Keywords: crossgcc gcc gdb hitach H8 H8/3048 AKI-H8 秋月 linux cygnus

ＡＫＩ−Ｈ８遊びのページ

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1999/09/07 UPDATED

かしまの掲示板

開発環境の構築

linuxのインストール
- Slackware
  - Slackware3.6のftpサイトからのダウンロード
    　ネット廃人である私の場合は、600MBだって ftpでもってきてしまうのだが、普通のモデムユーザーは雑誌とかパッケージ品を買った方が良いらしい。
  - CD-Rへ焼く、boot, rootフロッピーを作る
  - インストール！！
- Red Hat
  - Red Hatパッケージのダウンロード、CD-Rへ焼く
  - CD-ROMドライバ入りの DOSから起動、autoboot.batを実行
  - インストール！！
    　むむ、SCSIアダプタや機器がいくつも繋がっていると LILOの振る舞いがヘンだぞ。インストール先のHDDは /dev/sdaへ認識させてあげた方が良いらしい。わたしの場合、AHA-2940UWに HDDが２台、DC-390にMOドライブが接続されているが、MOが /dev/sdaにアロケーションされてしまった。これだとうまく LILOが使えないし、インストール時のパーティション割り振りの時に fdiskを選択すると、デタラメなディスクデバイスのリストが表示されてしまう。
    　MOドライブの電源を切ると、問題なくインストールや LILOがうまく動作するようになるようだ。 MOドライブに何も挿入されていないと Drive not readyが報告されるが、これが原因なのだろうか？
    　...原因は、SCSIボードの誤認識らしい。 DC390に搭載されているチップと同じ型のチップのドライバが DC390ドライバの他にもう一つあるのだ。 kernel-2.2.0のメークをするときに DC390のドライバを指定してあげたら難なくクリアできた。
cross-binutilのインストール
- binutil-2.8.1.tar.gzのダウンロード
```
% ./configure --prefix=/usr/local --target=h8300-hms
% make
% make install
```
　とかやって、インストールする。

cross-gccのインストール

gcc-2.7.2.3.tar.gz、crossgcc-2.7.2.2.patch.gzのダウンロード

% ./configure --prefix=/usr/local --target=h8300-hms --exec-prefix=/usr/local
% make
% make install

cygnus newlib-1.8.1のインストール
- システムルーチンのカスタマイズ
  　気持ちよくデバッグするためには、_exit.cをカスタマイズしておけばよいだろう。 _exit.c へはプログラム終了時にモニターのプロンプトへ戻るために JSR @@0x04を挿入しておこう。
  　なお、newlibのインストール後にシステムルーチンを修正することであろうが、これらを修正したら、make cleanして make installをしよう。 libc.aとかだけ makeしても、ld から incompatible instructionだとか怒られてしまうのだ。
```
% ./configure --prefix=/usr/local --target=h8300-hms --exec-prefix=/usr/local
% make
% make install
```
cross-gdbのインストール
- 日立モニタへの対応patchの適応
```
% ./configure --prefix=/usr/local --target=h8300-hms --exec-prefix=/usr/local
% make
% make install
```
　メークはほかのGNUツールと一緒だ。
日立製デバッグモニタ(Ver2.1B)の再構築
　自分の作ったシステム用にモニタを再構築するには、モニターのソースと、秋月のアセンブラ(ボードに標準添付)が必要である。
- メモリ配置の定義
  　自分のシステムに合うように定義を変更する。
  今回使うシステムは、0x600000 - 0x7fffffに 2Mbyteの DRAMを配置しているので、スタックとメモリの先頭番地をそれぞれ 0x800000、0x600000に、RAMエリアは DRAMが作動しなくてもモニタが動作するよう、内蔵メモリの0xfff710に設定する。 BRRには、14.7456MHz時 115.2Kbpsになる値を指定した。
```
[monitor.subの内容]

INPUT ADVANCED,MONITOR
INPUT CMD01,CMD02,CMD03,CMD04,CMD05,CMD06,CMD07,CMD08,CMD09,CMD10
INPUT CMD11,CMD12,CMD13,CMD14,CMD15,CMD16,CMD17,CMD18,CMD19,CMD20
INPUT CMD21,CMD22,CMD23,CMD24,CMD25,CMD26,CMD27,CMD28,CMD29,CMD30
INPUT CMD31,CMD32,CMD33,CMD34,CMD35,CMD36,CMD37,CMD38,CMD39,DMY40
INPUT cpu01,cpu02,cpu03,cpu04,cpu05
INPUT mod01,mod02,mod03,mod04,mod05,mod06,mod07,mod08,mod09,mod10
INPUT mod11,mod12,mod13,mod14,mod15,mod16,mod17,mod18,mod19,mod20
INPUT mod21,mod22,mod23,mod24,mod25,mod26,mod27,mod28,mod29,mod30
INPUT mod31,mod32,mod33,mod34,mod35,      mod37,mod38,mod39
DEFINE  $BRR(03)
DEFINE  $STACK(0800000)
PRINT   MONITOR.MAP
OUTPUT  MONITOR.ABS
START   VECTOR(0),ROM(200),RAM(0FFF710),USER(0600000),SCI(0FFFFB8)
EXIT
```
- 割り込み機能のモジュール
  　cmd40.obj,mod36.obj(Ver2.1Bの場合) はリンクしない。これらは特別なベクタ設定のモジュールである。ベクタのハンドリングを最低限にすることで、割り込み遅延を少なくするためのものだそうだ。
- Sフォーマットのエラー処理の解除
  　CMD26.SRCを編集する。秋月で売っているSフォーマットのツールはチェックサムの方言が違うので、そのままだと転送時にエラーが出るらしい。
```
[cmd24.srcの変更]

100:        BNE     ERR11       ; Check Sum Error            (旧)
100:        BRN     ERR11       ; Ignore Check Sum Error     (改)
```
- monitor.motの生成
  全ての *.srcファイルを
  
  a38h xxx.src -CPU=300HA
  
  として *.objを作り、*.objファイルを１ヶ所に集めて
  
  l38h /SUB=monitor.sub
  
  c38h monitor
  
  とすれば monitor.motが生成されるはずだ。
  
  magic trap(0xc4)への対応
  　日立H8/300にビルドされた cygnus newlibは、H8のtrap #0xc4を一文字出力に割り当てることにより標準出力を発生させることができる。私の場合は、trap #0xc4のモニタフックを解除して、SIO #0へ１文字出力するようにした。わが H8の SIO #0はシステムのボヤキポートと化したのだ。
実験ボードの製作
液晶ディスプレイの接続
- I/Oポートの割り当て
  　多くのLCDドライバのアクセスサイクルは 1usであるので、16MHzの H8なら、16サイクル程のウェイト信号を作ってやれば、バス直結で LCDが接続できる。 16サイクル発生ロジックと、H8の余りのI/Oポートの重さを考えて好きなほうを選んでちょ。
16Mbit DRAMの接続
　H8チップ単体だと、DRAM用のアドレスマルチプレクサが９本(18bit)しかないので、一度に接続できる DRAMのメモリサイズは 256Kwordが最大である。小型化をするためには、是非とも 1Mword x 16bit DRAMワンチップで最大DRAMサイズまで埋めたい所である。
- アドレスマルチプレクサの拡張
  　最大DRAMサイズに到達させるためには、あと2bit分マルチプレクサを拡張すればよい。アドレスの切り替え信号は、タイミングダイアグラムから、/CS3(RAS)信号を D-FFをつかってφの１クロック分遅らせて作ればうまいこと生成できるようだ。
　DRAMチップをわんさかつなげるのは、あまり良くないようだ。最初テキトーに配線して 30PINの SIMMを２枚接続したのだが、うまく動作しなかった。原因は、パスコンの容量不足と、ＧＮＤ線の細さであった。 DRAMがリフレッシュする度に、＋５Ｖラインに 0.1v以上の大津波が起こるのである。

DRAM追補
　16Mbit(1M x16)DRAMの 5116160(row:12, column:8)なら、8bitマルチプレクサモードを使えば直結できそうだ。 5118160(row:10, column:10)タイプのDRAMだと、アドレスマルチプレクサを１ビット外部拡張しなければならない。

MODE	ADDR PIN	A20	A19	A18	A17	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
M9/~M8 = 0	ROW	A20	A19	A18	A17	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
	COLUMN	A20	A19	A18	A17	A10	A9	A9	A16	A15	A14	A13	A12	A11	A10	A0
	HM5116160	A11	A10	A9	A8	-	-	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0	-
M9/~M8 = 1	ROW	A20	A19	A18	A17	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
	COLUMN	A20	A19	A18	A17	A10	A18	A17	A16	A15	A14	A13	A12	A11	A10	A0
	HM5118160	A9		-	-	-	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0	-
M9/~M8 = 1	ROW	A20	A19	A18	A17	A10	A9	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
	COLUMN	A20	A19	A18	A17	A10	A18	A17	A16	A15	A14	A13	A12	A11	A10	A0
	HM5117800	A9		-	-	-	A8	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0	A10

■＝外部拡張アドレスマルチプレクサ

72pin SIMM
　あと、4MB 72pin SIMMの半分だけ使うという手も行けそうだ。ただ、制御信号が /RAS信号が1本、/UCAS, /LCASが 8bit毎に 4本しかないので、使用しない片側半分はアクセスする度 RASオンリー・リフレッシュ動作をし続けることになる。これでどういう弊害が出るかというと、不要な半分のリフレッシュ電流も食ってしまうことだ。
8bit幅 DRAM
　H8/3048の説明書に 8bit幅DRAMの事は記載していないが、area3を8bitバスモードにすればちゃんと 8bitでも動作するみたいだ。 8bitバス幅ならバス配線８本を省略できる。

　DRAMを使う場合は、a) 16bitバス＆外付け回路無し(HM5116160)か、b)マルチプレクサ増設＆バスを８本減らし((8bit、HM5117800 or 30pinSIMM)て汎用入出力か、と言う選択になりそうだ。
　また、増設マルチプレクサを使う場合、15MHz以上のメインクロックは要注意だ。 1/2CLK時間がアドレス遅延 30nsより短くなってしまうため、CLK同期で切り替えていたのではおかしな動きになってしまう。要は、/RASのhold時間(15ns)だけ遅延して切り替えれば良い。

gccによるプログラミング

ldscriptの設定
< install-dir>/h8300-hms/lib/ldscripts/ に *.xというリンカーが実行ファイルを吐き出す時に使うスクリプトが入っている。例えば、gccで -mhオプションを付けてコンパイルすると、h8300h.x というスクリプトが参照される。
　このスクリプトに、ターゲットのRAMエリア、スタックエリア、ベクターエリアが何番地かを指定する(というより各値を元に適当なバイナリを出力するようなスクリプトを記述する)。

[システムldscript以外を指定する]

% h8300-hms-gcc -mh -mrelax -T ~/ldscripts/aki-h8.x foo.c

　ちなみに、-mrelax オプションは、I/Oエリアなどの 0xffffXXへアクセスするときなどに 32bitアドレス指定を使わず、8bitアドレス指定を使うようにする指定だ。

[-mrelaxなし]

   ; PA.DR.BYTE = 0x01

   fa 01             mov.b #0x1,r2l
   6a aa 00 ff ff d3 mov.b r2l,@0xffffd3:32

[-mrelaxあり]

   fa 01             mov.b #0x1,r2l
   3a d3             mov.b r2l,@0xd3:8

(参考)アセンブラ使用時の注意点・細渕氏

割り込みルーチンの記術
　#pragma interrupt

　このようにプラグマを宣言すると、直後に宣言する関数は呼び出される前にすべてのレジスタが待避され、関数の終わりは RTEが使われる。

C source	assembler out
int i; main() { asm("trapa #0"); } #pragma interrupt void int_trap0() { i++; }	\| \| _int_trap0: push.l er6 mov.l er7,er6 push.l er5 push.l er4 push.l er3 push.l er2 push.l er1 push.l er0 mov.w @_i,r3 mov.w r3,r2 adds #1,er2 mov.w r2,r3 mov.w r3,@_i .L2: pop.l er0 pop.l er1 pop.l er2 pop.l er3 pop.l er4 pop.l er5 pop.l er6 rte

C source

assembler out

int     i;

main()
{
        asm("trapa #0");
}

#pragma interrupt
void int_trap0()
{
        i++;
}

|
|

_int_trap0:
        push.l  er6
        mov.l   er7,er6
        push.l  er5
        push.l  er4
        push.l  er3
        push.l  er2
        push.l  er1
        push.l  er0
        mov.w   @_i,r3
        mov.w   r3,r2
        adds    #1,er2
        mov.w   r2,r3
        mov.w   r3,@_i
.L2:
        pop.l   er0
        pop.l   er1
        pop.l   er2
        pop.l   er3
        pop.l   er4
        pop.l   er5
        pop.l   er6
        rte

　ここでは、int_trap0を使って実験しているが、int_xxxxの割り込みルーチンの定義は前述のldscriptにて、宣言されている。 int_trap0の関数エントリーがあれば int_trap0の先頭アドレスがベクターに記載され、関数が無い場合は、start()のアドレスが記載される。
　実験機は、0x600000 - 0x6001ff までが、ユーザーベクタ, 0x600200 - 0x7fffffまでがユーザエリア兼スタックである。

(gdb) x/16 0x600000
0x600000:       0x00600200      0x00600200      0x00600200      0x00600200
0x600010:       0x00600200      0x00600200      0x00600200      0x00600200
0x600020:       0x00600236      0x00600200      0x00600200      0x00600200
0x600030:       0x00600200      0x00600200      0x00600200      0x00600200
(gdb) disass 0x600236
Dump of assembler code for function int_trap0:
0x600236 <int_trap0>:    01 00 6d f6       mov.l er6,@-er7
0x60023a <int_trap0+4>:  0f f6             mov.l er7,er6
0x60023c <int_trap0+6>:  01 00 6d f5       mov.l er5,@-er7
0x600240 <int_trap0+10>: 01 00 6d f4       mov.l er4,@-er7
0x600244 <int_trap0+14>: 01 00 6d f3       mov.l er3,@-er7
0x600248 <int_trap0+18>: 01 00 6d f2       mov.l er2,@-er7
0x60024c <int_trap0+22>: 01 00 6d f1       mov.l er1,@-er7
(後略)

　ほらね。

ビットセット・リセット
　ヘッダファイル 3048f.hで宣言されている I/O用変数を直接参照する場合、バイト操作は問題ないが、ビット操作の場合、一度バイトリードしてからビット操作をして再びバイトライトで戻すというようなアルゴリズムで処理される。コード量を少なくするためにインラインアセンブラを使って bset, bclrを吐き出すようにすることもできる。

[ソースリスト]

#define BITSET(a, b)    asm("bset.b %0, @%c1:8" ::"g" (b), "g" (a) )
#define BITCLR(a, b)    asm("bclr.b %0, @%c1:8" ::"g" (b), "g" (a) )
#define BITTST(a, b)    ({char __ccr; asm("btst.b %1, @%c2:8\n\tstc ccr, %0l\n\tand.b #4:8, %0l" : "=r" (__ccr) : "g" (b), "g" (a) : "r0" ); __ccr; })
main(){
	char	i;
	BITSET( 0xd3, 6);
	i = BITTST( 0xd3, 6);
}


[逆アセンブル結果]

0x60024a :     7f d3 70 60       bset  #0x6,@0xd3:8

0x60024e :     7e d3 73 60       btst  #0x6,@0xd3:8
0x600252 :     02 08             stc   ccr,r0l
0x600254 :     e8 04             and.b #0x4,r0l
0x600256 :     6e e8 ff fe       mov.b r0l,@(0xfffe:16,er6)

各エントリーアドレスのリストを取る

% h8300-hms-gcc -mh -mrelax -Xlinker -M foo.c >& output.map

gdbによるソースデバッグ

% h8300-hms-gdb a.out
(gdb) set machine h8300h		; ターゲットは H8/300H
(gdb) set remotebaud 38400		; 通信速度は 38,400bps
(gdb) target hms /dev/cua0		; 通信ポートは COM0
Remote target hms connected to /dev/cua0
0x600200 in start ()
(gdb) load				; 実行ファイルをダウンロード
.vectors        : 0x00600000 .. 0x006000f4  
.text   : 0x00600200 .. 0x00601f94  
.tors   : 0x00601f94 .. 0x00601f94  
.data   : 0x00601f94 .. 0x0060265c  
.stack  : 0x007ffffc .. 0x00800000  
Transfer rate: 9556 bits/sec.
(gdb) run				; 実行

とかやって、aki-h8と通信させよう。

magic trap(0xc4)からの標準出力
　magic trapに１文字出力を割り当てることにより、その出力へ printf()できるようになる。

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