Stellaris を使った組み込みアプリ開発ガイド

組み込みアプリケーション開発ガイド
Stellaris を使用した

目的
 Stellarisの仮想HW/評価ボードを使い次の事を学びま
す
 簡単なプログラムの作成
 gcc の使い方
 組み込みシステム開発の基本
 Coretex-M3 の基本
 TOPPERS/ASP によるプログラムの実行
 TOPPERS/ASP の概要
 iTRON の概要
 組み込みアプリケーション開発ガイド
 組み込みアプリケーション開発の基本
 iTRON の API
 割り込みの使用方法

第一部：簡単なプログラムの作成

Stellaris で簡単なプログラムを書く
 出来ること
 TLMu(仮想HW) でのみの簡単な動作
 Stellaris で簡単なプログラムを書く方法
 スタートアップルーチン
 レジスタへのアクセス
 出来ないこと
 C の規約を満たしていない(BSS のクリア)
 割り込みの処理

Stellaris(LM3S811) のメモリ構成
0x0000 0000
0x2000 0000
8K
128KFlash ROM
SRAM
0x4000 0000
各種レジスタ

プログラムの配置
0x0000 0000
0x2000 0000
8K
128K
BSS
Program
Vector Table
DATA
Heap
Stack
ReadOnly Data
Cortex-M3 の形
式

TLMu での簡易 make
CFLAGS = -Wall -ggdb -O2 -mcpu=cortex-m3 -mthumb $(DEFS)
LDFLAGS = -Wl,-Ttext,0x000000c0
LDFLAGS += -Wl,-Tdata,0x20000000
LDFLAGS += -nostartfiles
LDLIBS += -nostdlib Cortex-m3 の
指定
開始アドレス
の指定
SRAMアドレス
の指定
一般的な startfiles
を使わない

スタートアップファイル
.global _start
.cpu cortex-m3
.thumb_func
_start:
movw r3, #8192
movt r3, #0x2000
mov sp, r3
bl run
スタックの設定
Ｃのルーチン
へ

C プログラム
void run(void)
{
*(volatile int *) (MAGIC_TRACE) = 0;
putstr("Hello, I am the ARMn");
#ifdef TEST_GPIO
test_gpio();
#endif
exit(0);
}
Ｃのルーチン
の先頭

GPIO 用テストプログラムの例
void
test_gpio()
{
*(volatile int *) (GPIO_A_ADDR + 0x400) = 0xFF;
#ifdef PL061
// pl061
*(volatile int *) (GPIO_A_ADDR + (0xFF << 2)) =
0xFF;
#endif
// stellaris
*(volatile int *) (GPIO_A_ADDR) = 0xFF;
}
GPIO の
アドレス
volatile が必要

簡易プログラムで未達成な事
• BSS のクリア
 C の規約を満たしていない(BSS のクリア)
• vector の処理
 割り込みの処理 → TLMu でしか動かない

TI 提供のプログラムを動かす
 出来ること
 実機/TLMu 上での動作
 割り込み等の処理
 TI提供のプログラムの構造
 スタートアップルーチン
 割り込み
 各種ライブラリ
 Hello までの道のり
 出来ないこと
 タスクを使った同時処理

スタートアップルーチン
 startup_gcc.c として提供されている
__attribute__ ((section(".isr_vector")))
void (* const g_pfnVectors[])(void) =
{
(void (*)(void))((unsigned long)pulStack + sizeof(pulStack)),
// The initial stack pointer
ResetISR, // The reset handler
NmiSR, // The NMI handler
FaultISR, // The hard fault handler
IntDefaultHandler, // The MPU fault handler
IntDefaultHandler, // The bus fault handler
IntDefaultHandler, // The usage fault handler
0, // Reserved
0, // Reserved
0, // Reserved

割り込みを使用可能
 vector の設定を追加
 割り込みルーチンを追加
#ifdef __GNUC__
void Timer0IntHandler(void)
__attribute__((__interrupt__));
#endif
void
Timer0IntHandler(void)
#ifdef __GNUC__
#endif
void

各種ライブラリ
 初期設定ライブラリ
 OLED ライブラリ
 割り込み等の制御ライブラリ

Hello までの道のり
int
main(void)
{
//
// Set the clocking to run directly from the crystal.
//
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_1 | SYSCTL_USE_OSC |
SYSCTL_OSC_MAIN |
SYSCTL_XTAL_6MHZ);
//
// Initialize the OLED display.
//
OSRAMInit(false);
//
// Hello!
//
OSRAMStringDraw("Hello World! 4", 0, 0);
OSRAMStringDraw("GNU M. Thomas", 0, 46);
//
// Exit.
//
DiagExit(0);
}
#__GNUC__
#
void
クロックの設定
OLEDの設定
OLEDへの表
示

タイマ使用例
//
// Enable the peripherals used by this example.
//
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_TIMER0);
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_TIMER1);
//
// Enable processor interrupts.
//
IntMasterEnable();
//
// Configure the two 32-bit periodic timers.
//
TimerConfigure(TIMER0_BASE, TIMER_CFG_32_BIT_PER);
TimerConfigure(TIMER1_BASE, TIMER_CFG_32_BIT_PER);
TimerLoadSet(TIMER0_BASE, TIMER_A, SysCtlClockGet());
TimerLoadSet(TIMER1_BASE, TIMER_A, SysCtlClockGet() / 2);
//
// Setup the interrupts for the timer timeouts.
//
IntEnable(INT_TIMER0A);
IntEnable(INT_TIMER1A);
TimerIntEnable(TIMER0_BASE, TIMER_TIMA_TIMEOUT);
TimerIntEnable(TIMER1_BASE, TIMER_TIMA_TIMEOUT);
//
// Enable the timers.
//
TimerEnable(TIMER0_BASE, TIMER_A);
TimerEnable(TIMER1_BASE, TIMER_A);
//
// Loop forever while the timers run.
//
while(1)
{
}
#__GNUC__
#
void
タイマの選択
割り込みを有
効化
タイマの設定
タイマの
割り込み設定
タイマを有効化
無限ループで
割り込みを待つ

第二部：TOPPERS/ASP による
プログラムの実行

TOPPERS/ASP を動かす
 TOPPERS/ASP の構成
 サンプルプログラムを動かす

TOPPERS/ASPの構成
 kernel
 カーネルの本体
 arch/arm_m_gcc
 cortex-m3 の固有部分
 target/lm3s811_gcc
 Lm3s811_gcc の固有部分

サンプルプログラムを作るには？
 cfg を用意する
 sample プログラムを用意する

cfg
#__GNUC__
#
void
タスクの設定
各種資源の
設定
/*
* @(#) $Id: sample1.cfg 718 2008-01-01 12:30:48Z hiro $
*/
/*
* サンプルプログラム(1)のシステムコンフィギュレーションファイル
*/
INCLUDE("target_timer.cfg");
INCLUDE("syssvc/syslog.cfg");
INCLUDE("syssvc/banner.cfg");
INCLUDE("syssvc/serial.cfg");
INCLUDE("syssvc/logtask.cfg");
#include "sample1.h"
CRE_TSK(TASK1, { TA_NULL, 1, task, MID_PRIORITY, STACK_SIZE, NULL });
CRE_TSK(MAIN_TASK, { TA_ACT, 0, main_task, MAIN_PRIORITY,
STACK_SIZE, NULL });
DEF_TEX(TASK1, { TA_NULL, tex_routine });
CRE_CYC(CYCHDR1, { TA_NULL, 0, cyclic_handler, 2000, 0 });
CRE_ALM(ALMHDR1, { TA_NULL, 0, alarm_handler });
#ifdef CPUEXC1
DEF_EXC(CPUEXC1, { TA_NULL, cpuexc_handler });
#endif /* CPUEXC1 */

#__GNUC__
#
void
#__GNUC__
#
void
サンプルプログラム
/*
* タスクの起動
*/
SVC_PERROR(act_tsk(TASK1));
/*
* 並行実行されるタスク
*/
void task(intptr_t exinf)
{
volatile ulong_t i;
…..

TOPPERS/ASP を動かす
 ソースの展開
 開発環境とコンフィギュレータの準備
 コンフィグレート
 コンパイル
 仮想環境での実行
 実機での実行

ソースの展開
 lm3s811_toppers.tar.gz を展開
差し替え予定

開発環境とコンフィギュレータの準備
 コンパイラ
 CodeSourcery が提供している arm-none-eabi を使用
(Linux 用のコンパイラではない点に注意)
 コンフィギュレータ
 TOPPERS 用のコンフィギュレータ
 boost ライブラリが必要

コンフィギュレータって何？
cfg ファイル
ソースファイル
リソース用の
ソースファイル
ARM 用
コンパイラ
ARM用
実行ファイル
コンフィギュレータ

コンフィグレート
 perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A sample1

コンパイル
 make
 arm-none-eabi-size asp で確認

第三部：組み込みアプリケーション
開発ガイド

LED を点灯させる
 LED というペリフェラル
 仕様書の確認
 コンフィグレート/コンパイル/動作確認
 volatile について
 ソースの修正
 コンパイル/動作確認
 PL061 との違い

LED というペリフェラル
 LED というペリフェラル：光るという意味において豆電球
と同じ！！
電池と豆電球の回路の例電池とＬＥＤ回路の例
+
-

LM3S811 評価ボード上の LED 例
User’s Manual より抜粋
ボード上の
LED

LM3S811 評価ボードの回路図の例

GPIO というペリフェラル
PC5/CCP1
はここにつな
がっている

仕様書(datasheet)を確認する
Data Sheet より抜粋

更に仕様書(datasheet)を確認する

更に更に仕様書(datasheet)を確認する

更に更に更に仕様書(datasheet)を確認する

飛ばしすぎです！！
GPIO ってなんでしたっけ？
 LED はペリフェラル
 GPIO は General Purpose Input Output
 Output なら LED などの出力するための機器がつながる
 Input なら SW(スイッチ)などの入力するための機器がつなが
る。
 Output/Input はソフトウェアで制御する
 SoC によっては他の機能とピンが共用している
 GPIO と他の機能のどちらを使うかはソフトウェアで制御

LED を光らせるには？
 該当するピンを GPIO として使用するように宣言
 例：ＰＩＮ13 は GPIO のPC5と CCP1 とで共用している
 GPIO を Output と使用するように宣言
 GPIO を制御して PC5 から１を出力するようにする
 0 を出力することで光る場合もある。回路による。
この部分はTI が用意する
SterallisWare のライブラリ
を使用する。
ここが今回のポイント

LED を光らせる準備
 実際には特定のアドレスに対して“ある”値を書き込む
 ここは StellarisWare のライブラリを使うことで解決!
StellarisWare より抜粋
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOC);

LED を光らせる準備
 GPIO を Output と使用するように宣言
GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTC_BASE, LED_GPIO_PIN_5);

LED を光らせるには？(準備OK?)
 PC5(Port C の5番は) は 0x4000 6000 の 5ビット目。
Port C のベースは 0x4000 6000 番地
5番は 5ビット目
オフセットが 0x000番地

LED を光らせるには？(準備OK?)
 PC5(Port C の5番は) は 0x4000 63FC の 5ビット目。
Port C のベースは 0x4000 6000 番地
5番は 5ビット目
オフセットが 0x000番地だけど仕様書が
間違い？0x3FC

LEDを光らせるプログラムはこんな感じ？
#define LED_GPIO_C_ADDR
(0x400063FC)
#define LED_GPIO_PIN_5 (1 << 5)
int *gpio_c;
gpio_c = (int *)LED_GPIO_C_ADDR;
for ( i = 0 ; i < 1000000; ++i ) {
*gpio_c = LED_GPIO_PIN_5;
*gpio_c = 0;
}
*gpio_c = 0;
実はこのプログラムちゃんと動きません、、、
on/off を繰り返しているつもり
実際の動きあわせて修正

とりあえずコンパイル・実行
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A led
$ make USE_QEMU=true
$ ls asp
asp
$ mv asp led

実機で実行するには？
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A led
$ make
$ ls asp
asp
$ mv asp led
$ arm-none-eabi-objcopy -O binary led led.bin

なぜ動かないか？LED というペリフェラル
 LED はメモリ素子ではありません
 C のプログラムはアドレスへの書き込みはメモリだと
思っています。（そのように最適化される）

コンパイラはメモリへのアクセスを最適化する
(0x400063FC)
int *gpio_c;
for ( i = 0 ; i < 1000000; ++i ) {
*gpio_c = 0;
}
*gpio_c = 0;
gpio_c というメモリ用のポインタを
用意
gpio_c に 0x400063FC という
アドレスを設定
コンパイラはメモリに 0x20 と 0 を
繰り返し書いていると思っている
コンパイラはメモリに最終的に 0 を
書いていると思っている
コンパイラはこの繰り返しは無駄。最後に0を書いているのだから、
繰り返しをせずに 0 とだけ書いておこうと判断する”かも”しれない。

最適化されてしまったソース
(0x400063FC)
int *gpio_c;
for ( i = 0 ; i < 1000000; ++i ) {
*gpio_c = 0;
}
*gpio_c = 0;

最適化されないように教える手段
 volatile を使う
(0x400063FC)
volatile int *gpio_c;
for ( i = 0 ; i < 1000000; ++i ) {
*gpio_c = 0;
}
*gpio_c = 0;
コンパイラに最適化しないように指示。

volatile とは？
volatileの目的は，黙っていると処理系で行われる最適化を抑止すること
にある．例えば，メモリ・マップ方式の入出力をもつマシンでは，ステータ
ス・レジスタに対するポインタは，ポインタによる見かけ上，冗長な参照
をコンパイラが除去するのを防ぐのに，volatileへのポインタと宣言する
ことが可能である．
プログラミング言語C 第2版
ANSI規格準拠より抜粋

StellarisWare を使う
 StellarisWare ではhw_types.h にそのためのマクロが用意
されている。
 HWREG （単純なアクセス)
 HWREGBITW(ビットバンドを使ったアクセス)
HWREGBITW(LED_GPIO_C_ADDR, 5) = 1;

led-fix のコンパイル・実行
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A led-fix
$ ls asp
asp
$ mv asp led-fix

スイッチ(SW) を使う
 SW というペリフェラル
 volatile について
 (仕様書の確認:割愛)
 ソースの修正
 StellarisWare を使う

SW というペリフェラル
 SW というペリフェラル：スィッチという Input 用のペリ
フェラル。LED と同様にメモリではない。
電池と豆電球とSWの回路の例電池とＬＥＤとSWの回路の例
+
-

GPIO 復習
 LED はペリフェラル
 ＳW もペリフェラル
 GPIO は General Purpose Input Output
 Output なら LED などの出力するための機器がつながる
 Input なら SW(スイッチ)などの入力するための機器がつなが
る
 Output/Input はソフトウェアで制御する
 SoC によっては他の機能とピンが共用している
 GPIO と他の機能のどちらを使うかはソフトウェアで制御

ユーザズマニュアルで確認

LED を光らせるには？
 例：ＰＩＮ14 は GPIO のPC4だけの機能。
 GPIO を Input と使用するように宣言
 GPIO を制御して PC4 から入力値を得るようにする
 今回の回路では 0 が on。回路による。
この部分はTI が用意する
SterallisWare のライブラリ
を使用する。
ここが今回のポイント

ＳＷを使う準備
 (実はすでに LED でやっている)
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOC);

ＳＷを使う準備
 GPIO を Input と使用するように宣言
GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTC_BASE, SW_GPIO_PIN_4);

SWから情報得るにはこんな感じ？
int *gpio_c;
gpio_c = (int *)GPIO_C_ADDR;
while ( 1 ) {
v = *gpio_c;
if ( SW_GPIO_PIN_4 & v ) {
*gpio_c = 0;
} else {
*gpio_c =
LED_GPIO_PIN_5;
}
}
SW の値を呼んでいるつもり。
しかし volatile 宣言されて
いないので動かない。

動かないことを確認
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A led-sw
$ ls asp
asp
$ mv asp led-sw

なぜ動かないか？SWというペリフェラル
 SW はメモリ素子ではありません
 C のプログラムはアドレスへの読み込みはメモリだと
思っています。（そのように最適化される）
 volatile 宣言することで解決
実際にソースを修正して
確認してみよう

修正済みのソースを確認する
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A led-sw-fix
$ ls asp
asp
$ mv asp led-sw-fix

タスクを使う
 タスクを使おう
 LEDタスクとSWタスク(cfg ファイルの確認)
 ｄｌｙ_tsk を使う
 rot_rdq を使う
 セマフォを使う(led task を high priority にする)

タスクを使おう
 iTRON ではタスクを有効に使う
 タスクはコンテキストを保持することが可能
 CPU を仮想化する技術
 CPU の使用率を上げることができる
 割り込みはコンテキストを保持できない
 割り込み処理では wait することができない
 タスクの優先順位と割り込みを理解 → RTOS の理解

システム例(SW タスクとLEDタスク)
SW タスク(main_task) led_task
ＳＷを見る
ことだけに
専念
ＬＥＤを光ら
せることだ
けに専念
g_flag

LED タスクの例
void
led_task(intptr_t exinf)
{
while ( 1 ) {
if ( g_flag ) {
HWREGBITW(GPIO_C_ADDR, LED_GPIO_PIN_5_BIT) = 1;
} else {
}
}
}

led-sw-task.cfg の確認
#include "led-sw-task.h"
CRE_TSK(LED_TASK, { TA_NULL, 0, led_task, TASK_PRIORITY, STACK_SIZE,
NULL });
CRE_TSK(MAIN_TASK, { TA_ACT, 0, main_task, TASK_PRIORITY, STACK_SIZE,
NULL });
リソース名称 TA_ACT: すぐに起動
TA_NULL:すぐに起動しな
い
関数名
プライオリティ
Led-sw-task.h 内
で定義
スタックサイズ
本システムでは512

led-sw-task のコンパイル・実行
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A led-sw-task
$ ls asp
asp
$ mv asp led-sw-task

main_task の例
void
main_task(intptr_t exinf)
{
init_peripheral();
g_flag = 0;
Display96x16x1StringDraw("g_flag = 0", 0, 12);
act_tsk(LED_TASK);
while ( 1 ) {
g_flag = HWREGBITW(GPIO_C_ADDR, SW_GPIO_PIN_4_BIT);
#if 0
Display96x16x1StringDraw(g_flag?"1":"0", 54, 12);
#endif
}
ext_ker();
assert(0);
}
LED_TASK を起動
g_flag を変更。led_task は
g_flag を見て LED を点滅
させるはず。

うまく意図通りに動かないのはなぜか？
 iTRON ではタスクは自動的に切り替わらない
 プライオリティを含めたタスクの設計が必要

簡単なしかし禁じ手の方法を確かめる
 dly_tsk(100) を main_task に追加する
 性能が悪いことを確認する
dly_tsk は問題を回避はした
がスマートな方法ではない

rot_rdq を使う
 rot_drq (TASK_PRIORITY); を追加
 レディキューをローテートする。
 スマートではない。(API として記憶にとどめる程度?)

修正済みのソースを実行し確認する
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A rod-rdq
$ ls asp
asp
$ mv asp rod-rdq

プライオリティを変えてコンパイルしてみる
 cfg の修正
NULL });
CRE_TSK(LED_TASK, { TA_NULL, 0, led_task, TASK_PRIORITY - 1, STACK_SIZE,
NULL });

スマートな方法はセマフォを使うこと
 cfg にセマフォの資源を追加
 CRE_SEM(SEM_FOR_LED_TASK, { TA_NULL, 1, 1 });
 led_task に wai_sem を追加
 wai_sem(SEM_FOR_LED_TASK);
 main_task に sig_sem を追加
 sig_sem(SEM_FOR_LED_TASK);
 main_task に dly_tsk をやむなく追加

cfg にセマフォの資源を追加
#include "led-sw-sem.h"
NULL });
NULL });
CRE_SEM(SEM_FOR_LED_TASK, { TA_NULL, 1, 1 });

led_task に wai_sem を追加
void
led_task(intptr_t exinf)
{
while ( 1 ) {
wai_sem(SEM_FOR_LED_TASK);
if ( g_flag ) {
} else {
}
}
}

main_task を修正
act_tsk(LED_TASK);
while ( 1 ) {
flag = HWREGBITW(GPIO_C_ADDR, SW_GPIO_PIN_4_BIT);
if ( g_flag != flag ) {
g_flag = flag;
sig_sem(SEM_FOR_LED_TASK);
}
Display96x16x1StringDraw(flag?"1":"0", 54, 12);
dly_tsk(100);
}

禁じ手の dly_tsk
 main_task が dly_tsk を使っていて美しくない。
解決には割り込みの知識が
必要

$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A led-sw-sem
$ ls asp
asp
$ mv asp led-sw-sem

タスクを使う
 カウントするプログラム
 表示が乱れる件について
 排他制御
 動作確認

システム例(カウントタスク)
count_task count_task
totalcount[0] count[1]

cfg を確認
 2つの TASK が共通の関数を使う事に注意
 count_task に渡される引数が違う
 これにより自分のタスク番号を認識
 ローカル変数はそれぞれのスタック内に領域獲得
 グローバル変数は共通
CRE_TSK(COUNT_TASK_A, { TA_NULL, 0, count_task, LOW_PRIORITY, STACK_SIZE,
NULL });
CRE_TSK(COUNT_TASK_B, { TA_NULL, 1, count_task, LOW_PRIORITY, STACK_SIZE,
NULL });
CRE_TSK(MAIN_TASK, { TA_ACT, 0, main_task, TASK_PRIORITY, STACK_SIZE, NULL });
count_task に与えられる引数
main_task の方がプライオリティが高い

main_task がコントロール
act_tsk(COUNT_TASK_A);
act_tsk(COUNT_TASK_B);
while ( 1 ) {
dly_tsk(10);
rot_rdq(LOW_PRIORITY);
if ((count[0] + count[1]) == total ) {
Display96x16x1StringDraw("OK ", 0, 12);
} else {
Display96x16x1StringDraw("Failed", 0, 12);
}
syslog(LOG_INFO, "%d + %d = %d", count[0], count[1], total);
}
count_task の制御

コンパイル実行する
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A task_count
$ ls asp
asp
$ mv asp task_count

意図通りに動かない理由
資源の競合
count[0] count[1]
total

OLED の表示もおかしくなる
資源の競合
count[0] count[1]
total
OLED

競合回避するためにはセマフォを使う
 cfg にセマフォの資源を追加
 CRE_SEM(SEM_FOR_TASK, { TA_NULL, 1, 1 });
 count_taskに wai_sem/sig_sem を追加
 wai_sem(SEM_FOR_TASK);
 sig_sem(SEM_FOR_TASK);

cfg にセマフォの資源を追加
CRE_TSK(COUNT_TASK_A, { TA_NULL, 0, count_task, LOW_PRIORITY, STACK_SIZE,
NULL });
CRE_TSK(COUNT_TASK_B, { TA_NULL, 1, count_task, LOW_PRIORITY, STACK_SIZE,
NULL });
CRE_SEM(SEM_FOR_TASK, { TA_NULL, 1, 1 });

count_taskに wai_sem/sig_sem を追加
while ( 1 ) {
wai_sem(SEM_FOR_TASK);
saved_task = total;
count[task_no] ++;
saved_task ++;
total = saved_task;
if ( task_no ) {
Display96x16x1StringDraw("task 0", 30,
12);
} else {
Display96x16x1StringDraw("task 1", 30,
12);
}
sig_sem(SEM_FOR_TASK);
}

$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A task-count-fix
$ ls asp
asp
$ mv asp task-count-fix

ADC を使う
 割り込みをつかう
 パラメタ変更

システム例(ADC:割り込みを使用)
main_task adc_isr
OLED

割り込みの特徴
 非同期のお知らせシステム
 割り込み処理ルーチン中は他の処理は出来ない
 タスクなどの処理は出来ない
 多重割り込みするためには仕組みが必要
 多重割り込みは難しい
 割り込みを wait することは出来ない
 wai_sem などで待つことができない
 コンテキストを保持できないため
 割り込み要因をクリアする必要がある

あまり美しくない割り込みルーチンの例
void
adc_isr(intptr_t exinf)
{
char i_adc_str[] = "i 0";
unsigned long value;
ADCIntClear(ADC0_BASE, 3);
ADCSequenceDataGet(ADC0_BASE, 3, &value);
syslog(LOG_INFO, "intr wheel d %d", value);
i_adc_str[2] = '0' + value / 100;
Display96x16x1StringDraw(i_adc_str, 50, 12);
}
割り込み要因のクリア
美しくない
美しくない
美しくない

割り込みを使用するには
cfg に資源の追加の必要がある。
CRE_TSK(ADC_TASK, { TA_NULL, 0, adc_task, LOW_PRIORITY, STACK_SIZE, NULL });
ATT_ISR({ TA_NULL, 0, INT_ADC3, adc_isr, 1 });
CFG_INT(INT_ADC3, { TA_ENAINT, ADC_INTR_PRIORITY });
追加の資源

コンパイル実行する
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc –A adc-intr
$ ls asp
asp
$ mv asp adc-intr

割り込みを使う
 まずはタスクのみの動作なので非常に遅いレスポンス
 USE_ADC_INTR を有効にして割り込みを使う

資源の競合
OLED の表示がおかしくなる
main_task adc_isr
OLED
wai_sem が使えな
い！！

表示がうまくいくようにタスクを使う
main_task adc_isr
OLED
adc_task
g_flag

ソースの変更
 割り込みを使う
 #define USE_ADC_INTR
 adc_isr を変更
 g_flag = 1; だけにする
 セマフォを使う

割り込みを使う
#define USE_ADC_INTR
#ifdef USE_ADC_INTR
ADCIntEnable(ADC0_BASE, 3);
IntEnable(INT_ADC0SS3);
#endif

adc_isr の変更
void
{
#if 0
#endif
#if 0
i_adc_str[0] = '0' + value / 100;
i_adc_str[1] = 0;
#endif
g_flag = 1;
}
重い処理をタスク
に移動
フラグの書き換え

adr_task の追加
void
adc_task(intptr_t exinf)
{
char t_adc_str[] = "t 0";
while ( 1 ) {
if ( g_flag == 1 ) {
dly_tsk(10);
syslog(LOG_INFO, "adc_task wheel %d", value);
t_adc_str[2] = '0' + value / 100;
Display96x16x1StringDraw(t_adc_str, 50, 12);
g_flag = 0;
} else {
dly_tsk(90);
}
}
}
セマフォで排他可能
フラグを待つ
またも禁じ手のdly_tsk
フラグをリセット

main_task の変更
while ( 1 ) {
syslog(LOG_INFO, "wheel %d", value);
adc_str[4] = '0' + value / 100;
Display96x16x1StringDraw(adc_str, 0, 12);
dly_tsk(100);
}
セマフォで排他可能

cfg の変更
CRE_TSK(ADC_TASK, { TA_NULL, 0, adc_task, LOW_PRIORITY, STACK_SIZE,
NULL });
NULL });
セマフォの追加

大変更をした adr-intr の改変版を実行
 #define USE_ADC_INTR
 adc_isr を変更
 g_flag = 1; だけにする
 セマフォを使う

$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A adc-task
$ ls asp
asp
$ mv asp adc-task

何が美しくなかったのか？
void
{
i_adc_str[2] = '0' + value / 100;
}
必要以上のスタックの消費
UART を使った出力
OLED を使った出力

シンプルになった割り込みルーチンの例
void
{
i_adc_str[2] = '0' + value / 100;
g_flag = 1;
} dly_tsk を必要とする
情報の受け渡し方

iTRON の FLG API を使う
 g_flag をつかった情報受け渡しの欠点
 読み出し側が g_flag を読むタイミングを決定できない
 結果としてポーリングすることになる
 ポーリングの実装として dly_tsk をつかうことになる。
 FLG API を使う
 フラグ情報が変わった時に情報を伝えることができる
 割り込みでも使用できる API がある
 wait しないことが保障されている API の用意
禁じ手のdly_tsk

FLG を使う
main_task adc_isr
OLED
adc_task
ＦＬＧ

FLG を使うための変更箇所
 cfg に資源を追加
 ポーリングに代わる API
 wai_flg
 clr_flg
 割り込みでの API
 iset_flg

cfg に資源を追加
CRE_TSK(ADC_TASK, { TA_NULL, 0, adc_task, LOW_PRIORITY, STACK_SIZE,
NULL });
NULL });
CRE_FLG(ADC_FLG, { TA_WMUL, 0x00U });
FLG 資源の追加

ポーリングに代わる API
void
adc_task(intptr_t exinf)
{
char t_adc_str[] = "t 0";
FLGPTN flgptn;
while ( 1 ) {
wai_flg(ADC_FLG, 0x01U, TWF_ORW, &flgptn);
clr_flg(ADC_FLG, ~0x1);
#if 0
syslog(LOG_INFO, "adc_task wheel %d", value);
#endif
t_adc_str[2] = '0' + value / 100;
Display96x16x1StringDraw(t_adc_str, 50, 12);
}
}
FLG の利用

割り込みでの API
void
{
iset_flg(ADC_FLG, 0x1);
}
FLG の利用

$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A adc-task-fix
$ ls asp
asp
$ mv asp adc-task-fix

タイマーを使う
 パラメタ変更
 割り込みからFLGとMSGを使う
 コンパイル動作確認

２つのタイマ割り込みを使った例
timer1_sr
timer_task
FLG
timer0_isr
FLG

ソースを実行し確認する
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A timer
$ ls asp
asp
$ mv asp timer

ここで応用問題
 main_task を表示用スレッドにする。
 現在は timer_task が表示も兼ねている
 timer_task から FLG で main_task へ表示を促す
 表示すべきデータはグローバル変数で受け渡す

新しいシステム
timer1_sr
timer_task
FLG
timer0_isr
FLG
main_task
FLG
表示データ

MBX(メッセージボックス)を使う
 渡したい情報
 FLG による1ビットの情報
 表示すべきデータ(複雑なデータ)
渡したい情報が複雑な場合
MBX を使うことができる

MBX の基本
 メッセージの送信
 snd_mbx( TIMER_MBX, (T_MSG *)&g_user_msg );
 メッセージの受信
 rcv_mbx( TIMER_MBX, (T_MSG **)&umsg );
 追加資源
 CRE_MBX(TIMER_MBX, { 0, TMAX_MPRI, NULL });
 データ構造例
struct user_msg {
T_MSG t_msg;
uint8_t version;
uint8_t led_on_off;
uint8_t msg_n;
uint8_t app_intr_no;
};
共通ヘッダ
使用者の定義

ソースを実行し確認する
$ perl ../lm3s811_toppers/asp/configure -T lm3s811_gcc -A timer-msg
$ ls asp
asp
$ mv asp timer-msg

改訂履歴
バージョン改訂内容担当改訂日
1.0 初版鈴木量三朗 2012/12/20

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