさんのリングバッファのソースコードを使用する版を作成してみました。(なお、UART送信はDTCで行う方ではなく割り込みのみで行う方です。)

    思い立ってから随分と時間が経ってしまったのですが、自分の感覚的には、少し凝って(?)以下の動作を目指したのが拙かったかなぁ、と思っているところです。(といっても、たかが数十行のことですので、自分のコーディング能力の無さによるところが大きいですけど、、、)

    ● 受信エラーやリングバッファオーバーフローが発生した時点で即それ以降のリングバッファからの(正常に)受信済みのデータの読み出しが出来なくなるようなエラー処理では無くて、それらが発生していても読み出すデータの数が(正常に)受信済みのデータの数より多くなければ読み出しが出来るようにしてみた。

    以下、プロジェクトのファイル一式です。(CC-RL版はCS+ V8.03/e2 studio v7.6.0+CC-RL V1.02でビルド(e2 studio用.project/.cproject等を同梱)(当方特有の事情でCC-RL V1.02を使用))(GNURL78版はe2 studio v7.6.0+GNURL78 2019q4(4.9.2.201904)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-TBの自作のFreeRTOSプロジェクトもどきSample Programに似せてあります。

    rl78g14fpb_freertos_sampleprog3_ccrl_c_csplus_20200220.zip (*1)    459KB
    rl78g14fpb_freertos_sampleprog3_gnurl78_c_e2v760_20200220.zip (*1,*2)   425KB

    含まれるプロジェクト
    sampleprog3: UART受信をリングバッファで行いUART送信を割り込みのみで行う版

    *1:実機用のデバッガプロパティ設定(CS+)や.launchファイル設定(e2 studio)は当方特有の事情でオンボードエミュレータが使えない為に未確認です。(ひと通りは設定してあります。)

    *2:リンカスクリプトには別スレッド「GNURL78でconst領域/Mirror領域をちょっと安全に使えるようにlinker scriptのASSERT()で小技(TIPS)を考えてみた」に投稿した内容を反映してあります。

    この後、2投目、3投目は以下の通りです。

    2投目

    ・受信リングバッファ版のCONIOタスクのソース
    (コード生成されたシリアル処理のユーザ記述部のソースは省略します。)
    (なお、LED0タスクとLED1タスクにのソースに関しては今までと同じです。)

    ・チョコさんのリングバッファのソースの変更点(ソース比較ツールの画面コピー)

    もともとのソースがUART番号依存していないことを利用してUART[番号].cに以下の#defineを記述してUART3対応にしてみました。(なお、もともとはr_cg_serial_user.cのr_uart[番号]_callback_softwareoverrun()に記述されていた処理を、UART[番号].cにuartx_callback_receivedata()を作成して、そちらへ移しています。)

    #define init_bf u_uart3_init_bf
    #define chk_status u_uart3_chk_status
    #define get_data u_uart3_get_data
    #define get_blk u_uart3_get_blk
    #define g_rx_buff g_uart3_rx_buff
    #define g_rx_rdpt g_uart3_rx_rdpt
    #define g_rx_dtno g_uart3_rx_dtno
    #define g_rx_status g_uart3_rx_status
    #define uartx_callback_receivedata u_uart3_callback_receivedata
    #define RX_BUFF_SIZE UART3_RX_BUFF_SIZE
    #define RX_DTPT_MASK (UART3_RX_BUFF_SIZE - 1)

    3投目

    ・Renesas RL78 Simulatorでの実行例(画面コピー: CC-RL+CS+ 及び GNURL78+e2 studio)

    正常系 (シリアル送信データファイルはsim_rl78_serial_data_ok_3.serを使用)
    異常系 (シリアル送信データファイルはsim_rl78_serial_data_err_overrun.serを使用)

    ・Renesas RL78 Simulatorのトレース機能で調べた割り込み禁止時間の例(画面コピー: CC-RL+CS+ のみ)

    タスク切り替え処理用割り込み(割り込み禁止)で4μs強の時間が掛かっている。(1バイトの転送時間が5.5μsなのですが、残念ながら、連続転送させるとオーバーランエラーが発生します。)

    ・Renesas RL78 Simulatorのカバレッジ機能でソースウィンドウに未実行箇所を表示させた例(画面コピー: CC-RL+CS+ のみ)

    以下、実機で実行させた時のTeraTermの画面コピーと送信したデータのファイルです。(割り込み禁止時間との兼ね合いで1msの送信遅延を挿入しています。さすがに1msも必要無いのですが、TeraTermで設定出来る最小時間が1msですので、そのように設定しています。)



    4061.teraterm_serial_data_send_with_1ms_interval_20200224.txt
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    END_
    

     

Reply
  • こんにちは。NoMaYです。#3連投の1つ目です。

    このスレッドで以前に投稿した、RX-TBの自作のFreeRTOS Sample ProgramをRL78/G14 Fast Prototyping Boardへ移植したSample Programですが、今回、UART受信にチョコさんのリングバッファのソースコードを使用する版を作成してみました。(なお、UART送信はDTCで行う方ではなく割り込みのみで行う方です。)

    思い立ってから随分と時間が経ってしまったのですが、自分の感覚的には、少し凝って(?)以下の動作を目指したのが拙かったかなぁ、と思っているところです。(といっても、たかが数十行のことですので、自分のコーディング能力の無さによるところが大きいですけど、、、)

    ● 受信エラーやリングバッファオーバーフローが発生した時点で即それ以降のリングバッファからの(正常に)受信済みのデータの読み出しが出来なくなるようなエラー処理では無くて、それらが発生していても読み出すデータの数が(正常に)受信済みのデータの数より多くなければ読み出しが出来るようにしてみた。

    以下、プロジェクトのファイル一式です。(CC-RL版はCS+ V8.03/e2 studio v7.6.0+CC-RL V1.02でビルド(e2 studio用.project/.cproject等を同梱)(当方特有の事情でCC-RL V1.02を使用))(GNURL78版はe2 studio v7.6.0+GNURL78 2019q4(4.9.2.201904)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-TBの自作のFreeRTOSプロジェクトもどきSample Programに似せてあります。

    rl78g14fpb_freertos_sampleprog3_ccrl_c_csplus_20200220.zip (*1)    459KB
    rl78g14fpb_freertos_sampleprog3_gnurl78_c_e2v760_20200220.zip (*1,*2)   425KB

    含まれるプロジェクト
    sampleprog3: UART受信をリングバッファで行いUART送信を割り込みのみで行う版

    *1:実機用のデバッガプロパティ設定(CS+)や.launchファイル設定(e2 studio)は当方特有の事情でオンボードエミュレータが使えない為に未確認です。(ひと通りは設定してあります。)

    *2:リンカスクリプトには別スレッド「GNURL78でconst領域/Mirror領域をちょっと安全に使えるようにlinker scriptのASSERT()で小技(TIPS)を考えてみた」に投稿した内容を反映してあります。

    この後、2投目、3投目は以下の通りです。

    2投目

    ・受信リングバッファ版のCONIOタスクのソース
    (コード生成されたシリアル処理のユーザ記述部のソースは省略します。)
    (なお、LED0タスクとLED1タスクにのソースに関しては今までと同じです。)

    ・チョコさんのリングバッファのソースの変更点(ソース比較ツールの画面コピー)

    もともとのソースがUART番号依存していないことを利用してUART[番号].cに以下の#defineを記述してUART3対応にしてみました。(なお、もともとはr_cg_serial_user.cのr_uart[番号]_callback_softwareoverrun()に記述されていた処理を、UART[番号].cにuartx_callback_receivedata()を作成して、そちらへ移しています。)

    #define init_bf u_uart3_init_bf
    #define chk_status u_uart3_chk_status
    #define get_data u_uart3_get_data
    #define get_blk u_uart3_get_blk
    #define g_rx_buff g_uart3_rx_buff
    #define g_rx_rdpt g_uart3_rx_rdpt
    #define g_rx_dtno g_uart3_rx_dtno
    #define g_rx_status g_uart3_rx_status
    #define uartx_callback_receivedata u_uart3_callback_receivedata
    #define RX_BUFF_SIZE UART3_RX_BUFF_SIZE
    #define RX_DTPT_MASK (UART3_RX_BUFF_SIZE - 1)

    3投目

    ・Renesas RL78 Simulatorでの実行例(画面コピー: CC-RL+CS+ 及び GNURL78+e2 studio)

    正常系 (シリアル送信データファイルはsim_rl78_serial_data_ok_3.serを使用)
    異常系 (シリアル送信データファイルはsim_rl78_serial_data_err_overrun.serを使用)

    ・Renesas RL78 Simulatorのトレース機能で調べた割り込み禁止時間の例(画面コピー: CC-RL+CS+ のみ)

    タスク切り替え処理用割り込み(割り込み禁止)で4μs強の時間が掛かっている。(1バイトの転送時間が5.5μsなのですが、残念ながら、連続転送させるとオーバーランエラーが発生します。)

    ・Renesas RL78 Simulatorのカバレッジ機能でソースウィンドウに未実行箇所を表示させた例(画面コピー: CC-RL+CS+ のみ)

    以下、実機で実行させた時のTeraTermの画面コピーと送信したデータのファイルです。(割り込み禁止時間との兼ね合いで1msの送信遅延を挿入しています。さすがに1msも必要無いのですが、TeraTermで設定出来る最小時間が1msですので、そのように設定しています。)



    4061.teraterm_serial_data_send_with_1ms_interval_20200224.txt
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
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    123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ123456abcdefUVWXYZ_
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    END_
    

     

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