AP-RZA-1A RTX Ethernetサンプルプログラム解説

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えのくぬぎ
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1 AP-RZA-1A (RZ/A1H CPU BOARD) RTX Ethernet サンプルプログラム解説 1 版 2016 年 4 月 14 日 1. 概要概要 RTX について lwip について動作モード開発環境についてワークスペースについてサンプルプログラムの構成フォルダ構成ファイル構成 AP-RZA-1A サンプルプログラムビルドデバッグ方法ブート処理サンプルプログラム概要サンプルプログラムの使用方法ネットワーク通信設定サンプルプログラム動作手順 RAM 動作時のメモリマップ ROM 動作時のメモリマップ

2 1. 概要 1.1 概要本アプリケーションノートではオープンソースの TCP/IP スタックである lwip を使用した AP-RZA-1A 用 Ethernet サンプルプログラムについて解説します本サンプルプログラムの概要を以下に記しますサンプルプログラム動作内容 Ethernet サンプルプログラム TCP サーバ TCP クライアント 1.2 RTX について CMSIS-RTOS RTX は ARM TM 社によって提供される無料の RTOS ですロイヤリティフリーであり BSD ライセンスの下ソースコードにて提供されるリアルタイムオペレーティングシステムですタイマセマフォシグナル管理ミューテックスメモリプールメールボックスなどの機能を備えています CMSIS-RTOS RTX は ARM 純正リファレンスソフトウェア開発環境である ARM Development Studio5 TM (DS-5 TM ) に付属しています 1.3 lwip について lwip は組み込みシステム向けに設計されているオープンソースの TCP/IP スタックです本サンプルプログラムは lwip を使用して Ethernet 通信を行います lwipの詳細に関しては lwipの公式 WEBサイト ( を参照してください本サンプルプログラムで使用した lwip のバージョンを以下に記しますバージョン動作モード本サンプルプログラムは AP-RZA-1A で動作します CPU 動作モードは下記のようになっていますモードの設定方法等につきましては AP-RZA-1A ハードウェアマニュアルをご覧下さいなお下記条件以外で動作させる場合にはソースファイルやコンパイラオプションなどを変更する必要がありますブートモード : シリアル FlashROM からブート 2

3 JSW1 CPU ボードの設定を製品出荷時の設定とし使用方法に合わせて以下の各スイッチの設定を行ってください JSW1 <JSW1 設定 > ブートモード : シリアル FlashROM からブート JSW1 3

4 1.5 開発環境について本サンプルプログラムは総合開発環境 ARM Development Studio 5 TM (DS-5) を用いて開発されていますサンプルプログラムに対応する開発環境コンパイラのバージョンは次のようになります開発環境バージョンコンパイラ名バージョン備考 ARM Development Studio ARM Compiler 5.04 update ワークスペースについて本サンプルプログラムの総合開発環境 ARM Development Studio 5 ワークスペースは次のフォルダに格納されていますサンプルプログラム AP-RZA-1A サンプルプログラム (lwip) プロジェクトフォルダ \sample\ap_rza_1a_rtx_lwip フォルダ 4

5 2. サンプルプログラムの構成 2.1 フォルダ構成本サンプルプログラムは下記のようなフォルダ構成になっています sample ap_rza_1a_rtx_lwip BAT Debug Include LWIP Release RTX SCAT SRC ap_rza_1a boot gpio scif common.h main.c retarget.c AP-RZA-1A サンプルプログラム (lwip) プロジェクトフォルダバイナリ生成用バッチファイルフォルダ RAM 動作用ワークフォルダ RTX インクルードフォルダ lwip フォルダ ROM 動作用ワークフォルダ RTX フォルダスキャッタローディングファイルフォルダソースファイルフォルダボード依存部ソースフォルダブート処理フォルダ GPIO ドライバフォルダ SCIF ドライバフォルダ共通ヘッダファイルメインソースファイル出力再定義ファイル 5

6 2.2 ファイル構成サンプルプログラムは以下のファイルで構成されています <\sample フォルダ内 > ap_rza_1a_rtx_lwip AP-RZA-1A サンプルプログラム (lwip) プロジェクトフォルダ <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip フォルダ内 >.cproject CPROJECT ファイル.project PROJECT ファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\bat フォルダ内 > make_bin.bat バイナリファイル生成用バッチファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\release フォルダ内 > ap_rza_1a_rtx_lwip.axf サンプルプログラム ROM 動作用オブジェクトファイルコンパイル後は SRC フォルダが生成され SRC フォルダ下にオブジェクトファイル等が生成されます <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\debug フォルダ内 > ap_rza_1a_rtx_lwip.axf サンプルプログラム RAM 動作用オブジェクトファイルコンパイル後は SRC フォルダが生成され SRC フォルダ下にオブジェクトファイル等が生成されます <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\include フォルダ内 > arm_common_tables.h コモンテーブルヘッダファイル arm_math.h DSP 共通ヘッダファイル core_ca_mmu.h MMU スタートアップファイル core_ca9.h ペリフェラルアクセスレイヤヘッダファイル core_cafunc.h コアファンクションアクセスヘッダファイル core_cainstr.h コアペリフェラルアクセスヘッダファイル core_cm0.h Cortex-M0 コアペリフェラルアクセスヘッダファイル core_cm0plus.h Cortex-M0+ コアペリフェラルアクセスヘッダファイル core_cm3.h Cortex-M3 コアペリフェラルアクセスヘッダファイル core_cm4.h Cortex-M4 コアペリフェラルアクセスヘッダファイル core_cm4_simd.h Cortex-M4 SIMD ヘッダファイル core_cmfunc.h Cortex-M コアファンクションアクセスヘッダファイル core_cminstr.h Cortex-M コア命令アクセスヘッダファイル core_sc000.h SC000 コアペリフェラルアクセスレイヤヘッダファイル core_sc300.h SC300 コアペリフェラルアクセスレイヤヘッダファイル 6

7 <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\lwip フォルダ内 > api lwip API フォルダ app lwip サンプルアプリケーションフォルダ core lwip 低レベルドライバフォルダ driver lwip ドライバフォルダ include lwip インクルードフォルダ netif 汎用ネットワークドライバフォルダ CAHNGELOG lwip ファイル更新履歴ファイル COPYING lwip ライセンス情報ファイル FILES lwip フォルダ構成ファイル README lwip リードミーファイル UPGRADING lwip アップデート履歴ファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx フォルダ内 > INC RTX インクルードフォルダ LIB RTX ライブラリフォルダ <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx\inc フォルダ内 > cmsis_os.h RTX テンプレートヘッダファイル RTX_CM_lib.h RTX カーネルコンフィグレーションファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx\lib フォルダ内 > ARM ARM 用ライブラリフォルダ <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx\lib\arm フォルダ内 > RTX_CA9_L.lib Cortex-A9 用ライブラリファイル RTX_CM0.lib Cortex-M0 用ライブラリファイル RTX_CM0_B.lib Cortex-M0 用ライブラリファイル RTX_CM3.lib Cortex-M3 用ライブラリファイル RTX_CM3_B.lib Cortex-M3 用ライブラリファイル RTX_CM4.lib Cortex-M4 用ライブラリファイル RTX_CM4_B.lib Cortex-M4 用ライブラリファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\scat フォルダ内 > ap_rza_1a_rtx_ram.scat サンプルプログラム RAM 動作用スキャッタローディングファイル ap_rza_1a_rtx_rom.scat サンプルプログラム ROM 動作用スキャッタローディングファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx\src フォルダ内 > common.h 共通インクルードヘッダファイル main.c メイン処理 retarget.c C ライブラリ用再実装 7

8 <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx\src\ap_rza_1a フォルダ内 > ARM ARM 処理フォルダ iodefine RZ 内部レジスタ定義ヘッダファイルフォルダ gic.c GIC ファンクション処理 gic.h GIC ファンクションヘッダファイル iodefine.h 内部レジスタ定義ファイル mmu_renesas_rz_a1.c MMU スタートアップ処理 pl310.c PL310 処理 pl310.h PL310 処理ヘッダファイル r_typedefs.h 型宣言ファイル Renesas_RZ_A1.h ペリフェラルアクセスヘッダファイル RTX_Conf_CM.c RTX コンフィグレーションファイル system_renesas_rz_a1.c RTX デバイス処理 system_renesas_rz_a1.h RTX デバイス処理ヘッダファイル typedefine.h 型宣言ファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx\src\boot フォルダ内 > boot.c ブート処理 boot.h ブート処理ヘッダファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx\src\gpio フォルダ内 > gpio.c GPIO ドライバ gpio.h GPIO ドライバヘッダファイル <\sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\rtx\src\scif フォルダ内 > scif.c シリアル通信ドライバ scif.h シリアル通信ドライバヘッダファイル 8

9 3. AP-RZA-1A サンプルプログラム 3.1 ビルドデバッグ方法 (1) プロジェクトのインポート 1 DS-5 を起動しメニューバーの [ ファイル ] [ インポート ] を選択します 2 [ 既存のプロジェクトをワークスペースへ ] を選択し [ 次へ ] を選択します 9

10 3 [ ルートディレクトリーの選択 ] を選択し [ 参照 ] からサンプルプログラムのフォルダを選択します 4 [ 終了 ] を選択します 10

11 5 ナビゲータウィンドウにサンプルプログラムのプロジェクトが追加されていることを確認します 11

12 (2) プロジェクトのビルドメニューのビルドアイコンを選択します構成が Debug の場合 \Debug ワークフォルダに RAM 動作用のオブジェクトファイルが Release の場合 \Release ワークフォルダ内に ROM 動作用のオブジェクトファイルが生成されます DS-5 の詳細な使用方法に関しては DS-5 のマニュアルを参照してください 12

13 (3) RAM 上でのデバッグ 1 DS-5 デバッグパースペクティブをクリックし DS-5 のデバッグ画面へ移行します 2 実行デバッグコンフィグレーションを選択します 13

14 3 DS-5 デバッガを選択します 4 名前 (N) に ap_rza_1a_rtx_sample と入力しターゲットに Renesas RZ/A1H R7S BereMetal Debug Debug Cortex-A9 を選択します 14

15 5 ターゲット接続を ULINK2 に設定し接続の参照... を選択してホスト PC に接続しているデバッガ (ULINK2) を選択します 6 ファイルタブを選択しワークスペースからビルドしたオブジェクトファイル (ap_rza_1a_rtx_lwip.axf) を選択します 15

16 7 OS の認識機能タブを選択しプルダウンメニューから Keil CMSIS-RTOS RTX を選択します 8 適用を選択し閉じるを選択します 16

17 9 ターゲットに接続アイコンを選択します 10 デバッガがターゲットに接続された後デバッグを行います 17

18 3.2 ブート処理 AP-RZA-1A のブートモードがシリアル FlashROM からブートに設定されている場合パワーオンリセット解除後に CPU は 0xFFFF0000( 内臓 ROM) に格納されているブートプログラムを実行しますこのブートプログラムにより SPI マルチ I/O バスコントローラが外部アドレス空間リードモードに設定され基板上に実装されたシリアルフラッシュに対し直接データの読み出しが可能になります (SPI マルチ I/O バス空間 :0x ~) ブートプログラムの終了後 CPU は 0x に分岐しますそのため本サンプルプログラムでは例外処理ベクタテーブルを 0x に配置しブートプログラムの終了後にリセットハンドラ処理に分岐するようにしていますリセットハンドラ処理ではベクタベースアドレスの設定スタックの初期化内臓 RAM 書き込みの許可 MMU キャッシュの初期化クロック周波数の設定やボードの初期化を行い最後に ARM 統合開発環境 DS-5 のコンパイラツールチェーンによって提供されるC 標準ライブラリ関数 main に分岐します main 関数内ではスキャッタローディングファイルを利用したセクションの初期化やデータのコピーなどが行われ $Sub$main 関数を経た上で $Super$main 関数がコールされ main 関数に分岐します CPU のブートモードとブートモードに依存するそれぞれのブート処理に関しての詳細は下記資料を参考にしてください RZ/A1H グループユーザーズマニュアルハードウェア編 RZ/A1H グループ初期設定例これらの資料は下記 URL から入手が可能です

19 3.3 サンプルプログラム概要本サンプルプログラムは下記の動作を行います TCP サーバ AP-RZA-1A を TCP サーバとして動作させます指定した IP アドレスで TCP クライアントからの接続を待ちますクライアントとの接続が確立後 AP-RZA-1A はクライアントから送信されたデータに対してエコーバック処理を行います TCP クライアント AP-RZA-1A を TCP クライアントとして動作させます指定した IP アドレスの TCP サーバに接続を行いますサーバとの接続が確立後 AP-RZA-1A はサーバから送信されたデータに対してエコーバック処理を行います 3.4 サンプルプログラムの使用方法サンプルプログラムを実行する際には \sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\src にある main.c において使用する機能を選択してください main.c では define 定義を使用して処理の有効及び無効を決定しています有効にする機能の define 定義を 1 に設定し使用しない機能は 0 に設定することで機能の選択を行います複数の機能を同時に動作させることはできないため有効にする機能は必ず1つだけを選択してください main.c の修正を行う箇所を以下に示します \sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\src\main.c 26 #define TCPCLIENT 0 27 #define TCPSERVER 1 どちらか一方のみの値を 1 にしその他は 0 にしてください 19

20 3.5 ネットワーク通信設定本サンプルプログラムに実装されたネットワーク通信の確認に必要な推奨環境は以下の通りですホスト PC OS LAN ポート LAN ケーブル PC/AT 互換機 Windows Vista/7/8 10/100BASE-TX 以上対応の LAN ポートクロスケーブルネットワーク設定本サンプルプログラムで使用するデフォルトのネットワーク設定は以下のようになっています IP アドレスサブネットマスクゲートウェイ MAC アドレス 00-0C-7B-38-XX-XX XX-XX の値は製品ごとに異なりますこの値は本製品背面に添付された製品番号シールに同等の値が印字されている他出荷時に EEPROM の先頭 6byte に保存されています本製品の MAC アドレスは弊社が米国電気電子学会 (IEEE) より取得したアドレスとなります MAC アドレスを変更される際はお客様にて IEEE より MAC アドレスを取得し設定してください 20

21 ネットワークの設定は次の 4 つのファイルで行っています sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\lwip\app\tcp_client_sample.h sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\lwip\app\tcp_server_sample.h sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\lwip\driver\lwip.h sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\src\main.c ご使用の環境に合わせてネットワークの設定を変更する際には上述の各ファイルの設定値を修正してください各ファイルの修正を行う箇所を以下に示します通信相手のポート番号 IP アドレスを設定する場合 sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\lwip\app\tcp_client_sample.h #define HOST_IP_ADDR (" ") #define HOST_PORT (50000) 通信相手のネットワーク設定 AP-RZA-1A のポート番号を設定する場合 sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\lwip\app\tcp_server_sample.h 21 #define TCP_SERVER_PORT (50000) AP-RZA-1A のネットワーク設定 AP-RZA-1A のネットワークの設定 ( ポート番号除く ) をする場合 sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\lwip\driver\lwip.h #define LWIP_IP_ADDR (" ") #define LWIP_NET_MASK (" ") #define LWIP_GATEWAY (" ") AP-RZA-1A のネットワーク設定 AP-RZA-1A の MAC アドレスの設定をする場合 sample\ap_rza_1a_rtx_lwip\src\main.c 32 const unsigned char TM_FIXED_MAC[6] = {0x00, 0x0C, 0x7B, 0x38, 0x01, 0x00}; AP-RZA-1A の MAC アドレス設定 (16 進数 ) ここで定義されている値はサンプルプログラムを動作させる上での仮の値となります閉鎖されていないネットワークに本製品を接続しサンプルプログラムを動作させる場合必ず TM_FIXED_MAC の値を変更し基板ごとに定義された値あるいはお客様が取得された MAC アドレスの値を設定してください 21

22 3.6 サンプルプログラム動作手順以下の手順に従いネットワーク動作を確認してくださいなおネットワークの設定はデフォルトの設定として説明を行いますのでネットワークの設定を変更された場合には適宜その項目を読み替えてネットワーク動作を確認して下さい 1 LAN クロスケーブルを使い CPU ボードの LAN コネクタ (CN3) とホスト PC を接続します接続図を以下に示しますイーサネットポートに接続 DC+5V イーサネットケーブル CN3 ホストコンピュータ機種 :PC/AT 互換機 OS :WindowsVista Windows7 Windows8 AP-RZA-1A 2 ホスト PC 上でネットワークの設定を行います CPU ボードの設定に合わせるためホスト PC のネットワーク設定を下記の内容に変更してください IP アドレスサブネットマスクゲートウェイネットワークの設定以降は動作させるプログラムによって動作確認方法が異なります各プログラムの動作確認方法を以下に示します 22

23 TCP サーバ 3 CPU ボードに電源を投入しサンプルプログラムを動作させます AP-RZA-1A は TCP サーバとして動作し TCP クライアントからの接続を待ちます 4 ホスト PC 上で TCP 通信が可能なソフトを起動し TCP/IP 通信を行いますホスト PC は TCP クライアントとして動作させます TCP/IP の設定は次の通りですホスト PC の IP アドレス : AP-RZA-1A の IP アドレス : ポート番号:50000 サブネットマスク: ゲートウェイ: ホスト PC 上で TCP サーバとの接続が確認できましたらホスト PC から任意のパケットを送信してください送信したパケットに対してエコーバック処理が確認できれば TCP サーバ動作確認は終了です TCP クライアント 3 ホスト PC 上で TCP 通信が可能なソフトを起動し TCP/IP 通信を行いますホスト PC は TCP サーバとして動作させます TCP/IP の設定は次の通りですホスト PC の IP アドレス : AP-RZA-1A の IP アドレス : ポート番号:50000 サブネットマスク: ゲートウェイ: CPU ボードに電源を投入しサンプルプログラムを動作させます AP-RZA-1A は TCP クライアントとして動作し TCP サーバであるホスト PC に対して接続を行います 5 ホスト PC 上で TCP クライアントからの接続が確認できましたらホスト PC から任意のパケットを送信してください送信したパケットに対してエコーバック処理が確認できれば TCP クライアント動作確認は終了です 23

24 3.7 RAM 動作時のメモリマップメモリマップを以下に示します 24

25 3.8 ROM 動作時のメモリマップメモリマップを以下に示します 25

ご注意本文書の著作権は株式会社アルファプロジェクトが保有します本文書の内容を無断で転載することは一切禁止します本文書に記載されている内容についての質問等のサポートは一切受け付けておりませんのでご了承ください本文書の内容については万全を期して作成いたしましたが万一ご不審な点誤りなどお気付きの点がありましたら弊社までご連絡下さい本サンプルプログラムに関して ARM

26 ご注意本文書の著作権は株式会社アルファプロジェクトが保有します本文書の内容を無断で転載することは一切禁止します本文書に記載されている内容についての質問等のサポートは一切受け付けておりませんのでご了承ください本文書の内容については万全を期して作成いたしましたが万一ご不審な点誤りなどお気付きの点がありましたら弊社までご連絡下さい本サンプルプログラムに関して ARM 社およびルネサスエレクトロニクス社への問い合わせはご遠慮ください本文書の内容に基づきアプリケーションを運用した結果万一損害が発生しても弊社では一切責任を負いませんのでご了承下さい本文書の内容は将来予告なしに変更されることがあります商標について ARM Development Studio 5 TM (DS-5 TM ) は ARM 社の登録商標商標または商品名称です RZ および RZ/A1H はルネサスエレクトロニクス株式会社の登録商標商標または商品名称ですその他の会社名製品名は各社の登録商標または商標です株式会社アルファプロジェクト静岡県浜松市東区積志町 query@apnet.co.jp 26

AN1606 AP-RZA-1A (RZ/A1H CPU BOARD) RTX サンプルプログラム(DS-5)解説

AN1606 AP-RZA-1A (RZ/A1H CPU BOARD) RTX サンプルプログラム(DS-5)解説 AP-RZA-1A (RZ/A1H CPU BOARD) RTX サンプルプログラム (DS-5) 解説 3 版 2018 年 4 月 18 日 1. 概要... 2 1.1 概要... 2 1.2 RTX について... 2 1.3 動作モード... 2 1.4 開発環境について... 4 1.5 ワークスペースについて... 4 2. サンプルプログラムの構成... 5 2.1 フォルダ構成...