元μT-Kernel（今は違うもの）実装仕様書

Version 1.00.00
2008年1月


0 まえがき

0.0 はじめに

この文書には、元μT-Kernel（今は違うもの）の特定のボードへの実装の仕様が書かれ
ている。
対象とするμT-Kernelのバージョンは、1.00.00版とする。

細かいことはμT-Kernel実装仕様書H8S/2212版(Version 1.00.00)を適当に参照。

0.1 何をするものか

μT-Kernel Version 1.00.00のH8S/2212版のリファレンスコードにパッチを当て、H8/3
069やH8/3052, H8/3664で無理矢理動かそうとするもの。

μT-Kernelを名乗るためには互換性認証をパスしなければならないが、個人相手にそん
なことをやってくれる訳じゃなさそうなので、とりあえずこんな形で公開するしかな
い。

非公式なものなので、T-Engine Forumへクレームを言うこともできなくなるし、何か不
具合が起こった場合の対処は各自でどうにかしてもらうしかない…使うなら自己責任。

0.2 使いかた

PC-UNIX上だとこんな感じ。Cygwin環境でも多分こんな感じだと思う。

	$ tar zxpf utkernel.1.00.00.tar.gz
	$ cd utkernel_source/
	$ patch -p1 < utk-1.00.00-h8xxxx-unofficial-yyyymmdd.patch

機種名やディレクトリ名はapp_h8s2212やh8s2212のまま。makeしてできあがったオブジ
ェクトが、パッチに書かれた機種向けになる。

複数の機種で使いたい場合は、各機種毎にutkernel.1.00.00.tar.gzの展開からやらない
と駄目なので、注意。

0.3 ビルドの際のヒント

環境変数の設定を忘れると大変。

	$ export BD=/home/user/utkernel_source
	$ export GNU_BD=/usr/local
	$ export TOOL_ORIGIN=GNUh8300
	$ export GNUh8300=/usr/local/h8300-elf

最初は手で設定して、面倒になってきたらビルド用のディレクトリにあるMakefileに仕
込んでおくと良さそう。※設定値は各自の環境に応じて読み替える

perlのパスも要注意。以下のファイルは/usr/local/bin/perlを前提としているので、
/usr/bin/perlの場合は書き換えないといけない。

	$(BD)/etc/mkfuncfiles
	$(BD)/mkiflib
	$(BD)/mktdsvc
	$(BD)/mktksvc
	$(BD)/lib/libsvc/build/h8s2212/makeifex.pl
	$(BD)/lib/libsvc/build/h8s2212/makeiftd.pl
	$(BD)/lib/libsvc/build/h8s2212/makeiftk.pl

ビルド用のディレクトリは、$(BD)/kernel/sysmain/build/app_h8s2212。make, make c
leanを知っていれば多分大丈夫。makeはGNU makeを使う。

ターゲットに転送するのは、kernel-ram.motもしくはkernel-rom.mot。

1 CPU

1.1 ハードウェア仕様

○H8/3664版

	CPU:	Renesas H8/3664
	ROM	32kB（CPU内蔵）
	RAM:	2kB（CPU内蔵）

	AKI-H8/3664（秋月電子通商）を使用する。
	※32kHzのサブクリスタルが必須

○H8/3069版

	CPU:	Renesas H8/3069
	ROM:	512kB（CPU内蔵）
	RAM:	16kB（CPU内蔵）

	AKI-H8/3069FフラッシュマイコンLANボードを使用する。
	AKI-H8/3069FフラッシュマイコンLANボード上のDRAM(2MB)で動作させる場合
	は、H8簡易モニタ
	(http://www.mit.pref.miyagi.jp/embedded/consortium/h8mon.html)を使用す
	る。

○H8/3052版

	CPU:	Renesas H8/3052
	ROM:	512kB（CPU内蔵）
	RAM:	8kB（CPU内蔵）

	AKI-H8-LANボード＋AE-3052ボードを使用する。
	AKI-H8-LANボード上のSRAM(128kB)で動作させる場合は、H8簡易モニタ
	(http://www.mit.pref.miyagi.jp/embedded/consortium/h8mon.html)を使用す
	る。

1.2 動作モードと保護レベル

MMUやMPUが存在しないため、保護レベルの切り替えという概念は無い。
保護レベルの指定は、全てレベル0として扱う。

2 メモリマップ

2.1 H8/3664版

2.1.1 全体

	0x0000		+-----------------------+
			|内蔵ROM (32kB)		|	0x0000-0x7fff
	0x8000		+-----------------------+
			:(未使用)		:
	0xf780		+-----------------------+
			|内蔵RAM (2kB)		|	0xf780-0xff7f
	0xff80		+-----------------------+
			|内部I/Oレジスタ	|	0xff80-0xffff
	0xffff		+-----------------------+

2.1.2 内蔵ROM領域

32kBの内蔵ROM領域は、以下のように使用する。

	0x0000		+-----------------------+
			|割込例外ベクタテーブル	|	0x0000-0x0033
	0x0034		+-----------------------+
			|μT-Kernelコード	|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|(未使用)		|
	0x8000		+-----------------------+

内蔵ROMには、割込例外ベクタテーブルとμT-Kernelコードを配置する。

2.1.3 内蔵RAM領域

2kBの内蔵RAM領域は、以下のように使用する。

	0xf780		+-----------------------+
			|.data			|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|.bss (NoInit)		|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|.bss			|
			+- - - - - - - - - - - -+	←SYSTEMAREA_TOP
			|μT-Kernel管理領域	|
	0xfec0		+-----------------------+	←SYSTEMAREA_END
			|割込スタック (192byte)	|
	0xff80		+-----------------------+	←sp初期値

			NoInit: ゼロ初期化されない.bss

内蔵RAMの下位アドレスから、.dataおよび.bssを割り当てる。

μT-Kernel管理領域は、μT-Kernelのメモリ管理機能が使用する。

μT-Kernel管理領域は、設定ファイル(utk_config_depend.h)のSYSTEMAREA_TOP, SYSTE
MAREA_ENDの指定された間の領域とする。通常は、空いているメモリ領域は全てμT-Ker
nelのメモリ管理機能に割り当てられる。

2.2 H8/3069版

2.2.1 全体

CPUの動作モードは、CPU内蔵のROM・RAMだけで動作させる場合は、モード7とする。
AKI-H8/3069FフラッシュマイコンLANボード上のDRAMを使用する場合は、モード5。

モードにかかわらず、EMCビットの設定は1とする。

	0x000000	+-----------------------+
			|内蔵ROM (512kB)	|	0x000000-0x07ffff
	0x080000	+-----------------------+
			:(外部アドレス空間)  (*):
	0x400000	+-----------------------+
			|外付DRAM (2MB)      (*)|	0x400000-0x5fffff
	0x600000	+-----------------------+		
			:(外部アドレス空間） (*):
	0xfee000	+-----------------------+
			|内部I/Oレジスタ(1)	|
	0xfee100	+-----------------------+
			:(外部アドレス空間） (*):
	0xffbf20	+-----------------------+
			|内蔵RAM (16kB)		|	0xffbf20-0xffff1f
	0xffff20	+-----------------------+
			|内部I/Oレジスタ(2)  (*)|
	0xffffea	+-----------------------+
			:(外部アドレス空間)	:
	0xffffff	+-----------------------+

			(*)モード5のみ存在

2.2.2 内蔵ROM領域／外付DRAM領域

512kBの内蔵ROM領域・2MBの外付DRAM領域は、以下のように使用する。

・H8簡易モニタを使用しない場合

	0x000000	+-----------------------+
			|割込例外ベクタテーブル	|	0x000000-0x0000ff
	0x000100	+-----------------------+
			|μT-Kernelコード	|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|(未使用)		|
	0x080000	+-----------------------+

	0x400000	+-----------------------+
			|(未使用)		|	0x400000-0x5fffff
	0x600000	+-----------------------+

内蔵ROMには、割込例外ベクタテーブルとμT-Kernelコードを配置する。

・H8簡易モニタを使用する場合

	0x000000	+-----------------------+
			|H8簡易モニタ		|	0x000000-0x07ffff
	0x080000	+-----------------------+

	0x400000	+-----------------------+
			|μT-Kernelコード	|	0x400000-0x5fffff
			+- - - - - - - - - - - -+
			|(未使用)		|
	0x600000	+-----------------------+

内蔵ROMは、H8簡易モニタが使用する。
割込例外ベクタテーブルは、H8簡易モニタが内蔵RAM領域上に提供する（後述）。
外付DRAM領域に、μT-Kernelコードを配置する。

2.2.3 内蔵RAM領域

16kBの内蔵RAM領域は、以下のように使用する。

	0xffbf20	+-----------------------+
			|モニタ・作業領域    (*)|
	0xffc000	+-----------------------+
			|モニタ・ベクタ領域  (*)|
	0xffc100	+-----------------------+
			|.data			|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|.bss (NoInit)		|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|.bss			|
			+- - - - - - - - - - - -+	←SYSTEMAREA_TOP
			|μT-Kernel管理領域	|
	0xfffe60	+-----------------------+	←SYSTEMAREA_END
			|割込スタック (192byte)	|
	0xffff20	+-----------------------+	←sp初期値

			(*)H8簡易モニタ使用時のみ存在
			NoInit: ゼロ初期化されない.bss

内蔵RAMの下位アドレスから、.dataおよび.bssを割り当てる。

μT-Kernel管理領域は、μT-Kernelのメモリ管理機能が使用する。

μT-Kernel管理領域は、設定ファイル(utk_config_depend.h)のSYSTEMAREA_TOP, SYSTE
MAREA_ENDの指定された間の領域とする。通常は、空いているメモリ領域は全てμT-Ker
nelのメモリ管理機能に割り当てられる。

2.3 H8/3052版

2.3.1 全体

CPUの動作モードは、CPU内蔵のROM・RAMだけで動作させる場合は、モード7とする。
AKI-H8-LANボード上のSRAMを使用する場合は、モード6。


	0x000000	+-----------------------+
			|内蔵ROM (512kB)	|	0x000000-0x07ffff
	0x080000	+-----------------------+
			:(外部アドレス空間)  (*):
	0x220000	+-----------------------+
			|外付SRAM (128kB)    (*)|	0x220000-0x23ffff
	0x240000	+-----------------------+		
			:(外部アドレス空間） (*):
	0xffdf10	+-----------------------+
			|内蔵RAM (8kB)		|	0xffdf10-0xffff0f
	0xffff10	+-----------------------+
			:(外部アドレス空間)	:
	0xffff1c	+-----------------------+
			|内部I/Oレジスタ(2)  (*)|
	0xffffff	+-----------------------+

			(*)モード6のみ存在

2.3.2 内蔵ROM領域／外付SRAM領域

512kBの内蔵ROM領域・128kBの外付SRAM領域は、以下のように使用する。

・H8簡易モニタを使用しない場合

	0x000000	+-----------------------+
			|割込例外ベクタテーブル	|	0x000000-0x0000ff
	0x000100	+-----------------------+
			|μT-Kernelコード	|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|(未使用)		|
	0x080000	+-----------------------+

	0x220000	+-----------------------+
			|(未使用)		|	0x220000-0x23ffff
	0x240000	+-----------------------+

内蔵ROMには、割込例外ベクタテーブルとμT-Kernelコードを配置する。

・H8簡易モニタを使用する場合

	0x000000	+-----------------------+
			|H8簡易モニタ		|	0x000000-0x07ffff
	0x080000	+-----------------------+

	0x220000	+-----------------------+
			|μT-Kernelコード	|	0x220000-0x23ffff
			+- - - - - - - - - - - -+
			|(未使用)		|
	0x240000	+-----------------------+

内蔵ROMは、H8簡易モニタが使用する。
割込例外ベクタテーブルは、H8簡易モニタが内蔵RAM領域上に提供する（後述）。
外付SRAM領域に、μT-Kernelコードを配置する。

2.3.3 内蔵RAM領域

8kBの内蔵RAM領域は、以下のように使用する。

	0xffdf10	+-----------------------+
			|モニタ・作業領域    (*)|
	0xffe000	+-----------------------+
			|モニタ・ベクタ領域  (*)|
	0xffe100	+-----------------------+
			|.data			|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|.bss (NoInit)		|
			+- - - - - - - - - - - -+
			|.bss			|
			+- - - - - - - - - - - -+	←SYSTEMAREA_TOP
			|μT-Kernel管理領域	|
	0xfffe50	+-----------------------+	←SYSTEMAREA_END
			|割込スタック (192byte)	|
	0xffff10	+-----------------------+	←sp初期値

			(*)H8簡易モニタ使用時のみ存在
			NoInit: ゼロ初期化されない.bss

内蔵RAMの下位アドレスから、.dataおよび.bssを割り当てる。

μT-Kernel管理領域は、μT-Kernelのメモリ管理機能が使用する。

μT-Kernel管理領域は、設定ファイル(utk_config_depend.h)のSYSTEMAREA_TOP, SYSTE
MAREA_ENDの指定された間の領域とする。通常は、空いているメモリ領域は全てμT-Ker
nelのメモリ管理機能に割り当てられる。

2.4 スタック

以下の二種類のスタックが存在する。

(1)システムスタック
(2)割り込みスタック

詳細はμT-Kernel実装仕様書 H8S/2212版を参照。

3 割り込み及び例外

3.1 割り込み定義番号

tk_def_int()で定義する割り込み定義番号(dintno)は、以下に示すベクタ番号の値を使
用する。

(H8/3664)
	ベクタアドレス	ベクタ番号	割り込み要因
	0x0000		0		reset
	0x0002		1		reserved
	0x0004		2		reserved
	0x0006		3		reserved
	0x0008		4		reserved
	0x000a		5		reserved
	0x000c		6		reserved
	0x000e		7		NMI
	0x0010		8		trap (#0)
	0x0012		9		trap (#1)
	0x0014		10		trap (#2)
	0x0016		11		trap (#3)
	0x0018		12		address break
	0x001a		13		direct transition
	0x001c		14		IRQ0
	0x001e		15		IRQ1
	0x0020		16		IRQ2
	0x0022		17		IRQ3
	0x0024		18		WKP
	0x0026		19		Timer A
	0x0028		20		reserved
	0x002a		21		Timer W
	0x002c		22		Timer V
	0x002e		23		SCI3
	0x0030		24		I2C
	0x0032		25		A/D converter

(H8/3069)
	ベクタアドレス	ベクタ番号	割り込み要因
	0x000000	0		reset
	0x000004	1		reserved
	0x000008	2		reserved
	0x00000c	3		reserved
	0x000010	4		reserved
	0x000014	5		reserved
	0x000018	6		reserved
	0x00001c	7		NMI
	0x000020	8		trap (#0)
	0x000024	9		trap (#1)
	0x000028	10		trap (#2)
	0x00002c	11		trap (#3)
	0x000030	12		IRQ0
	0x000034	13		IRQ1
	0x000038	14		IRQ2
	0x00003c	15		IRQ3
	0x000040	16		IRQ4
	0x000044	17		IRQ5
	0x000048	18		reserved
	0x00004c	19		reserved
	0x000050	20		WOVI
	0x000054	21		CMI
	0x000058	22		reserved
	0x00005c	23		ADI
	0x000060	24		IMIA0
	0x000064	25		IMIB0
	0x000068	26		OVI0
	0x00006c	27		reserved
	0x000070	28		IMIA1
	0x000074	29		IMIB1
	0x000078	30		OVI1
	0x00007c	31		reserved
	0x000080	32		IMIA2
	0x000084	33		IMIB2
	0x000088	34		OVI2
	0x00008c	35		reserved
	0x000090	36		CMIA0
	0x000094	37		CMIB0
	0x000098	38		CMIA1/CMIB1
	0x00009c	39		TOVI0/TOVI1
	0x0000a0	40		CMIA2
	0x0000a4	41		CMIB2
	0x0000a8	42		CMIA3/CMIB3
	0x0000ac	43		TOVI2/TOVI3
	0x0000b0	44		DEND0A
	0x0000b4	45		DEND0B
	0x0000b8	46		DEND1A
	0x0000bc	47		DEND1B
	0x0000c0	48		reserved
	0x0000c4	49		reserved
	0x0000c8	50		reserved
	0x0000cc	51		reserved
	0x0000d0	52		ERI0
	0x0000d4	53		RXI0
	0x0000d8	54		TXI0
	0x0000dc	55		TEI0
	0x0000e0	56		ERI1
	0x0000e4	57		RXI1
	0x0000e8	58		TXI1
	0x0000ec	59		TEI1
	0x0000f0	60		ERI2
	0x0000f4	61		RXI2
	0x0000f8	62		TXI2
	0x0000fc	63		TEI2

(H8/3052)
	ベクタアドレス	ベクタ番号	割り込み要因
	0x000000	0		reset
	0x000004	1		reserved
	0x000008	2		reserved
	0x00000c	3		reserved
	0x000010	4		reserved
	0x000014	5		reserved
	0x000018	6		reserved
	0x00001c	7		NMI
	0x000020	8		trap (#0)
	0x000024	9		trap (#1)
	0x000028	10		trap (#2)
	0x00002c	11		trap (#3)
	0x000030	12		IRQ0
	0x000034	13		IRQ1
	0x000038	14		IRQ2
	0x00003c	15		IRQ3
	0x000040	16		IRQ4
	0x000044	17		IRQ5
	0x000048	18		reserved
	0x00004c	19		reserved
	0x000050	20		WOVI
	0x000054	21		CMI
	0x000058	22		reserved
	0x00005c	23		reserved
	0x000060	24		IMIA0
	0x000064	25		IMIB0
	0x000068	26		OVI0
	0x00006c	27		reserved
	0x000070	28		IMIA1
	0x000074	29		IMIB1
	0x000078	30		OVI1
	0x00007c	31		reserved
	0x000080	32		IMIA2
	0x000084	33		IMIB2
	0x000088	34		OVI2
	0x00008c	35		reserved
	0x000090	36		IMIA3
	0x000094	37		IMIB3
	0x000098	38		OVI3
	0x00009c	39		reserved
	0x0000a0	40		IMIA4
	0x0000a4	41		IMIB4
	0x0000a8	42		OVI4
	0x0000ac	43		reserved
	0x0000b0	44		DEND0A
	0x0000b4	45		DEND0B
	0x0000b8	46		DEND1A
	0x0000bc	47		DEND1B
	0x0000c0	48		reserved
	0x0000c4	49		reserved
	0x0000c8	50		reserved
	0x0000cc	51		reserved
	0x0000d0	52		ERI0
	0x0000d4	53		RXI0
	0x0000d8	54		TXI0
	0x0000dc	55		TEI0
	0x0000e0	56		ERI1
	0x0000e4	57		RXI1
	0x0000e8	58		TXI1
	0x0000ec	59		TEI1
	0x0000f0	60		ADI
	0x0000f4	--		----
	0x0000f8	--		----
	0x0000fc	--		----

3.2 TRAPA命令の割り当て

TRAPA命令は0〜2を使用する（対応する割り込み定義番号は8〜10）。

	trapa 0	システムコール・拡張SVC
	trapa 1	tk_ret_int()システムコール
	trapa 2	タスクディスパッチャ
	trapa 3	(未使用)

3.3 割り込みハンドラ

μT-Kernel実装仕様書 H8S/2212版を参照。

H8S/2212版のリファレンスコードでは、knl_int_nestは32bit幅の値であるが、本実装
では16bitの値とする。

4 初期化および起動処理

4.1 起動手順

システムがリセットされると、カーネルが起動する。
カーネルが起動してから、main()関数が呼ばれるまでの処理は以下の通り。

icrt0.S	(H8/3664)
icrt0.S (H8/3069, H8/3052)

4.2 ユーザ初期化プログラム

μT-Kernel実装仕様書 H8S/2212版を参照。

5 カーネル実装仕様

5.1 システム状態判定

(1) タスク独立部（割り込みハンドラ・タイムイベントハンドラ）

カーネル内にフラグを設けて判定。

	knl_taskindp = 0	タスク部
	knl_taskindp > 0	タスク独立部

H8S/2212版のリファレンスコードでは、knl_taskindpは32bit幅の値であるが、本実装で
は16bitの値とする。

(2) 凖タスク部（拡張SVCハンドラ）

カーネル内にフラグを設けて判定。

	TCBのsysmode = 0	タスク部
	TCBのsysmode > 0	タスク独立部

5.1 カーネルが使用する例外・割り込み

	(H8/3664, H8/3069, H8/3664共通)
	trapa 0	システムコール・拡張SVC
	trapa 1	tk_ret_int()システムコール
	trapa 2	タスクディスパッチャ

	(H8/3664)
	dintno 19	Timer A

	(H8/3069, H8/3052)
	dintno 24	IMIA0