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エンベデッドシステムツールリファレンスマニュアル

UG1043 (v2014.3) 2014 年 10 月 1 日

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エンベデッドシステムツールリファレンスマニュアルjapan.xilinx.com 2UG1043 (v2014.3) 2014 年 10 月 1 日

改訂履歴

次の表に、この文書の改訂履歴を示します。

日付バージョン改訂内容

2014 年 10 月 1 日 2014.3 Vivado Design Suite 2014.3。第 2 章「GNU コンパイラツール」からの管理モードの呼び出し (SVC) に関する情報を削除

その他の資料へのリンクをアップデート

2014 年 5 月 15 日 2014.1 Vivado Design Suite 2014.1。この文書は初版。

http://japan.xilinx.com

http://japan.xilinx.com/about/feedback.html?docType=User_Guides&docId=UG1043&Title=%26%2312456%3B%26%2312531%3B%26%2312505%3B%26%2312487%3B%26%2312483%3B%26%2312489%3B%20%26%2312471%3B%26%2312473%3B%26%2312486%3B%26%2312512%3B%20%26%2312484%3B%26%2312540%3B%26%2312523%3B%20%26%2312522%3B%26%2312501%3B%26%2312449%3B%26%2312524%3B%26%2312531%3B%26%2312473%3B%20%26%2312510%3B%26%2312491%3B%26%2312517%3B%26%2312450%3B%26%2312523%3B&releaseVersion=2014.3&docPage=2

目次

改訂履歴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

第 1章 : エンベデッドシステムとツールの概要設計プロセスの概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Vivado Design Suite の概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

ソフトウェア開発キット (SDK). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

第 2章 : GNU コンパイラツール概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

コンパイラのフレームワーク . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

コンパイラの使用法とオプション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

MicroBlaze コンパイラの使用法とオプション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

ARM Cortex-A9 コンパイラの使用法とオプション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

その他の注意事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

第 3章 : XMD (Xilinx Microprocessor Debugger)XMD の使用法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

XMD コンソール . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

XMD コマンド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

connect コマンドのオプション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

MicroBlaze プロセッサのデバッグ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Cortex A9 プロセッサ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

XMD 内部 Tcl コマンド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

第 4章 : GNU デバッガー概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

ツールの概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

MicroBlaze GDB のターゲット . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

ARM Cortex A9 のターゲット . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

GDB コマンドに関する参考資料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

第 5章 : フラッシュメモリのプログラム概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

サポートされるフラッシュデバイス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

フラッシュプログラマのパフォーマンス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

フラッシュのプログラム設定のカスタマイズ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

付録 A : GNU ユーティリティMicroBlaze プロセッサ用の汎用ユーティリティ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

MicroBlaze プロセッサ用ユーティリティ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

その他のプログラムおよびファイル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92




付録 B : その他のソースおよび法的通知ザイリンクスリソース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

ソリューションセンター . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

参考資料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

法的通知 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95




第 1章

エンベデッドシステムとツールの概要この章では、MicroBlaze™ エンベデッドプロセッサおよび Cortex A9 ARM プロセッサをベースにしたシステムを、ザイリンクス Vivado® Design Suite で開発する際に使用するエンベデッドシステムツールと開発フローについて説明します。

Vivado Design Suite は、ザイリンクス FPGA デバイスにインプリメントする完全エンベデッドプロセッサシステムを設計するためのツールです。

Vivado Design Suite は、デザインをザイリンクスのプログラマブルロジックデバイスにインプリメントするために必要な開発システムツールで、 Vivado には次のものが含まれています。

• Vivado IP ツール。エンベデッドプロセッサハードウェアの開発に使用します。

• SDK (ソフトウェア開発キット )。 Eclipse オープンソースフレームワークに基づくツールで、エンベデッドソフトウェアアプリケーションの開発に使用できます。 SDK はスタンドアロンプログラムとしても利用できます。

• プロセッサやペリフェラルなどのエンベデッドプロセッサ IP コア

Vivado ソフトウェアマニュアルをはじめとする資料等へのリンクは、付録 B 「その他のソースおよび法的通知」を参照してください。




第 1 章 : エンベデッドシステムとツールの概要

設計プロセスの概要Vivado に含まれるツールを使用すると、図 1-1 に示すように、エンベデッドシステムの設計フローを初から後まで実行できます。

ハードウェア開発

ザイリンクスの FPGA 技術を使用すると、プロセッササブシステムのハードウェアロジックをカスタマイズできます。標準的なマイクロプロセッサチップまたはコントローラーチップでは、このようなカスタマイズはできません。

「ハードウェアプラットフォーム」という用語は、ザイリンクスの技術を使用して作成する柔軟なエンベデッドプロセッササブシステムを指します。

ハードウェアプラットフォームは、プロセッサバスに接続された 1 つまたは複数のプロセッサおよびペリフェラルで構成されています。

ハードウェアプラットフォームの記述が完了したら、これをエクスポートして SDK で使用することができます。

X-Ref Target - Figure 1-1

図 1‐1 : エンベデッドシステム設計プロセスのフロー





ソフトウェア開発

ボードサポートパッケージ (BSP) はアプリケーションを構築するためのソフトウェアドライバーおよび OS をまとめたものです (OS はオプション)。作成するソフトウェアイメージには、ザイリンクスライブラリのうちエンベデッドデザインで使用するもののみが含まれます。 BSP で実行するアプリケーションを複数作成できます。

ソフトウェアアプリケーションおよび BSP を作成する前に、ハードウェアプラットフォームを SDK にインポートしておく必要があります。

検証

Vivado には、ハードウェアとソフトウェア両方の検証ツールが含まれています。使用可能な検証ツールは、次のとおりです。

シミュレーションを使用したハードウェア検証

ハードウェアプラットフォームの機能を検証するには、シミュレーションモデルを作成して HDL シミュレータで実行します。システムをシミュレーションすると、プロセッサはソフトウェアプログラムを実行します。シミュレーションモデルのタイプには、ビヘイビアー、構造、またはタイミングのいずれかを選択し、モデルを作成できます。

デバッグによるソフトウェア検証

ソフトウェア検証には、次の方法があります。

• サポートされている開発ボードにデザインを読み込み、デバッグツールでターゲットプロセッサを制御します。

• コード実行のプロファイルを作成して、システムのパフォーマンスを評価します。

デバイスのコンフィギュレーション

ハードウェアプラットフォームおよびソフトウェアプラットフォームが完成したら、 FPGA デバイス用にコンフィギュレーションビットストリームを作成します。

• プロトタイプを作成する場合は、ホストコンピューターに接続した状態で、ビットストリームをエンベデッドプラットフォームで実行するソフトウェアと共にダウンロードします。

• プロダクション用の場合は、コンフィギュレーションビットストリームとソフトウェアを FPGA に接続した不揮発性メモリに保存します。

Vivado Design Suite の概要エンベデッドハードウェアプラットフォームは通常、プロセッサバスで接続された 1 つまたは複数のプロセッサ、ペリフェラル、およびメモリブロックで構成されています。また、デバイスの外部に接続するポートもあります。各プロセッサコア (pcore またはプロセッサ IP とも呼ばれる ) には、その動作をカスタマイズするためのパラメーターがあります。これらのパラメーターはペリフェラルおよびメモリのアドレスマップも定義します。IP インテグレーターではさまざまなオプションの機能を選択できるので、 FPGA には作成するアプリケーションに必要な機能のサブセットをインプリメントするだけで済みます。





図 1-2 は Vivado アーキテクチャ構造の概要を示したもので、エンベデッドシステムを作成するため各ツールの関連性を表しています。

ソフトウェア開発キット (SDK)SDK (ソフトウェア開発キット ) は、ソフトウェアアプリケーションプロジェクトの開発環境で、 Eclipse オープンソースをベースにしています。 SDK には、次の機能があります。

• Vivado から独立した形でインストールされ、ディスク容量使用率が小さい

• シングルまたはマルチプロセッサシステムでのソフトウェアアプリケーション開発をサポート

• Vivado で生成されるハードウェアプラットフォーム定義をインポート

• チーム環境でのソフトウェアアプリケーション開発をサポート

• サードパーティ OS 用のボードサポートパッケージ (BSP) を作成およびコンフィギュレーション

• ハードウェアおよびソフトウェアの機能をテストするための標準サンプルソフトウェアプロジェクトを提供


図 1‐2 : Vivado Design Suite ツールのアーキテクチャ





• ソフトウェアアプリケーション用リンカースクリプトの生成、 FPGA デバイスのプログラム、パラレルフラッシュメモリのプログラムのための簡単な GUI インターフェイス

• 多機能な C/C++ コードエディターおよびコンパイル環境

• プロジェクト管理機能

• アプリケーションのビルドをコンフィギュレーションし、 make ファイル生成を自動化

• エラーナビゲーション

• エンベデッドターゲットのデバッグおよびプロファイル作成をスムーズに行う統合環境

SDK の詳細は、 SDK ヘルプ(UG782)[参照 1]を参照してください。

GNU コンパイラツール

システムに含まれる各プロセッサのアプリケーション実行ファイルをコンパイルおよびリンクするには、 GNU コンパイラツールを呼び出します。プロセッサ別のコンパイラは次のとおりです。

• MicroBlaze プロセッサの場合は mb-gcc コンパイラ

• ARM プロセッサの場合は arm-xilinx-eabi-gcc コンパイラ

8 ページの図 1-2で説明するエンベデッドツールのアーキテクチャ概要にあるように、

• コンパイラはターゲットプロセッサ用の C ソースファイルとヘッダーファイルまたはアセンブラソースファイルを読み込みます。

• リンカーは、コンパイルされたアプリケーションと選択されたライブラリをまとめ、 ELF フォーマットの実行ファイルを生成します。リンカーは、リンカースクリプトも読み込みます。ツールで生成されたデフォルトのもの、またはユーザーが作成したものが読み込まれます。

GNU コンパイラツールおよびユーティリティについては、第 2 章「GNU コンパイラツール」、第 4 章「GNU デバッガー」、および付録 A 「GNU ユーティリティ」を参照してください。

XMD (Xilinx Microprocessor Debugger)

プログラムのデバッグは、命令セットシミュレータ (ISS) を使用しソフトウェアで行うか、またはハードウェアビットストリームが読み込まれたザイリンクス FPGA を搭載するボード上で行います。 8 ページの図 1-2にあるように、XMD ユーティリティはアプリケーション実行ファイル (ELF) を読み込みます。物理的に FPGA 上でデバッグを行う場合は、FPGA をビットストリームでコンフィギュレーションする際に使用するのと同じダウンロードケーブルを使用します。詳細は、第 3 章「XMD (Xilinx Microprocessor Debugger)」を参照してください。

表 1‐1 : ソフトウェア開発および検証ツール

GNU コンパイラツール作成されたプラットフォームに基づき、ソフトウェアアプリケーションを作成します。


ソフトウェアのダウンロードおよびデバッグに使用します。GNU デバッガーがデバイスにアクセスするためのチャネルも提供します。

GNU デバッガーシミュレーションモデルまたはターゲットデバイスでソフトウェアをデバッグするための GUI を提供します。

フラッシュメモリプログラマーターゲットプロセッサを使用して、オンボードの、共通フラッシュインターフェイス (CFI) に準拠したパラレルフラッシュデバイスにソフトウェアおよびデータをプログラムします。





GNU デバッガー

GNU デバッガー (GDB) は、さまざまな開発段階で MicroBlaze および Cortex A9 ARM プロセッサのシステムを 1 つのインターフェイスでデバッグおよび検証できるようにする、性能および柔軟性の高いツールです。

GDB は XMD (Xilinx Microprocessor Debugger) をターゲットのプロセッサと通信するための基本エンジンとして使用します。詳細は、第 4 章「GNU デバッガー」を参照してください。

フラッシュメモリプログラマー

フラッシュメモリプログラマーは、汎用性に優れ、さまざまなフラッシュデバイスおよびレイアウトに対応するよう設計されています。第 5 章「フラッシュメモリのプログラム」を参照してください。




第 2章

GNU コンパイラツール

概要Vivado® Design Suite には、 MicroBlaze™ プロセッサおよび Cortex A9 プロセッサ用の GNU コンパイラコレクション(GCC) が含まれています。

• Vivado GNU ツールでは、 C および C++ 言語の両方がサポートされています。

• MicroBlaze 用の GNU ツールには、 mb-gcc および mb-g++ コンパイラ、 mb-as アセンブラ、 mb-ld リンカーが含まれています。

• Cortex A9 ARM 用のツールには、 arm-xilinx-eabi-gcc および arm-xilinx-eabi-g++ コンパイラ、 arm-xilinx-eabi-as アセンブラ、 arm-xilinx-eabi-ld リンカーが含まれています。

• また、 C、数学、 GCC、および C++ の標準ライブラリも含まれています。

コンパイラでは、アセンブラ、リンカー、オブジェクトダンプなど、共通バイナリユーティリティ (binutils と呼ばれる ) も使用されます。 MicroBlaze および ARM 用のコンパイラツールでは、バージョン 2.16 の GNU に基づく GNUbinutils が使用されます。概念、オプション、使用法、言語およびライブラリサポートの例外については、付録 A「GNU ユーティリティ」で説明します。

コンパイラのフレームワークこのセクションでは、 MicroBlaze プロセッサと Cortex A9ARM プロセッサの両方のコンパイラに共通した機能について説明します。図 2-1 は GNU ツールのフローを表しています。




第 2 章 : GNU コンパイラツール


GNU コンパイラの名前は、MicroBlaze 用が mb-gcc、ARM 用が arm-xilinx-eabi-gcc です。GNU コンパイラはラッパーで、次のプログラムを呼び出します。

• プリプロセッサ (cpp0)コンパイラにより初に呼び出され、すべてのマクロをソースファイルおよびヘッダーファイルでの定義に置き換えます。

• マシンおよび言語別のコンパイラプリプロセスされたコード、つまり第 1 段階で出力されたコードに対して実行します。言語別のコンパイラには次の 2 つがあります。

° C コンパイラ (cc1)入力 C コードの適化の大部分を担い、アセンブリコードを生成します。

° C++ コンパイラ (cc1plus)入力 C++ コードの適化の大部分を担い、アセンブリコードを生成します。

• アセンブラ (MicroBlaze 用の mb-as、 ARM 用の arm-xilinx-eabi-as) アセンブラコードにはアセンブリ言語のニーモニックがあります。アセンブラは、これらのニーモニックを機械語に変換します。コンパイラで生成されたラベルの一部も解決します。アセンブラはオブジェクトファイルを生成し、リンカーに渡します。

• リンカー (MicroBlaze 用の mb-ld、 ARM 用の arm-xilinx-eabi-ld) アセンブラで生成されたオブジェクトファイルをリンク付けます。コマンドラインでライブラリが指定されている場合は、アセンブラからの関数をリンクすることにより、コード内の未定義の参照の一部を解決します。

実行オプションは次のセクションで説明されています。

• 16 ページの「よく使用されるコンパイラオプション : 早見表」

• 20 ページの「リンカーオプション」

• 26 ページの「MicroBlaze コンパイラオプション :早見表」

• 31 ページの「MicroBlaze リンカーオプション」

• 38 ページの「ARM Cortex-A9 コンパイラの使用法とオプション」

図 2‐1 : GNU ツールフロー





注記 : この章では、「GCC」と表記されている場合は MicroBlaze のコンパイラである mb-gcc、「G++」と表記されている場合は MicroBlaze の C++ コンパイラである mb-g++ を指します。

コンパイラの使用法とオプション

使用法

GNU コンパイラを実行するには、コマンドラインに次のように入力します。

<Compiler_Name> options files...

<Compiler_Name> には mb-gcc または arm-xilinx-eabi-gcc が入ります。C++ プログラムをコンパイルするには、mb-g++または arm-xilinx-eabi-g++ コマンドを使用します。

入力ファイル

コンパイラの入力ファイルとして、次の中から 1 つまたは複数のファイルを指定します。

• C ソースファイル

• C++ ソースファイル

• アセンブリファイル

• オブジェクトファイル

• リンカースクリプト

注記 : これらのファイルの指定はオプションです。入力ファイルを指定しない場合は、リンカー (mb-ld またはarm-xilinx-eabi-ld) のデフォルトリンカースクリプトが使用されます。

各ファイルのデフォルトの拡張子については、表 2-1 を参照してください。上記のファイルに加え、コンパイラではライブラリファイルである libc.a、 libgcc.a、 libm.a、および libxil.a が暗示的に参照されます。これらのファイルは、デフォルトで Vivado のインストールディレクトリにあります。 G++ コンパイラを使用した場合は、 libsupc++.a および libstdc++.a も参照されます。libsupc++.a は C++ 言語サポート、libstdc++.a は C++ プラットフォームライブラリです。

出力ファイル

コンパイラでは、次のファイルが出力として生成されます。

• ELF ファイル。デフォルトの出力ファイル名は Windows の場合は「a.exe」です。

• アセンブリファイル (-save-temps または -S オプションを使用した場合)

• オブジェクトファイル (-save-temps または -c オプションを使用した場合)

• プリプロセッサ出力ファイル (-save-temps オプションを使用した場合、 .i または .ii ファイル)





ファイルタイプとその拡張子

GNU コンパイラはファイルの拡張子からファイルタイプを判断します。表 2-1 には、有効な拡張子およびそれに対応するファイルタイプがまとめられています。ファイルタイプに応じて、 GCC ラッパーが適切なツールを呼び出します。

ライブラリ

表 2-2 に、 mb_gcc および arm-xilinx-eabi-gcc コンパイラで必要なライブラリをリストします。

ライブラリはどちらのコンパイラでも自動的にリンクされます。標準ライブラリとは別のライブラリを使用する場合は、使用するライブラリの検索パスを指定する必要があります。 libxil.a は、ドライバーおよびライブラリのルーチンを追加するため、変更されています。

言語タイプ

GCC コンパイラは、C および C++ の両言語を認識し、それにあわせたコードを生成します。GCC の規則により、ソースファイルに GCC または G++ コンパイラを同様に使用することが可能です。使用するコンパイラとソースファイルの拡張子に基づいて、入力ファイルおよび出力ファイルの言語が決まります。

GCC コンパイラを使用する場合、プログラムの言語は14 ページの表 2-1に示すようにファイルの拡張子で決まります。ファイル拡張子から判断して C++ ソースファイルであると識別された場合は、言語は C++ に設定されます。つまり、 C コードが CC ファイルに含まれていると、 GCC コンパイラを使用した場合でも、関数名のマングル処理が行われます。

表 2‐1 : ファイルの拡張子

拡張子ファイルタイプ

.c C ファイル

.C C++ ファイル

.cxx C++ ファイル

.cpp C++ ファイル

.c++ C++ ファイル

.cc C++ ファイル

.S アセンブリファイル (プリプロセッサ指示子を含む場合もある )

.s アセンブリファイル (プリプロセッサ指示子は含まない)

表 2‐2 : コンパイラで使用されるライブラリ

ライブラリ説明

libxil.a Vivado ツール用に開発されたドライバー、ソフトウェアサービス (XilMFS など)、初期化ファイルが含まれます。

libc.a strcmp、 strlen などの関数を含む標準 C ライブラリです。

libgcc.a 浮動小数点および 64 ビット演算用のエミュレーションルーチンを含む GCC の下位ライブラリです。

libm.a cos、 sine などの関数を含む数学ライブラリです。

libsupc++.a 例外処理、 RTTI などのルーチンを含む C++ サポートライブラリです。

libstdc++.a C++ 標準プラットフォームライブラリです。ストリーム I/O、ファイル I/O、文字列処理などの標準言語クラスが含まれます。





GCC と G++ の主な違いは、G++ ではデフォルト言語がファイルの拡張子にかかわらず C++ に自動的に設定され、C++サポートライブラリが読み込まれる点です。そのため、 C ファイル (.c) に含まれる C コードを G++ でコンパイルすると、関数名のマングル処理が行われます。

名前マングル処理は、 C++ などシンボルのオーバーロードをサポートする言語に特有の概念です。引数によって異なる処理を実行し、異なる戻り値を返すような関数を、オーバーロード (多重定義) された関数と言います。これをサポートするため、 C++ コンパイラではその関数名で呼び出される関数のタイプをエンコードして、同じ名前の関数に複数の定義が存在しないようにします。

一部のソースファイルに C コードが含まれ、その他に C++ コードが含まれる混合コンパイルモードを使用する (一部のファイルのコンパイルに GCC を使用し、その他のファイルのコンパイルに G++ を使用する ) 場合は、名前マングル処理に注意する必要があります。 C シンボルに対して名前マングル処理が行われないようにするには、シンボル宣言に次の文を使用します。

#ifdef __cplusplusextern “C” {£endif

int foo();int morefoo();

#ifdef __cplusplus}£endif

これらの宣言がヘッダーファイルで使用されるようにし、ソースファイルすべてに適用されるようにします。これにより、これらのシンボルの定義および参照をコンパイルする際、 C 言語が使用されるようになります。

注記 : Vivado のすべてのドライバーおよびライブラリは、すべてのヘッダーファイルで上記の規則に従います。 G++を使用してコンパイルする場合は、各ドライバーおよびライブラリに記述されているように、必要なヘッダーファイルを含める必要があります。これにより、コンパイラでライブラリシンボルが C タイプであることが確実に認識されます。

どちらのコンパイラでコンパイルする場合でも、ファイルを特定の言語に指定するには -x lang オプションを使用します。このオプションの詳細は、 GNU のウェブサイトの GCC マニュアルを参照してください。付録 B 「その他のソースおよび法的通知」に、このマニュアルへのリンクがあります。

• GCC コンパイラを使用する場合は、 libstdc++.a および libsupc++.a は自動的にはリンクされません。

• C++ プログラムをコンパイルするときは、 G++ タイプのコンパイラを使用し、必要なサポートライブラリがすべて自動的にリンクされるようにします。

• また、 GCC コマンドに -lstdc++ および -lsupc++ を追加することも可能です。

それぞれの言語に応じてコンパイルを起動する方法は、 GNU のオンラインマニュアルを参照してください。





よく使用されるコンパイラオプション : 早見表

MicroBlaze および ARM の両方のコンパイラで共通のコンパイラオプションが次の表にわかりやすくまとめられています。

注記 : これらのオプションでは、大文字と小文字が区別されます。

オプション名をクリックすると、そのオプションの説明にジャンプします。

一般的なオプション

-E

プリプロセスのみを実行し、コンパイル、アセンブリ、リンクは実行しません。プリプロセスの結果は、標準の出力デバイスに表示されます。

-S

コンパイルのみを実行し、アセンブリ、リンクは実行しません。 .s ファイルを生成します。

-c

コンパイルおよびアセンブリのみを実行し、リンクは実行しません。 .o ファイルを生成します。

-g

出力ファイルに DWARF2 ベースのデバッグ情報を追加します。このデバッグ情報は、 GNU デバッガー (mb-gdb または arm-xilinx-eabi-gdb) で使用されます。デバッガーでは、ソースレベルまたはアセンブリレベルでデバッグを実行できます。このオプションは、入力が C または C++ ソースファイルである場合にのみデバッグ情報を追加します。

-gstabs

ソースレベルのアセンブリファイル (.S) およびアセンブリファイルシンボルに STABS ベースのデバッグ情報を追加します。これはアセンブラオプションで、 GNU アセンブラ (mb-as または arm-xilinx-eabi-as) に直接渡されます。アセンブリファイルがコンパイラ (mb-gcc または arm-xilinx-eabi-gcc) を使用してコンパイルされている場合は、-Wa, を前に付けてください。

一般的なオプションライブラリ検索オプション

「-E」

「-S」

「-c」

「-g」

「-gstabs」

「-On」

「-v」

「-save-temps」

「-o filename」

「-Wp,option」

「-Wa,option」

「-Wl,option」

「-help」

「-B directory」

「-L directory」

「-I directory」

「-l library」

「-l libraryname」

「-L Lib Directory」

ヘッダーファイル検索オプション

「-I Directory Name」

リンカーオプション

「-defsym _STACK_SIZE=value」

「-defsym _HEAP_SIZE=value」





-On

GNU コンパイラの適化レベルを指定します。次の表にある適化レベルは、 C および C++ ソースファイルにのみ適用されます。

注記 : 適化レベルを 1 以上にすると、コードの構成が変わります。コードのデバッグ中は、適化レベルを 0 にすることをお勧めします。適化したプログラムを GDB でデバッグすると、結果が不一致のように見える場合があります。

-v

コンパイラおよびコンパイルに関連するすべてのツールを詳細モードで実行します。このオプションを使用すると、ツールで使用されたオプションの詳細が得られるので、各ツールのデフォルトオプションを見つけやすくなります。

-save-temps

コンパイル中に生成された中間ファイルを保存します。次のファイルが保存されます。

• プリプロセッサ出力 (C コードでは input_file_name.i、 C++ では input_file_name.ii)

• アセンブリフォーマットのコンパイラ (cc1) 出力 (input_file_name.s)

• ELF フォーマットのアセンブラ出力 (input_file_name.s)

デフォルトでは、コンパイルの内容全体が a.out に保存されます。

-o filename

コンパイルの出力ファイルは、デフォルトでは a.out という ELF ファイルです。このファイル名は、 -o オプションを使用すると変更できます。出力ファイルは ELF フォーマットで生成されます。

-Wp,option

-Wa,option

-Wl,option

コンパイラ (mb-gcc または arm-xilinx-eabi-gcc) はラッパーファイルで、プリプロセッサ、コンパイラ (cc1)、アセンブラ、リンカーなどを呼び出します。これらのツールは、コンパイラを介してまとめて、または個別に実行できます。

表 2‐3 :最適化レベル

n [Optimization] フィールド

0 適化は実行されません。

1 中レベルの適化が実行されます。

2 完全な適化を実行します。

3 完全な適化を実行します。サブプログラムをインライン化します。

S サイズを小さくするよう適化します。





これらのツールで必要なオプションであっても、上位のコンパイラでは不要なものもあります。こうしたオプションは、次の表で示すように指定します。

-help

GNU コンパイラで使用可能なオプションに関する情報を表示します。 GCC のマニュアルも参照してください。

-B directory

C のランタイムのライブラリ検索パスに directory を加えます。

-L directory

ライブラリ検索パスに directory を加えます。

-I directory

ヘッダー検索パスに directory を加えます。

-l library

未定義のシンボルを library で検索します。

注記 : このコマンドラインオプションで指定したライブラリ名に、 lib という接頭辞が追加されます。

ライブラリ検索オプション

-l libraryname

デフォルトでは、 libc、 libm、 libxil などの標準ライブラリのみが検索されます。カスタムライブラリも作成できます。このオプションを使用してそのカスタムライブラリを指定できます。このオプションで指定したライブラリ名に libという接頭辞が追加されます。

コマンドラインで指定するオプションの順序には決まりがあり、特に -l オプションでは重要です。このオプションは、ソースファイルの後に使用してください。

たとえば、 libproject.a というカスタムライブラリを作成している場合は、次のコマンドを使用するとこのライブラリに含まれる関数を使用できます。

Compiler Source_Files -L${LIBDIR} -l project

表 2‐4 : ツール別オプションの指定方法

オプションツール例

-Wp,option プリプロセッサ mb-gcc -Wp,-D -Wp, MYDEFINE ...プリプロセッサで -D MYDEFINE オプションを使用して、シンボル MYDEFINE が定義されるよう指定します。

-Wa,option アセンブラ mb-as -Wa, ...

MicroBlaze プロセッサをターゲットにすることをアセンブラに知らせます。

-Wl,option リンカー mb-gcc -Wl,-M ...リンカーで -M オプションを使用して、マップファイルが生成されるよう指定します。





注意 : -l オプションをソースファイルの前に使用すると、ソースファイルから呼び出される関数をコンパイラは検索できません。これは、コンパイラでの検索は一方向にのみ行われ、使用可能なライブラリのリストで検索は行われないからです。

-L Lib Directory

ライブラリを検索するディレクトリを指定します。デフォルトのライブラリが検索パスとして設定されており、標準ライブラリはここから検索されますが、 -L オプションを指定すると、コンパイラの検索パスにライブラリを検索するディレクトリを追加できます。

ヘッダーファイル検索オプション

-I Directory Name

ヘッダーファイルを標準パスで検索する前に、 /<dir_name> で指定したディレクトリで検索するよう指定します。

デフォルトの検索パス

コンパイラ (mb-gcc および arm-xilinx-eabi-gcc) は、特定のパスからライブラリおよびヘッダーファイルを検索します。プラットフォーム別の検索パスを、次に示します。

ライブラリ検索順序

ライブラリは、次の順に検索されます。

1. -L オプションで指定されたディレクトリ

2. -B オプションで指定されたディレクトリ

3. コンパイラーでは、次のライブラリが検索されます。

a. ${XILINX_}/gnu/processor/platform/processor-lib/lib

b. ${XILINX_}/lib/processor

注記 : pocessor には、 MicroBlaze の場合は「microblaze」、 ARM の場合は「arm-xilinx-eabi」が入ります。

ヘッダーファイル検索順序

ヘッダーファイルは、次の順に検索されます。

1. -I <dir_name> で指定されたディレクトリ

2. 次のヘッダーファイル

a. ${XILINX_}/gnu/processor/platform/lib/gcc/processor/{gcc version}/include

b. ${XILINX_}/gnu/processor/platform/processor-lib/include

初期化ファイル検索順序

初期化ファイルは、次の順に検索されます。

1. -B <dir_name> で指定されたディレクトリ

2. ${XILINX_}/gnu/processor/platform/processor-lib/lib

3. 次のライブラリ





a. $XILINX_/gnu/<processor>/platform/<processor-lib>/lib

b. $XILINX_/lib/processor

説明 :

° <processor> には、 MicroBlaze の場合は「microblaze」、 ARM の場合は「arm-xilinx-eabi」が入ります。

° <processor-lib> には、MicroBlaze の場合は「microblaze-xilinx-elf」、ARM の場合は「arm-xilinx-eabi」が入ります。

注記 : platform には、 Linux の場合は「lin」、 Linux 64 ビットの場合は「lin64」、 Windows Cygwin の場合は「nt」が入ります。

リンカーオプション

-defsym _STACK_SIZE=value

スタック領域に割り当てられているメモリ容量を変更します。変数 _STACK_SIZE は、スタック領域に割り当てられている総容量を示します。デフォルト値は 100 ワード (400 バイト ) です。スタック領域とヒープ領域の合計に 400 バイト以上必要な場合は、このオプションを使用して _STACK_SIZE の値を大きくします。値はバイト単位で指定します。

プログラムでスタック領域を大きくする必要がある場合があります。プログラムで必要なスタックサイズが割り当てられているサイズよりも大きい場合は、ほかのプログラムの不正な領域に書き込みが行われ、コードが正常に実行されない場合があります。

注記 :ザイリンクスが提供する C ランタイム (CRT) ファイルにリンクされたプログラムでは、スタックサイズを 16バイト (0x0010) 以上にする必要があります。

-defsym _HEAP_SIZE=value

ヒープ領域に割り当てられているメモリ容量を変更します。変数 _HEAP_SIZE のデフォルト値は 0 です。

ダイナミックメモリ割り当てルーチンは、ヒープ領域を使用します。プログラムでこのようにヒープ領域を使用する場合は、 _HEAP_SIZE に適切な値を設定する必要があります。

上級者ユーザーであれば、リンカースクリプトを IP インテグレーターから直接生成することもできます。

メモリのレイアウト

MicroBlaze および ARM プロセッサは、32 ビットの論理アドレスを使用し、システムのメモリに 0x0 から 0xFFFFFFFFまでのアドレスを指定できます。この範囲は、予約済みメモリと I/O メモリに分けることができます。

予約済みメモリ

予約済みメモリは、ハードウェアおよびソフトウェアのプログラム環境で専用に使用するため定義される領域で、割り込みベクターロケーションおよび OS レベルのルーチンを含むメモリが一般的に予約済みメモリとなります。表 2-5 には、 MicroBlaze および ARM プロセッサそれぞれに対して規定されている予約済みメモリロケーションがまとめられています。これらのメモリロケーションの詳細は、使用するプロセッサのリファレンスマニュアルを参照してください。

ARM メモリマップについては『Zynq-7000 All Programmable SoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG585)[参照 2]を参照してください。

注記 :ハードウェアだけでなく、ソフトウェア環境に対してもメモリが予約される場合があります。ソフトウェアに対しメモリロケーションが予約されているかどうかを確認するには、使用するソフトウェアプラットフォームのマニュアルを参照してください。





I/O メモリ

I/O メモリは、プログラムがプロセッサバス上のメモリマップされたペリフェラルと通信するために使用されます。これらのアドレスは、ハードウェアプラットフォーム仕様の一部として定義されます。

ユーザーおよびプログラムメモリ

ユーザーおよびプログラムメモリとは、コンパイルされた実行ファイルの実行に必要なメモリすべてを指します。命令、読み出し専用データ、読み出し /書き込みデータ、プログラムスタック、プログラムヒープの保存に使用されます。これらのセクションは、システム内のアドレス指定可能なメモリであればどこにでも保存できます。デフォルトでは、コンパイラで生成されたコードおよびデータは、表 2-5 にリストされているアドレスから開始して、そこから連続するアドレスのメモリロケーションに保存されます。これがも一般的なプログラムのメモリレイアウトです。プログラムの開始位置を変更するには、 MicroBlaze の場合は _TEXT_START_ADDR シンボル、 ARM の場合は_START_ADDR シンボルを定義します。

ELF ファイルのセクションをそれぞれ異なるメモリに分割する必要がある場合は、リンカーコマンド言語を使用します。詳細は、 24 ページの「リンカースクリプト」を参照してください。実行ファイルのメモリマップを変更するのは、次のような場合です。

° 長いコードを複数の小型メモリに分割する場合

° 頻繁に実行されるセクションを高速メモリにマップする場合

° 読み出し専用セグメントを不揮発性のフラッシュメモリにマップする場合

実行ファイルの分割方法に制限はありません。分割は、出力セクションレベルまたは関数レベル、データレベルで行うことができます。生成される ELF ファイルが連続しておらず、メモリマップにギャップが存在することがあります。予約済みロケーションを使用しないよう注意してください。

または、ツールで提供される予約済みメモリロケーションのデフォルトバイナリデータを変更することも可能です。この場合、リンカーで提供されるデフォルトのスタートアップファイルおよびメモリマップを置き換える必要があります。

オブジェクトファイルのセクション

実行ファイルは、オブジェクトファイル (.o ファイル) の入力セクションをリンクして作成します。デフォルトでは、標準であり明確に定義されたセクションからコンパイラがコードを作成します。各セクションには、その意味および目的に応じて名前が付けられています。オブジェクトファイルのさまざまな標準セクションを次に示します。

これらのセクションに加え、カスタムセクションを作成して、メモリに割り当てることもできます。

表 2‐5 :ハードウェアで予約されるメモリロケーション

プロセッサ予約済みメモリ用途デフォルトのテキスト開

始アドレス

MicroBlaze 0x0 から 0x4F リセット、割り込み、例外、その他の予約済みベクターの場所

0x50

Cortex A9 ARM






.init、 .fini、 .ctors、 .dtors、 .got、 .got2、 .eh_frame など、通常は変更しない予約済みセクションがあります。

.text

オブジェクトファイルのこのセクションには実行可能なプログラム命令が含まれており、 x (実行コード )、 r (読み出し専用)、および i (初期化) フラグが付けられています。プロセッサ命令バスでアドレス指定可能な初期化済み ROMに割り当てることができます。

.rodata

このセクションには読み出し専用データが含まれており、r (読み出し専用) および i (初期化) フラグが付けられています。 .text セクションと同様、プロセッサ命令バスでアドレス指定可能な初期化済み ROM に割り当てることができます。

.sdata2

.rodata セクションと同様ですが、 8 バイト未満のサイズの小さい読み出し専用データが含まれます。このセクションのデータには、すべて読み出し専用のスモールデータアンカーへの参照を使用してアクセスします。これにより、このセクションのすべてのデータに 1 つの命令でアクセスできます。このセクションに配置するデータのサイズは、 -Gオプションで変更できます。 r (読み出し専用) および i (初期化) フラグが付けられています。

.data

このセクションには読み出し /書き込みデータが含まれており、 w (読み出し /書き込み) および i (初期化) フラグが付けられています。初期化済みの RAM にマップする必要があります。 ROM にはマップできません。

図 2‐2 : オブジェクト (実行) ファイルのセクションレイアウト

Text Section

Sectional Layout of an object or an Executable File

Read-Only Data Section

Small Read-Only Data Section

Small Read-Only Uninitialized Data Section

Read-Write Data Section

Small Read-Write Data Section

Small Uninitialized Data Section

Uninitialized Data Section

.text

.rodata

.sdata2

.sbss2

.data

.sdata

.sbss

.bss

Program Heap Memory Section

Program Stack Memory Section

.heap

.stack

X11005





.sdata

このセクションには、 8 バイトよりも小さい読み出し /書き込み可能なデータが含まれます。このセクションに配置するデータのサイズは、 -G オプションで変更できます。このセクションのデータには、すべて読み出し /書き込みのスモールデータアンカーへの参照を使用してアクセスします。これにより、このセクションのすべてのデータに 1 つの命令でアクセスできます。 w (読み出し /書き込み) および i (初期化) フラグが付けられており、初期化済み RAM にマップする必要があります。

.sbss2

このセクションには、 8 バイトよりも小さい読み出し専用の初期化されないデータが含まれます。このセクションに配置するデータのサイズは、 -G オプションで変更できます。 r (読み出し ) フラグが付けられており、 ROM にマップする必要があります。

.sbss

このセクションには、 8 バイトよりも小さい初期化されないデータが含まれます。このセクションに配置するデータのサイズは、 -G オプションで変更できます。 w (読み出し /書き込み) フラグが付けられており、 RAM にマップする必要があります。

.bss

このセクションには、初期化されていないデータが含まれます。 w (読み出し /書き込み) フラグが付けられており、RAM にマップする必要があります。

.heap

このセクションには、グローバルプログラムヒープとして使用される初期化されていないデータが含まれます。このセクションのメモリは、ダイナミックメモリ割り当てルーチンにより割り当てられます。 RAM にマップする必要があります。

.stack

このセクションには、プログラムスタックとして使用される初期化されていないデータが含まれます。 RAM にマップする必要があります。通常は、 .heap セクションのすぐ後に配置されます。リンカーによっては、 .stack と .heap セクションが .bss_stack というセクションにマージされているように見えます。

.init

このセクションには言語初期化コードが含まれており、 .text セクションと同じフラグが付けられています。初期化済みの ROM にマップする必要があります。

.fini

このセクションには言語クリーンアップコードが含まれており、 .text セクションと同じフラグが付けられています。初期化済みの ROM にマップする必要があります。

.ctors

このセクションにはプログラムの起動時に呼び出す必要のある関数がリストされており、.data と同じフラグが付けられています。初期化済みの RAM にマップする必要があります。

.dtors

このセクションにはプログラムの終了時に呼び出す必要のある関数がリストされており、.data と同じフラグが付けられています。初期化済みの RAM にマップする必要があります。





.got2/.got

このセクションにはプログラムデータへのポインターが含まれており、.data と同じフラグが付けられています。初期化済みの RAM にマップする必要があります。

.eh_frame

このセクションには、例外処理用のフレーム巻き戻し情報が含まれます。このセクションには、 .rodata と同じフラグが付けられており、初期化済みの ROM にマップできます。

.tbss

このセクションには、初期化されないスレッドのローカルデータが含まれており、このデータはプログラムのメモリイメージの一部になります。このセクションには、 .bssと同じフラグが付けられており、 RAM にマップする必要があります。

.tdata

このセクションには、初期化されたスレッドのローカルデータが含まれており、このデータはプログラムのメモリイメージの一部になります。初期化済みの RAM にマップする必要があります。

.gcc_except_table

このセクションには、言語特定のデータが含まれています。初期化済みの RAM にマップする必要があります。

.jcr

このセクションには、コンパイルされた Java クラスを登録するために必要な情報が含まれています。内容はコンパイラに特化したもので、コンパイラ初期化関数が使用します。初期化済みの RAM にマップする必要があります。

.fixup

このセクションには、フィックスアップページテーブルやフィックスアップレコードテーブルを実行するために必要な情報が含まれています。初期化済みの RAM にマップする必要があります。

リンカースクリプト

リンカーユーティリティは、リンカースクリプトで指定したコマンドを使用してユーザープログラムを複数のメモリブロックに分割します。リンカースクリプトは、すべての入力オブジェクトファイルのすべてのセクションから実行ファイルへのマップを記述します。出力セクションは、システムのメモリにマップされます。プログラムデータを連続するメモリに割り当てるというデフォルト操作を変更しない場合は、リンカースクリプトは必要ありません。リンカーには、セクションの内容を連続的に割り当てる、デフォルトのリンカースクリプトが用意されています。

プログラムの開始ロケーションのみを変更するには、次の例に示すように、 MicroBlaze の場合は_TEXT_START_ADDR シンボル、 ARM の場合は START_ADDR シンボルを定義します。

mb-gcc <input files and flags> -Wl,-defsym -Wl,_TEXT_START_ADDR=0x100mb-ld <.o files> -defsym _TEXT_START_ADDR=0x100

$XILINX_/gnu/<procname>/<platform>/<processor_name>/lib/ldscriptsにある、リンカーで使用されるデフォルトスクリプトには次のものがあります。

• elf32<procname>.x : この後に示すオプションのいずれも使用されていない場合のデフォルト

• elf32<procname>.xn : -n オプションを使用した場合

• elf32<procname>.xbn : -N オプションを使用した場合

• elf32<procname>.xr : -r オプションを使用した場合





• elf32<procname>.xu : -Ur オプションを使用した場合

<procname> =microblaze、<processor_name> = microblaze、および <platform> = lin または nt となります。

リンカースクリプトを使用するには、 GCC コマンドラインで指定します。次のコマンドラインオプションを使用してください。コンパイラには、次のように -T <script> オプションを使用します。

compiler -T <linker_script> <Other Options and Input Files>

リンカーを個別に実行する場合は、リンカースクリプトを次のように指定します。

compiler -T <linker_script> <Other Options and Input Files>

このコマンドを使用すると、デフォルトのリンカースクリプトの代わりに指定したリンカースクリプトが使用されます。プログラム用のリンカースクリプトは、 IP インテグレーターおよび SDK から生成できます。

IP インテグレーターまたは SDK で、 [Tooks] → [Generate Linker Script] をクリックします。

これでリンカースクリプト生成ユーティリティが開きます。セクションからメモリへのマップは、ここで行います。スタックおよびヒープのサイズとメモリマップもここで設定できます。リンカースクリプトが生成されると、 IP インテグレーターまたは SDK 内で対応するアプリケーションをコンパイルしたときにそのスクリプトが自動的に GCCに入力されます。

リンカースクリプトは、メモリに変数または関数を割り当てるために使用できます。これには、 C コードのセクション属性を使用します。また、リンカースクリプトでメモリのセクションにオブジェクトファイルを割り当てることもできます。これらの機能およびその他の機能については、オンライン binutils マニュアルの一部である GNU リンカーのマニュアルを参照してください。 GNU マニュアルへのリンクは付録 B 「その他のソースおよび法的通知」にあります。 MicroBlaze プロセッサのリンカースクリプトにより割り当てられる入力セクションの詳細については、 “MicroBlaze リンカースクリプトで割り当てられるセクション” on page 32を参照してください。

MicroBlaze コンパイラの使用法とオプションMicroBlaze 用の GNU コンパイラは、標準の GNU ソースに基づいています。MicroBlaze コンパイラに特定の機能およびオプションを次に説明します。 MicroBlaze コンパイラでコンパイルする場合、プリプロセッサで自動的に__MICROBLAZE__ 定義が使用されます。この定義は、どのような条件コードでも使用できます。

MicroBlaze コンパイラ

ザイリンクス MicroBlaze ソフトプロセッサ用の mb-gcc コンパイラでは、専用のオプションが追加されているだけでなく、GNU コンパイラでサポートされている一部のオプションが変更されています。ここでは、その両方のオプションについて説明します。





MicroBlaze コンパイラオプション :早見表

オプション名をクリックすると、そのオプションの説明にジャンプします。

プロセッサ機能選択オプション

-mcpu=vX.YY.Z

MicroBlaze ハードウェアのバージョン v.X.YY.Z に適したコードを生成します。プロセッサ用に適化された正しいコードを生成するには、このオプションでプロセッサのハードウェアバージョンを指定します。

指定するバージョンによって、 -mcpu の動作は異なります。

• Pr-v3.00.a:3 段プロセッサパイプラインモードを使用します。命令を遅延スロットに移動する例外は禁止されません。

• v3.00.a および v4.00.a3 段プロセッサパイプラインモードを使用します。命令を遅延スロットに移動する例外は禁止されます。

• v5.00.a 以降5 段プロセッサパイプラインモードを使用します。命令を遅延スロットに移動する例外は禁止されません。

-mlittle-endian / -mbig-endian

コンパイルされているコードのターゲットマシンのエンディアンを選択するため、これらのオプションを使用します。生成されるバイナリオブジェクトファイルのエンディアンもこのオプションに基づいて設定されます。下位ツール (as、 cc1、 cc1plus、 ld など) で該当するエンディアンを設定するため、 GCC ドライバーはオプションを下位ツールに渡します。

デフォルトは -mbig-endian です。

注記 :複数のエンディアンをとりまぜたオブジェクトファイルをリンクさせることはできません。

-mno-xl-soft-mul

32 ビット乗算に対し、ハードウェア乗算命令を使用できるようにします。

プロセッサ機能選択オプション

-mcpu=vX.YY.Z

-mno-xl-soft-mul

-mxl-multiply-high

-mno-xl-multiply-high

-mxl-soft-mul

-mno-xl-soft-div

-mxl-soft-div

-mxl-barrel-shift

-mno-xl-barrel-shift

-mxl-pattern-compare

-mno-xl-pattern-compare

-mhard-float

-msoft-float

-mxl-float-convert

-mxl-float-sqrt

General Program Options

-msmall-divides

-mxl-gp-opt

-mno-clearbss

-mxl-stack-check

アプリケーション実行モード

-xl-mode-executable

-xl-mode-bootstrap

-xl-mode-novectors

MicroBlaze リンカーオプション

-defsym _TEXT_START_ADDR=value

-relax

-N





MicroBlaze プロセッサには、ハードウェア乗算リソースの使用をオン/オフにするオプションがあります。 MicroBlazeでハードウェア乗算オプションがオンになっている場合は、このオプションを使用する必要があります。ハードウェア乗算を使用すると、アプリケーションのパフォーマンスが向上します。このオプションを使用すると、 C プリプロセッサ定義 HAVE_HW_MUL が自動的に定義されます。これにより、この機能が使用可能かどうかに基づいて、ハードウェアに適した C またはアセンブリコードが記述されます。 MicroBlaze での乗算器オプションの使用については、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081)[参照 3] (UG081) を参照してください。

-mxl-multiply-high

MicroBlaze には、 32X32 ビット乗算の上位 32 ビットを計算する命令をイネーブルにするオプションがあります。このオプションは、コンパイラでこれらの上位ビット乗算命令を使用するよう指示します。このオプションを使用すると、 C プリプロセッサ定義 HAVE_HW_MUL_HIGH が自動的に定義されます。これにより、この機能が使用可能かどうかに基づいて、ハードウェアに適した C またはアセンブリコードが記述されます。 MicroBlaze での上位ビット乗算命令の使用については、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081)[参照 3] を参照してください。

-mno-xl-multiply-high

上位ビット乗算命令を使用しないよう指定します。このオプションがデフォルトです。

-mxl-soft-mul

MicroBlaze にハードウェア乗算器がないことを示します。デバイスにハードウェア乗算器がない場合、32 ビット乗算操作はソフトウェアエミュレーションルーチン __mulsi3 に置換されます。このオプションがデフォルトです。

-mno-xl-soft-div

MicroBlaze にハードウェア除算器をインスタンシエートできます。除算器がある場合、このオプションを指定すると、コンパイルされているプログラムでハードウェア除算命令が使用できるようになります。

プログラムに除算処理が多数含まれている場合、このオプションを使用するとパフォーマンスが向上します。このオプションを使用すると、 C プリプロセッサ定義 HAVE_HW_DIV が自動的に定義されます。これにより、この機能が使用可能かどうかに基づいて、ハードウェアに適した C またはアセンブリコードが記述されます。 MicroBlaze でのハードウェア除算器オプションの使用については、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081)[参照 3](UG081) を参照してください。

-mxl-soft-div

ターゲットの MicroBlaze にハードウェア除算器がないことを示します。

このオプションがデフォルトです。このオプションを設定すると、すべての 32 ビット除算が対応するソフトウェアエミュレーションルーチン (__divsi3、 __udivsi3) に置換されます。

-mxl-barrel-shift

MicroBlaze プロセッサは、バレルシフターを組み込むようコンフィギュレーションできます。プロセッサのバレルシフト機能を使用するには、 -mxl-barrel-shift オプションを使用します。

デフォルトではバレルシフターはないと判断され、オペランドのシフトには加算と乗算が使用されます。バレルシフターをイネーブルにすると、特に浮動小数点ライブラリを使用している場合に、アプリケーションの速度が大幅に向上します。このオプションを使用すると、C プリプロセッサ定義 HAVE_HW_BSHIFT が自動的に定義されます。これにより、この機能が使用可能かどうかに基づいて、ハードウェアに適した C またはアセンブリコードが記述されます。 MicroBlaze でのバレルシフターのオプションの使用については、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081)[参照 3] (UG081) を参照してください。

-mno-xl-barrel-shift

ハードウェアバレルシフト命令を使用しないよう指定します。このオプションがデフォルトです。





-mxl-pattern-compare

コンパイラでのパターン比較命令の使用をオンにします。

パターン比較命令を使用すると、プログラムのブール演算の速度が向上します。また、パターン比較操作では、strcpy、strlen、 strcmp などの文字列処理ルーチンにおいて、バイト長ではなくワード長での操作が可能になります。文字列処理ルーチンを多用するプログラムでは、これにより処理速度が大幅に向上します。このオプションを使用すると、 Cプリプロセッサ定義 HAVE_HW_PCMP が自動的に定義されます。これにより、この機能が使用可能かどうかに基づいて、ハードウェアに適した C またはアセンブリコードが記述されます。 MicroBlaze でのパターン比較オプションの使用については、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081) (UG081) [参照 3]を参照してください。

-mno-xl-pattern-compare

パターン比較命令を使用しないよう指定します。これがデフォルトです。

-mhard-float

コンパイラでの単精度浮動小数点命令 (fadd、 frsub、 fmul、 fdiv) の使用をオンにします。

また、 fcmp.p 命令 (p は le、 ge、 lt、 gt、 eq、 ne などの述語条件) も使用します。これらの命令は、ハードウェアで FPUがイネーブルの場合に、 MicroBlaze でデコードおよび実行されます。このオプションを使用すると、 C プリプロセッサ定義 HAVE_HW_FPU が自動的に定義されます。これにより、この機能が使用可能かどうかに基づいて、ハードウェアに適した C またはアセンブリコードが記述されます。 MicroBlaze でのハードウェア浮動小数点の使用については、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081) (UG081) [参照 3]を参照してください。

-msoft-float

浮動小数点演算のソフトウェアエミュレーションを使用するよう指定します。このオプションがデフォルトです。

-mxl-float-convert

コンパイラでの単精度浮動小数点変換命令 (fint および flt) の使用をオンにします。ハードウェアで FPU がイネーブルになっており、このオプションの命令がイネーブルになっていると、この命令は MicroBlaze によりネイティブでデコードされ、実行されます。

MicroBlaze でのハードウェア浮動小数点の使用については、『MicroBlaze プロセッサリファレンスマニュアル』(UG081)[参照 3]を参照してください。

-mxl-float-sqrt

コンパイラでの単精度浮動小数点平方根命令 (fsqrt) の使用をオンにします。ハードウェアで FPU がイネーブルになっており、このオプションの命令がイネーブルになっていると、この命令は MicroBlaze によりネイティブでデコードされ、実行されます。

MicroBlaze でのハードウェア浮動小数点の使用については、『MicroBlaze プロセッサリファレンスマニュアル』(UG081)[参照 3]を参照してください。

一般プログラムオプション

-msmall-divides

ハードウェア除算器がない場合に、小さい数値の除算に対して適化されたコードを生成します。分母と分子が 0 ～15 の間にあるような符号付き整数の除算では、このオプションを使用するとルックアップテーブルに基づく高速の除算ができるようになります。ハードウェア除算器がイネーブルの場合は、このオプションは無視されます。





-mxl-gp-opt

プログラムに上位 16 ビットに 0 以外の値が含まれているアドレスがある場合、読み込みまたは格納操作には 2 つの命令が必要です。

MicroBlaze ABI には 2 つのグローバルスモールデータ領域があり、それぞれ 64KB までのデータを保存できます。これらのデータ領域にあるメモリロケーションには、スモールデータ領域アンカーおよび 16 ビットの即値を使用してアクセスできるので、スモールデータ領域への読み込みまたは格納操作を 1 つの命令のみで実行できます。この適化をオンにするには、 -mxl-gp-opt オプションを使用します。サイズがしきい値未満の変数はこれらの領域に保存され、少ない命令数でアドレス指定できます。アドレスはリンク段階で計算されます。

注意 : このオプションを使用する場合、プログラムのビルドプロセスのコンパイルコマンドとリンクコマンドの両

方で指定する必要があります。どちらか一方のみで使用すると、コンパイル、リンク、またはランタイムエラーが発

生する可能性があります。

-mno-clearbss

このオプションは、シミュレーションで使用するプログラムをコンパイルする際に有益です。

C 言語のルールに基づき、初期化されていないグローバル変数は .bss セクションに割り当てられ、プログラム実行開始時の値は常に 0 になります。通常、プログラム実行開始時に、 .bss セクションが 0 で埋められるように C スタートアップファイルをループで実行します。また、コンパイラを適化した場合も、 C コードで 0 に割り当てられたグローバル変数が .bss セクションに割り当てられます。

シミュレーション環境では、上記の 2 言語機能は余分なオーバーヘッドとなる場合があります。シミュレータによっては、メモリ全体を自動的に 0 にするものがあります。通常の環境であっても、グローバル変数が開始時に 0 になっていなくても良いような C コードを記述できます。そのような場合にこのオプションが役立ちます。このオプションを使用すると、 C スタートアップファイルにより .bss セクションが 0 に初期化されることはなくなります。また、このオプションは.bss セクションに 0 に初期化されたグローバル変数を割り当てず、 .data セクションに移動します。このオプションにより、アプリケーションの起動時間が短縮される場合があります。このオプションを使用する場合はよく注意してください。また、グローバル変数を 0 に初期化することを前提にしているコードを使用しない、またはシミュレーションプラットフォームが自動的にメモリを 0 に初期化するコードを使用しないようにしてください。

-mxl-stack-check

プログラムの実行中にスタックオーバーフローが発生しているかどうかをチェックするよう指定します。

コンパイラは、各関数のプロローグコード内に、スタックポインター値と使用可能なメモリを比較するコードを挿入しますが、スタックポインターが使用可能なメモリを超えている場合は、プログラムはサブルーチン_stack_overflow_exit に飛びます。このサブルーチンは、変数 _stack_overflow_error の値を 1 に設定します。

スタックオーバーフローハンドラーとして機能する関数 _stack_overflow_exit をソースコードに含め、標準のスタックオーバーフローハンドラーの代わりとして使用することができます。

アプリケーション実行モード

-xl-mode-executable

mb-gcc でプログラムをコンパイルする際のデフォルトモードです。 mb-gcc を使用する場合は、指定する必要はありません。このオプションを使用すると、スタートアップファイル crt0.o が使用されます。

-xl-mode-bootstrap

ブートローダーを使用して読み込むアプリケーションをコンパイルする際に使用します。通常ブートローダーは、不揮発性メモリにあり、プロセッサリセットベクターにマップされます。標準実行ファイルがこのブートローダーで読み込まれた場合、アプリケーションリセットベクターがブートローダーのリセットベクターを上書きします。その場合、プロセッサのリセット時にブートローダーが初に実行されず (通常は初に実行されるようになっている)、このアプリケーションの再読み込みおよびその他必要な初期化が行われません。





この状況を回避するため、このコンパイラオプションを使用する必要があります。このコンパイラオプションを使用すると、プロセッサのリセット時に、アプリケーションではなくブートローダーが実行されます。

上記とは異なる状況で使用されるアプリケーションでは、このオプションは機能しません。このモードでは、 crt2.oがスタートアップファイルとして使用されます。

-xl-mode-novectors

MicroBlaze ベクターを必要としないアプリケーションをコンパイルする際に使用します。通常は、プロセッサのリセット、割り込み、または例外機能を使用しないスタンドアロンアプリケーションで使用します。このオプションを使用すると、ベクターの命令が含まれないので、コードサイズが小さくなります。このモードでは、 crt3.o がスタートアップファイルとして使用されます。

注意 : コマンドラインで、複数の実行モードを指定しないでください。複数のモードを指定すると、シンボルが複数

定義されていることが原因でリンクエラーが発生します。

位置独立コード (PIC)

MicroBlaze 用の GNU コンパイラでは、 -fPIC および -fpic オプションがサポートされています。これらのオプションを使用すると、コンパイラで位置独立コード (PIC) を生成できます。この機能は、共有ライブラリおよび再配置可能実行ファイルをインプリメントするために Linux 上で MicroBlaze に対してのみ使用されます。生成されたコードのデータアクセスをすべて再配置するにはグローバルオフセットテーブル (GOT) が使用され、共有ライブラリへの関数呼び出しにはプロシージャリンケージテーブル (PLT) が使用されます。これは、 GNU ベースのプラットフォームで再配置可能コードを生成し、共有ライブラリをダイナミックにリンクする際の標準的な方法です。

MicroBlaze アプリケーションバイナリインターフェイス

MicroBlaze 用の GNU コンパイラは、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081)[参照 3] で定義されている、アプリケーションバイナリインターフェイス (ABI) を使用します。レジスタおよびスタックの使用法に関する規則、コンパイラで使用される標準メモリモデルの説明は、 ABI の資料を参照してください。

MicroBlaze アセンブラ

ザイリンクス MicroBlaze ソフトプロセッサ用の mb-as アセンブラでは、標準 GNU コンパイラでサポートされているオプションおよび標準 GNU アセンブラでサポートされているアセンブラ指示子がサポートされています。

mb-as アセンブラでは、 imm 命令以外の MicroBlaze マシン命令セットの opcode がサポートされています。 imm 命令は、大きい即値が使用される場合に生成されます。 imm 命令を含むコードを記述するためのアセンブリ言語プログラマは必要ありません。 MicroBlaze の命令セットの詳細は、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081)(UG081)[参照 3]を参照してください。

mb-as アセンブラでは、即値オペランドを使用するすべての MicroBlaze 命令を定数またはラベルとして指定する必要があります。命令に PC 相対オペランドが必要な場合は、mb-as アセンブラによりそれが算出され、必要に応じて imm命令に含められます。

たとえば、 beqi (Branch Immediate if Equal) 命令には PC 相対オペランドが必要です。

アセンブリプログラマでは、この命令を次のように使用します。

beqi r3, mytargetlabel

ここで、 mytargetlabel は対象となる命令のラベルです。 mb-as アセンブラにより、命令の即値が mytargetlabel - PC として算出されます。

即値が 16 ビットより大きい場合は、 imm 命令が自動的に挿入されます。コンパイル時に mytargetlabel の値が不明な場合は、常に imm 命令が挿入されます。不要な imm 命令を削除するには、 relax オプションを使用してください。





同様に、命令で大きな定数のオペランドが必要な場合は、アセンブリ言語プログラマで imm 命令ではなくオペランドをそのまま使用する必要があります。たとえば次のコードでは、レジスタ r3 の内容に定数 200,000 を追加し、結果をレジスタ r4 に保存します。

addi r4, r3, 200000

mb-as アセンブラは、このオペランドに imm 命令が必要であると判断し、自動的に挿入します。

mb-as アセンブラでは、アセンブリのプログラムを簡単にするため、標準の MicroBlaze 命令セットに加えていくつかの擬似 opcode がサポートされています。表 2-6 に、サポートされている擬似 opcode を示します。

MicroBlaze リンカーオプション

MicroBlaze ソフトプロセッサ用の mb-ld リンカーでは、GNU コンパイラでサポートされているオプションに加え、追加のオプションも導入されています。このセクションでは、これらのオプションについて説明します。

-defsym _TEXT_START_ADDR=value

デフォルトでは、出力コードのテキストセクションはベースアドレス 0x0 から開始しますが、このオプションを使用すると、このデフォルトを変更できます。mb-gcc コンパイラの実行時にこのオプションを指定すると、出力コードのテキストセクションは value で指定したアドレスから開始するようになります。

デフォルトの開始アドレスを使用する場合は、 -defsym _TEXT_START_ADDR を設定する必要はありません。

これはリンカーオプションであり、リンカーを個別に実行する場合に使用します。リンカーを mb-gcc の一部として実行する場合は、次のオプションを使用してください。

-Wl,-defsym -Wl,_TEXT_START_ADDR=value

-relax

アセンブラで生成された不要な imm 命令を削除するリンカーオプションです。アセンブラでは、即値を算出できない命令があると、 imm 命令が生成されます。

ほとんどの場合、 imm 命令は必要ありません。 -relax オプションを使用すると、リンカーにより不要な imm 命令が削除されます。

このオプションは、リンカーを個別に実行した場合にのみ必要です。リンカーを mb-gcc の一部として実行する場合は、このオプションは自動的に指定されます。

-N

テキストおよびデータセクションを読み出し /書き込み可能にします。データセグメントはページ揃えされません。このオプションは、 MicroBlaze プログラムにのみ必要です。リンカーを GCC コンパイラの一部として実行する場合は、このオプションが自動的に指定されます。リンカーを個別に実行する場合は、このオプションを指定する必要があります。

このオプションの詳細は、 GNU のマニュアルを参照してください。

表 2‐6 : GNU アセンブラでサポートされる擬似 Opcode

擬似 Opcode 説明

nop 操作は実行されません。次の命令に置換されます。 or R0, R0, R0

la Rd, Ra, Imm 次の命令に置換されます。 addik Rd, Ra, imm; = Rd = Ra + Imm;

not Rd, Ra 次の命令に置換されます。 xori Rd, Ra, -1

neg Rd, Ra 次の命令に置換されます。 rsub Rd, Ra, R0

sub Rd, Ra, Rb 次の命令に置換されます。 rsub Rd, Rb, Ra





MicroBlaze リンカーでは、セクションをメモリに割り当てるためにリンカースクリプトが使用されます。これらについては、次のセクションで説明します。

MicroBlaze リンカースクリプトで割り当てられるセクション

表 2-7 に、 MicroBlaze リンカースクリプトで割り当てられる入力セクションを示します。

リンカースクリプトを記述またはカスタマイズする際のヒント

カスタムリンカースクリプトを記述する場合は、次の点に留意してください。

• ベクターセクションが MicroBlaze ハードウェアで定義された適切なメモリに割り当てられていることを確認します。

• スタックおよびヒープは .bss セクションに配置します。 _stack 変数をこの領域の_STACK_SIZE の後に設定し、_heap_start 変数を _STACK_SIZE の後の次のロケーションに設定します。スタックおよびヒープは、ハードウェアおよびシミュレーションで初期化する必要がないので、_bss_end 変数は .bss および COMMON の後に定義します。

注記 : .bss セクションの境界にはスタックおよびヒープは含まれません。

• _SDATA_START__、 _SDATA_END__、 SDATA2_START、 _SDATA2_END__、 _SBSS2_START__、 _SBSS2_END__、_bss_start、 _bss_end、 _sbss_start、および _sbss_end 変数は、それぞれ .sdata、 .sdata2、 .sbss2、 .bss、 .sbss セクションの初と後に定義する必要があります。

• ANSI C では、初期化されないメモリはすべてスタートアップに初期化する必要があります (スタックおよびヒープでは不要)。提供されている標準の CRT では、 1 つの .bss セクションが 0 に初期化されると想定されます。複数の .bss セクションがある場合は、この CRT は使用できません。その場合は、すべての .bss セクションを初期化する CRT を作成する必要があります。

表 2‐7 : リンカースクリプトで割り当てられるセクション

セクション説明

.vectors.reset リセットベクターコード

.vectors.sw_exception ソフトウェア例外ベクターコード

.vectors.interrupt ハードウェア割り込みベクターコード

.vectors.hw_exception ハードウェア例外ベクターコード

.text 関数のコードおよびグローバルアセンブリ文からのプログラム命令

.rodata 読み出し専用変数

.sdata2 初期値を持つ読み出し専用の小さいスタティックおよびグローバル変数

.data 初期値を持つスタティックおよびグローバル変数。ブートコードによりゼロに初期化されます。

.sdata 初期値を持つ小さいスタティックおよびグローバル変数

.sbss2 初期値のない読み出し専用の小さいスタティックおよびグローバル変数。ブートコードによりゼロに初期化されます。

.sbss 初期値のない小さいスタティックおよびグローバル変数。ブートコードによりゼロに初期化されます。

.bss 初期値のないスタティックおよびグローバル変数。ブートコードによりゼロに初期化されます。

.heap ヒープ用に定義されたメモリのセクション

.stack スタック用に定義されたメモリのセクション





スタートアップファイル

コンパイラで実行ファイルを生成する際、後のリンクコマンドにはコンパイル済みのスタートアップファイルおよびエンドファイルが含まれます。スタートアップファイルは、アプリケーションコードが実行される前に、言語およびプラットフォーム環境を設定します。スタートアップファイルでは、通常次の処理が実行されます。

• 必要に応じて、リセット、割り込み、および例外ベクターを設定します。

• スタックポインター、スモールデータアンカー、およびその他のレジスタを設定します。詳細は、 33 ページの表 2-8を参照してください。

• BSS メモリ領域を 0 にクリアします。

• C++ コンストラクタなどの言語初期化関数を呼び出します。

• ハードウェアサブシステムを初期化します。たとえば、プログラムのプロファイルが作成される場合は、プロファイルタイマーを初期化します。

• main プロシージャの引数を設定し、呼び出します。

エンドファイルには、プログラムの終わりに実行する必要のあるコードが含まれています。エンドファイルでは、通常次の処理が実行されます。

• C++ デストラクタなどの言語クリーンアップ関数を呼び出します。

• ハードウェアサブシステムの初期化を解除します。たとえば、プログラムのプロファイルが作成されている場合は、プロファイルサブシステムをクリーンアップします。

表 2-8 には、 C ランタイムファイルのレジスタ名、値、およびその説明がまとめられています。

この後、さまざまなアプリケーションモードで使用される初期化ファイルについて説明します。この情報は、アプリケーションのスタートアップコードを理解したい、または変更したいという上級者ユーザーを対象にしています。

MicroBlaze では、 C ランタイム初期化に 2 つの段階があります。初の段階では主にベクターが設定され、その後に第 2 段階が開始します。また、アプリケーションモードによっては、 exit スタブも提供されます。

第 1 段階の初期化ファイル

crt0.o

ブートローダーまたはデバッグスタブを使用せずに、スタンドアロンで実行されるプログラムに対して使用します。このファイルは、リセット、割り込み、例外、およびハードウェア例外ベクターを指定し、第 2 段階のスタートアップルーチン _crtinit を呼び出します。 _crtinit から戻ると、 _exit ラベルで無限ループを実行することによりプログラムを終了します。

crt1.o

アプリケーションをデバッグする際に使用します。ブレークポイントおよびリセットベクター以外のすべてのベクターを指定し、第 2 段階のスタートアップルーチン _crtinit を呼び出します。

表 2‐8 : C ランタイムファイルでのレジスタの初期化

Register 値説明

r1 _stack-16 スタックポインターレジスタ。 16 バイトの初の負のオフセットでスタック領域の下部をポイントするよう初期化されます。この 16バイトは、引数を渡すのに使用されます。

r2 _SDA2_BASE 読み出し専用のスモールデータ領域アンカーアドレス。

r13 _SDA_BASE_ 読み出し /書き込み可能なスモールデータ領域アンカーアドレス。

その他のレジスタ未定義その他のレジスタの値は定義されていません。





crt2.o

実行ファイルがブートローダーで読み込まれる場合に使用します。リセットベクター以外のすべてのベクターを指定し、第 2 段階のスタートアップルーチン _crtinit を呼び出します。 _crtinit から戻ると、 _exit ラベルで無限ループを実行することによりプログラムを終了します。リセットベクターは指定されないので、プロセッサのリセット時には、ブートローダーによりプログラムが再度読み込まれ、開始されます。

crt3.o

実行ファイルでベクターを使用せず、コードサイズを小さくする場合に使用します。リセットベクターのみを指定し、第 2 段階のスタートアップルーチン _crtinit を呼び出します。 _crtinit から戻ると、 _exit ラベルで無限ループを実行することによりプログラムを終了します。ほかのベクターは指定されないので、リンクの段階で割り込み処理および例外処理に関連するルーチンが含まれることはなく、コードサイズが小さくなります。

第 2 段階の初期化ファイル

C 標準に従い、すべてのグローバルおよびスタティック変数は０に初期化する必要があります。これは上記すべての CRT に必要な共通の機能です。このため、別のルーチン _crtinit が呼び出されます。このルーチンは、プログラムの .bss セクションのメモリを初期化します。 _crtinit ルーチンはラッパーファイルでもあり、 main プロシージャも呼び出します。 main プロシージャを呼び出す前に、ほかの初期化関数が呼び出される場合もあります。 _crtinit ルーチンは、次のスタートアップファイルにより提供されます。

crtinit.o

このデフォルトの第 2 段階の C スタートアップファイルは、次の処理を実行します。

1. .bss セクションを 0 にクリアします。

2. _program_init を呼び出します。

3. コンストラクタ関数 (_init) を呼び出します。

4. main プロシージャの引数を設定し、呼び出します。

5. デストラクタ関数 (_fini) を呼び出します。

6. _program_clean を呼び出し、戻ります。

pgcrtinit.o

これはプロファイルの作成時に使用され、次の処理を実行します。

1. .bss セクションを 0 にクリアします。


3. _profile_init を呼び出し、プロファイルライブラリを初期化します。




7. _profile_clean を呼び出し、プロファイルライブラリをクリーンアップします。






sim-crtinit.o

コンパイラで -mno-clearbss オプションが設定されている場合に使用され、次の処理を実行します。






sim-pgcrtinit.o

プロファイルの作成時に、コンパイラで -mno-clearbss オプションが設定されている場合に使用され、次の処理を実行します。


2. _profile_init を呼び出し、プロファイルライブラリを初期化します。




6. _profile_clean を呼び出し、プロファイルライブラリをクリーンアップします。


その他のファイル

コンパイラは、 C++ 言語をサポートするため、特定の標準スタートファイルおよびエンドファイルも使用します。crti.o、crtbegin.o、crtend.o、および crtn.o がそれに当たります。これらの標準コンパイラファイルは、 .init、 .fini、 .ctors、および .dtors セクションの内容を指定します。

スタートアップファイルの変更

初期化ファイルは、コンパイル済みのファイルおよびソースファイルの両方で提供されます。コンパイル済みのオブジェクトファイルは、コンパイラライブラリディレクトリに含まれます。 MicroBlaze の GNU コンパイラの初期化ファイルのソースは、 <XILINX_>/sw/lib/microblaze/src ディレクトリにあり、 <XILINX_> は Vivado インストールディレクトリを表します。

カスタムスタートアップファイルを使用するには、ソースディレクトリにあるファイルを、アプリケーションソースの一部として含める必要があります。また、ファイルを .o ファイルに統合して、共有エリアに配置することも可能です。標準ファイルではなく新しく作成したオブジェクトファイルを参照する場合は、 mb-gcc の実行時に -Bdirectory -name を使用します。

デフォルトのスタートアップファイルが使用されないようにするには、コンパイルの後の行に -nostartfiles を追加します。

注記 : crti.o、 crtbegin.o などのコンパイラ標準 CRT ファイルは、ソースコードが提供されないので、これらのファイルは、インストールディレクトリに含まれているものをそのまま使用してください。これらのファイルは、後のリンクコマンドに含める必要がある場合があります。

C プログラムのスタートアップコードサイズの縮小

C プログラムのコードサイズの制限が厳しい場合は、オーバーヘッドの原因となるあらゆるものを取り除く必要があります。このセクションでは、C プログラムで不要な C++ コンストラクタまたはデストラクタコードによるオーバーヘッドを削減する方法を説明します。次の変更を加えることにより、コードのサイズを約 220 バイト縮小できます。





1. 前のセクションで説明したように、インストール領域からスタートアップファイルのカスタムコピーを作成します。アプリケーションに適した crtn.s および xcrtinit.s をコピーします。たとえば、アプリケーションがブートローダーを使用して読み込まれ、プロファイルが作成される場合は、インストール領域から crt2.s およびpg-crtinit.s をコピーします。

2. pg-crtinit.s から次の行を削除します。

brlid r15, __init /* Invoke language initialization functions */nop

and

brlid r15, __fini /* Invoke language cleanup functions */nop

これにより、コンストラクタおよびデストラクタの処理に使用されるコードは参照されなくなり、コードサイズが小さくなります。

3. これらのファイルを .o ファイルにコンパイルして任意のディレクトリに配置するか、アプリケーションソースの一部として含めます。

4. コンパイラに -nostartfiles オプションを追加します。特定のフォルダーにファイルを統合する場合は、 -B directoryオプションも使用します。

5. アプリケーションをコンパイルします。

アプリケーションを異なるモードで実行する場合は、 33 ページの「スタートアップファイル」の説明に従って、適切な CRT ファイルを選択する必要があります。

コンパイラライブラリ

mb-gcc コンパイラには、 GNU C 標準ライブラリと GNU 数学ライブラリが必要です。 Vivado には、あらかじめコンパイルされたこれらのライブラリが含まれています。 MicroBlaze のハードウェアコンフィギュレーションに基づき、MicroBlaze の CPU ドライバーの該当バージョンがコピーされます。使用するライブラリのバージョンを選択するには、次のフォルダーを確認します。

$XILINX_/gnu/microblaze/<platform>/microblaze-xilinx-elf/lib

ファイル名は、コンパイラのオプションとライブラリのコンパイルに使用されたコンフィギュレーションに基づいて付けられています。たとえば、 libc_m_bs.a は、ハードウェア乗算器とバレルシフターをイネーブルにしてコンパイルされた C ライブラリです。

表 2-9に、使用されているエンコードとそのエンコードで指定されるライブラリのコンフィギュレーションを示します。

注意が必要なのは、数学ライブラリファイル (libm*.a) です。 C 標準では、倍精度の浮動小数点演算を使用するために、 sin() および cos() などの共通の数学ライブラリ関数が必要です。しかし、この倍精度の浮動小数点演算は、MicroBlaze のオプションの単精度の浮動小数点機能をフル活用できない可能性があります。

表 2‐9 : コンパイラフラグ上のエンコードされたライブラリファイル名

エンコード説明

_bs バレルシフター用にコンフィギュレーション

_m ハードウェア乗算器用にコンフィギュレーション

_p パターンコンパレータ用にコンフィギュレーション





Newlib 数学ライブラリには、単精度演算を使用してこれらの数学関数をインプリメントするバージョンがあります。これらの単精度ライブラリでは MicroBlaze ハードウェア浮動小数点ユニット (FPU) を直接使用できるので、パフォーマンスが向上する可能性があります。

アプリケーションで標準精度が必要ではなく、パフォーマンスを向上させたい場合は、リンクされたライブラリのバージョンを手動で変更できます。

デフォルトでは、 CPU ドライバーにより倍精度バージョンのライブラリ (libm_*_fpd.a) が IP インテグレータープロジェクトにコピーされます。

単精度バージョンを利用するには、対応する libm_*_fps.a をコピーするカスタム CPU ドライバーを作成します。この場合、対応する libm_*_fps.a ファイルを libm.a としてプロセッサのライブラリフォルダー (microblaze_0/lib など) にコピーします。

使用するライブラリをコピーしたら、アプリケーションソフトウェアプロジェクトを再ビルドします。

スレッドセーフVivado に含まれる MicroBlaze の C ライブラリおよび数学ライブラリは、マルチスレッド環境で使用するようにはビルドされていません。 printf()、 scanf()、 malloc()、 free() などの共通 C ライブラリ関数はスレッドセーフではなく、システムで回復不可能なランタイムエラーを引き起こすことがあります。マルチスレッド環境で Vivado ライブラリを使用する場合は、相互排他的なメカニズムを使用してください。

コマンドライン引数MicroBlaze プロセッサプログラムでは、コマンドライン引数を使用できません。コマンドライン引数 argc およびargv は、 C ランタイムルーチンで 0 に初期化されます。

割り込みハンドラ割り込みハンドラは、通常のサブルーチン呼び出しとは別の方法でコンパイルされます。割り込みハンドラでは、不揮発性レジスタだけでなく、使用されている揮発性レジスタも保存する必要があります。また、割り込みが発生した際に、マシンステータスレジスタ (RMSR) の値も保存する必要があります。

interrupt_handler 属性

サブルーチンと割り込みハンドラを区別するため、 mb-gcc はコードの宣言部に interrupt_handler 属性があるかどうかをチェックします。この属性は、次のように定義されています。

void function_name () __attribute__ ((interrupt_handler));

注記 :割り込みハンドラの属性は、プロトタイプ内でのみ指定し、定義には含めません。

割り込みハンドラは、揮発性レジスタを使用するほかの関数を呼び出すこともあります。揮発性レジスタで正しい値を保持するため、ハンドラが非リーフ関数である場合は、すべての揮発性レジスタが保存されます。

注記 :非リーフ関数とは、ほかのサブルーチンを呼び出す関数のことです。

割り込みハンドラは、 MSS (Microprocessor Software Specification) ファイルで定義されます。これらの定義により、割り込みハンドラ関数に属性が自動的に追加されます。

割り込みハンドラは rtid 命令を使用して、割り込みで中断された関数に戻ります。

save_volatiles 属性

save_volatiles 属性は、 interrupt_handler 属性と似ていますが、割り込み処理から戻るのに rtid ではなく rtsd を使用します。





この属性を使用すると、非リーフ関数の場合はすべての揮発性レジスタが保存され、リーフ関数の場合は使用されている揮発性レジスタのみが保存されます。

void function_name () __attribute__((save_volatiles));

fast_interrupt

MicroBlaze コンパイラには、 interrupt_handler 属性に類似した fast_interrupt という属性があります。高速割り込みがあると、 MicroBlaze は、固定アドレス 0x10 に飛ぶのではなく、割り込みルーチンアドレスに飛びます。

標準割り込みとは異なり、 fast_interrupt 属性が C 関数で使用される場合は、 MicroBlaze は小限のレジスタしか保存しません。

void function_name () __attribute__ ((fast_interrupt));

ARM Cortex‐A9 コンパイラの使用法とオプションSourcery CodeBench Lite for Xilinx EABI を使用し、 ARM プロセッサをコンパイルすることができます。

Sourcery CodeBench には、次のコンポーネントをすべて含む、 GNU ツールチェーンが含まれています。

• CodeSourcery の共通スタートアップコードシーケンス

• CodeSourcery Debug Sprite for ARM

• GNU バイナリユーティリティ (Binutils)

• GNU C コンパイラ (GCC)

• GNU C++ コンパイラ (G++)

• GNU C++ ランタイムライブラリ (Libstdc++)

• GNU デバッガー (GDB)

• Newlib C ライブラリ

使用法

コンパイル

arm-xilinx-eabi-gcc -c file1.c -I<include_path> -o file1.oarm-xilinx-eabi-gcc -c file2.c -I<include_path> -o file2.o

表 2‐10 :割り込みハンドラの

属性関数

interrupt_handler マシンステータスレジスタ、不揮発性レジスタ、およびすべての揮発性レジスタを保存します。割り込みから戻るには rtid を使用します。割り込みハンドラ関数がリーフ関数の場合は、関数で使用された揮発性レジスタのみが保存されます。

save_volatiles interrupt_handler と似ていますが、割り込みから戻るのに rtid ではなく rtsd が使用されます。

fast_interrupt interrupt_handler と似ていますが、固定アドレス 0x10 に飛ぶのではなく、割り込みルーチンアドレスに直接飛びます。





リンク

arm-xilinx-eabi-gcc -Wl,-T -Wl,lscript.ld -L<libxil.a path> -o "App.elf" file1.o file2.o -Wl,--start-group,-lxil,-lgcc,-lc,--end-group

上記のコマンドで使用されているフラグの説明については、次のコマンドのいずれかを使用して、コンパイラのヘルプを参照してください。

• arm-xilinx-eabi-gcc --help

• arm-xilinx-eabi-gcc -v --help

• arm-xilinx-eabi-gcc --target-help

コンパイラオプション

ARM 関連のフラグを使用して適用できる、 GNU コンパイラオプションについては、 GNU ウェブサイトhttp://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/ARM-Options.html を参照してください。これらのフラグは、要件に基づき上記の手順で使用できます。

ARM の GCC コンパイラオプションはすべて、上記のリンク先にリストされています。しかし、実際のサポートは使用しているプロセッサ (この場合は ARM Cortex A9) およびコンパイラツールチェーンによって異なります。

次は、その例です。

Sourcery CodeBench Lite for Xilinx EABI は、 -mhard-float (-mfloat-abi=hard) をサポートしません。 soft および softfp の浮動小数点オプションのみがサポートされています。

ツールチェーンの詳細については、次の SDK インストールパスにある資料を参照してください。

<Xilinx_Vivado_Installation_Path>\SDK\<2014.1>\gnu\arm\nt\share\doc

その他の注意事項

C++ コードのサイズ

新のオープンソース C++ 標準ライブラリ (libstdc++-v3) を含む GCC ツールでは、同等の C プログラムに比べて生成されるコードおよびデータ片が大きくなる場合があります。このオーバーヘッドの大部分は、例外処理およびランタイム型情報のコードおよびデータによるものです。 C++ アプリケーションによっては、これらの機能は必要ありません。

このオーバーヘッドをなくし、コードサイズを適化するには、 -fno-exceptions および -fno-rtti オプションを使用します。これらのオプションは、アプリケーション要件やこれらの言語の機能に精通している場合のみに使用することをお勧めします。使用可能なコンパイラオプションおよびそれらのオプションによる影響については、 GCC のマニュアルを参照してください。

C++ プログラムには、より複雑な言語機能およびライブラリルーチンのため、ダイナミックメモリの要件 (スタックおよびヒープサイズ) が厳しくなっている場合があります。

多くの C++ ライブラリルーチンは、ヒープからのメモリの割り当てを要求します。 C++ プログラムに必要なヒープサイズおよびスタックサイズが満たされていることを確認してください。


http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/ARM-Options.html




C++ 標準ライブラリ

C++ 標準ライブラリは、 C++ 標準により定義されます。これらのプラットフォーム機能には、デフォルトのザイリンクス Vivado ソフトウェアプラットフォームでは使用できないものもあります。たとえば、ファイル I/O は明確に定義された STDIN/STDOUT ストリームでしかサポートされません。また、ロケール関数、スレッドセーフなどの機能もサポートされません。

注記 : C++ 標準ライブラリは、マルチスレッド環境で使用するように構築されていません。 new、 delete などの共通C++ 関数はスレッドセーフではありません。マルチスレッド環境で C++ 標準ライブラリを使用する場合は、注意が必要です。

GNU C++ 標準ライブラリの詳細は、 GNU のウェブサイトのマニュアルを参照してください。

位置独立コード (PIC)

MicroBlaze コンパイラでは、再配置可能な位置独立コードを生成する -fPIC オプションがサポートされています。

これらの機能はザイリンクスのコンパイラでサポートされていますが、 Vivado ではスタンドアロンプラットフォームしか提供されないので、ほかのライブラリおよびツールではサポートされません。位置独立コードは、ローダーまたはデバッガーでは認識されず、ランタイムでの再配置は実行されません。これらのコードの機能は、ザイリンクスライブラリ、スタートアップファイル、およびその他のツールでサポートされません。サードパーティ OS ベンダーのツールでは、これらの機能を標準で使用できるものがあります。

その他のオプションおよび機能

-fprofile-arcs など、その他のオプションおよび機能は、ザイリンクスの Vivado コンパイラおよびプラットフォームでサポートされていない可能性があります。一部の機能は、オープンソース GCC で定義されているように試験段階であり、不適切に使用すると、不正なコードが生成されることがあります。特定の機能の詳細は、 GCC のマニュアルを参照してください。




第 3章


XMD (Xilinx® Microprocessor Debugger) は、 MicroBlaze™ プロセッサまたは Dual ARM Cortex-A9 MPC プロセッサを含むシステムの検証とプログラムのデバッグを行うためのツールです。これを使用して、ハードウェアボード上またはサイクル精度命令セットシミュレータ (ISS) で実行するプログラムをデバッグできます。

XMD は、Tcl (ツールコマンド言語) インターフェイスを提供します。このインターフェイスは、ターゲットのコマンドラインからの制御、ターゲットのデバッグ、および完成したシステム全体をテストする複雑な検証スクリプトの実行に使用します。

XMD は、ターゲットのデバッグを制御するため、 GNU デバッガー (GDB) リモート TCP プロトコルをサポートしています。 Eclipse ベースのソフトウェアツールである SDK (ソフトウェア開発キット ) に含まれる、 MicroBlaze GDB(mb-gdb) または Cortex A9 GDB (arm-xilinx-eabi-gdb) など、一部のグラフィカルなデバッガーはデバッグ用にこのインターフェイスを使用します。どちらを使用しても、同じコンピューター上またはネットワークを介したリモートコンピュータ上で実行されている XMD にデバッガーは接続します。

XMD は、プログラムをデバッグするハードウェアシステムに関する情報を得るため、 XMP (Xilinx MicroprocessorProject) システムファイルまたは system.xml ファイルのどちらか使用可能なほうのファイルを読み込みます。この情報は、メモリ範囲テストを実行したり、高速ダウンロードのための MicroBlaze と MDM (Microprocessor Debug Module)との接続を決めるためなどに使用されます。


図 3‐1 : XMD を使用したデバッグ




第 3 章 : XMD (Xilinx Microprocessor Debugger)

XMD の使用法xmd [-h] [-help] [-hw <hardware_specification_file>] [-ipcport <port_number>][-nx] [-opt <optfile>][-v] [-xmp <xmpfile>][-tcl <tcl_file> <tcl_args>]

XMD のオプション

ヘルプの表示

コマンドの使用方法を表示します。

コマンド :-h、 -help

ハードウェア仕様ファイル

ハードウェアコンポーネントを記述する XML ファイルを指定します。

コマンド :-hw <hardware_specification_file>

ポート番号

XMD サーバーを <portnum> で指定したポート番号で開始します。XMD の内部コマンドは、この TCP ポートを使用して出力されます。 [<port_number>] を指定しない場合は、 2345 が使用されます。

コマンド :-ipcport <port_number>

初期化ファイルを使用しない

起動時に xmd.ini ファイルを使用しません。

コマンド :-nx

オプションファイル

ターゲットに接続するのに使用するオプションファイルを指定します。オプションファイルには XMD の接続コマンドが含まれます。

コマンド :-opt <connect_option_file>

Tcl ファイルの指定

実行する XMD Tcl スクリプトを指定します。

<tclargs> は、 Tcl スクリプトへの引数を指定します。この Tcl ファイルは、 XMD で使用されます。スクリプトの実行が終了すると、 XMD が終了します。 -tcl の後にほかのオプションを指定することはできません。

コマンド :-tcl <tclfile> <tclarg>

バージョン

バージョン番号を表示します。

コマンド :-v





XMP ファイル

読み込む XMP ファイルを指定します。

コマンド :-xmp <xmpfile>

XMD を起動すると、次の処理が実行されます。

• XMD Tcl スクリプトが指定されている場合は、そのスクリプトを実行して終了します。

• XMD Tcl スクリプトが指定されていない場合は、 XMD がインタラクティブモードで実行されます。この場合、XMD は次の処理を実行します。

a. ${HOME}/.xmdrc ファイルを作成します。このコンフィギュレーションファイルを使用して、 XMD コマンドを使用するカスタム Tcl コマンドを作成できます。

b. XMD% プロンプトを表示します。 XMD Tcl プロンプトから、 44 ページの「XMD コマンド」で説明するように、 XMD コマンドを使用してデバッグを実行できます。

XMD コンソールXMD コンソールは標準 Tcl コンソールで、使用可能な Tcl コマンドはすべてここで実行できます。また、 XMD には、ファイル名やコマンド名を自動入力したり、コマンド履歴を保存する機能など、編集に便利な機能があります。

自動入力できる Tcl コマンドは、 <_Install_Area>/data/xmd/cmdlist ファイルで定義されています。コマンド履歴は $HOME/.xmdcmdhistory に保存されています。

コメント名の自動入力やコマンド履歴の保存に別のファイルを使用する場合は、 $XILINX_XMD_CMD_LIST および$XILINX_XMD_CMD_HISTORY の環境変数を使用して、デフォルト設定を上書きします。

- hw XMP ファイルを読み込みます。 -nx オプションが指定されていない場合、 xmd.ini ファイルが現在のディレクトリにあれば、それが使用されます。

-opt プロセッサに接続するために接続オプションファイルを使用します。

-ipcport XMD ソケットサーバーを開きます。

-xmp システム XMP ファイルを読み込みます。





XMD コマンド

XMD ユーザーコマンドの一覧

次に、 XMD コマンドの一覧を示します。コマンド名をクリックすると、そのオプションの説明にジャンプします。

XMD ユーザーコマンド

bpl

ブレークポイント /ウォッチポイントをリストします。

bpr

ブレークポイント /ウォッチポイントを削除します。

ユーザーコマンド

「bpl」

「bpr」

「bps」

「close_terminal」

「con」

「connect」

「cstp」

「data_verify」

「debugconfig」

「dis」

「disconnect」

「dow」

「dow -data」

「elf_verify」

「fpga -f <bitstream>」

「mrd <address> [<number of words|half words|bytes> {w|h|b}]」

「mrd_var」

「mwr」

「profile」

「read_uart」

「rrd」

「rst」

「rwr」

「run」

「safemode [options]」

「srrd」

「stackcheck」

「state」

「stats」

「stop」

「stp」

「targets」

「terminal」

「tracestart」

「tracestop」

「watch」

「xload」

オプション使用例

bpl bpl


bpr {all|<bp id>|<address>| <function>}bpr 0x400bpr mainbpr all





bps

<address> または <function name> の開始部分にソフトウェアブレークポイントまたはハードウェアブレークポイントを設定します。 function を指定すると、後にダウンロードされた ELF ファイルから検索されます。デフォルトは、ソフトウェアブレークポイント (sw) です。

close_terminal

ターミナルコマンドと MDM UART ターゲット接続で開いたターミナルサーバーを閉じます。

con

現在の PC または指定のアドレス <Execute Start Address> から実行を続けます。

-block オプションを指定した場合は、プロセッサがブレークポイントまたはウォッチポイントで停止したときに、コマンドが戻ります。

-timeout で値を指定すると、タイムアウトする時間を設定できます。

-block は、スクリプト記述に便利なオプションです。

connect

<target_type> に接続します。ターゲットタイプには mb と mdm があります。詳細は、 58 ページの「connect コマンドのオプション」を参照してください。

cstp

指定したサイクル数だけ進めます。このコマンドは ISS ターゲットでのみサポートされています。


bps {<address>|<function_name>} {sw | hw}

bps 0x400bps main hw


close_terminal close_terminal


con [<Execute Start Address>] [-block [-timeout <Seconds>]]

concon 0x400


connect <target_type(s)> connect mb mdm


cstp <number of cycles> cstpcstp 10





data_verify

<Binary filename> で指定されるファイルが、 <Load Address> で指定されているアドレスでターゲットに正しくダウンロードされているかどうかを確認します。

debugconfig

ターゲットのデバッグセッションを設定します。詳細は、 68 ページの「デバッグセッションの設定」を参照してください。

dis

逆アセンブルを実行します。 MicroBlaze でのみサポートされています。

disconnect

現在ターゲットとなっているプロセッサへの接続を解除し、 GDB サーバーを閉じて、以前のターゲットであるプロセッサに戻ります。

dow

指定の ELF ファイルまたはデータファイル (-data オプションを使用) を、現在のターゲットのメモリにダウンロードします。アドレスを指定しない場合は、ELF ファイルのヘッダーを読み込んで、ダウンロードアドレスが決まります。


data_verify <binary_filename> <load_address>

data_verify system.dat 0x400


debugconfig debugconfig

debugconfig -step_mode enable_interrupt

debugconfig -step_mode {disable_interrupt | enable_interrupt}

debugconfig -memory_datawidth_matching enable

debugconfig -memory_datawidth_matching {disable | enable}

debugconfig -reset_on_run system enable

debugconfig -reset_on_run {system enable | processor enable | disable}

debugconfig -reset_on_data_dow processor enable

debugconfig -reset_on_data_dow {system enable | processor enable | disable}


dis [<address in hex>] [<number of words>]

dis 0x400 10


disconnect <target id> disconnect 0





ELF ファイルで LOAD に指定されているセグメントだけが、メモリに書き込まれます。

dow -data

ELF ファイルでアドレスが指定される場合 (MicroBlaze がターゲットの場合のみ)、位置独立 (PIC) コードとして処理され、指定アドレスでダウンロードされます。また、 R20 レジスタが、 PIC コードにしたがって開始アドレスに設定されます。

PIC で GOT (Global Offset Table) へのポインターを保存するために、この R20 レジスタは予約されています。これは、PIC 以外のコードでは不揮発であり、関数呼び出し全体に対し、保存しておく必要があります。

ELF ファイルがダウンロードされると、リセットが実行され、ソフトウェアブレークポイントを使用してリセットロケーションでプロセッサが停止し、 ELF プログラムがメモリに読み込まれます。リセットは、システムを既知の良好状態にするために実行されます。リセットの動作は、次のコマンドを使用して設定できます。


debugconfig -reset_on_data_dow{system enable | processor enable | disable}

詳細は、 68 ページの「デバッグセッションの設定」を参照してください。

elf_verify

executable.elf ファイルがターゲットに正しくダウンロードされたかどうかを確認します。 ELF ファイルを指定しない場合は、ターゲットに後にダウンロードされた ELF ファイルが確認されます。

fpga -f <bitstream>

FPGA デバイスのビットストリームを読み込みます。オプションで、ケーブル、 JTAG コンフィギュレーション、およびデバッグデバイスオプションを指定します。

詳細は、 58 ページの「connect コマンドのオプション」を参照してください。


dow <filename.elf> dow executable.elf

dow <PIC filename.elf> <load_address>

dow executable.elf 0x400


dow -data <binary_filename> <load_address>

dow -data system.dat 0x400


elf_verify [<filename.elf>] elf_verify executable.elf


fpga -f <bitstream> fpga -f download.bit

fpga -f <bitstream> [-cable <cable_options>]|[-configdevice <configuration_options>] | [-debugdevice <device_name> ]

fpga -f download.bit -cable type xilinx_parallel





mrd <address> [<number of words|half words|bytes> {w|h|b}]

指定したアドレスから始まるメモリロケーションからワード /バイト数を読み出します。デフォルトでは、1 ワード読み出します (w)。

<Global Variable Name> を指定した場合、以前にダウンロードされた ELF ファイルのグローバル変数でポイントされるメモリを読み出します。

mrd_var

<filename.elf> で指定した ELF ファイル、または以前にダウンロードされた ELF ファイルのグローバル変数でポイントされるメモリを読み出します。

mwr

<address> または <Global Variable Name> で指定された位置から始まるメモリロケーションに、指定したワード /バイト数を書き込みます。デフォルトでは、 1 ワード (w) 書き込みます。

profile

プロファイル出力ファイルを生成します。このファイルは、 mb-gprof (MicroBlaze 用) または arm-xilinx-eabi-gprof(Cortex A9 用) でプロファイル情報を作成するために読み込まれます。

プロファイルコンフィギュレーションのサンプリング周波数 (Hz)、ヒストグラムのバイナリサイズ、プロファイルデータ収集のためのメモリアドレスを指定します。

read_uart

read_uart start コマンドは、MDM UART インターフェイスからの出力を Tcl チャネル (TCL チャネル ID) に出力します。

read_uart stop コマンドは、指定した Tcl チャネルへの出力を停止します。


mrd <address> [<number of words|half words|bytes> {w|h|b}]

mrd 0x400

mrd 0x400 10

mrd 0x400 10 h

mrd <Global Variable Name>


mrd_var <Global Variable Name> <filename.elf>

mrd_var global_var1 executable.elf


mwr <address> <values>[<number of words/half words/bytes> {w|h|b}]

mwr 0x400 0x12345678

mwr 0x400 0x1234 1 h

mwr 0x400 {0x12345678 0x87654321} 2

mwr <Global Variable Name> <values>[<number of words/half words/bytes> {w|h|b}]


profile [-o <GMON Output filename>] profile -o gproff.out





Tcl チャネルは、開いているファイルまたはソケット接続を示します。 read_uart コマンドを使用する前に、適切なコマンドを使用して Tcl チャネルを開いておく必要があります。

rrd

すべてのレジスタまたは <reg_num> で指定した数のレジスタを読み出します。

rst

システムをリセットします。

-processor オプションを指定すると、現在設定されているプロセッサがリセットされます。

プロセッサが実行中でない場合 (state コマンドで確認)、プロセッサはリセット時にプロセッサリセットロケーションで停止します。

Zynq‐7000 AP SoC デバイスの rst

Zynq®-7000 AP SoC デバイスの場合は、 rst にさらに追加オプションがいくつかあります。

指定されているプロセッサがソフトリセットを出力するようにします。システムは良好な状態である必要があります。

ハードウェアブレークポイントは、リセットを出力する前に bps コマンドを使用して設定できます。これはフラッシュからブートするコードをデバッグするのに便利です。


read_uart [{start | stop}] [<TCL Channel ID>]

read_uart start

read_uart stop

read_uart start $channel_id


rrd [<reg_num>] rrd

rrd r1 (または) rrd R1

rrd 1


rst [-processor] rst

rst - processor

オプション説明使用例

rst [-processor] プロセッサをリセットします。 rst - processor

[-slcr] SLCR リセットをトリガーします。 rst - slcr

[-debug_sys] DAP を介してデバッグシステムリセットをトリガーします。

rst - debug_sys

[-srst] ソフトリセットをトリガーするため、 JTAGケーブルの SRST ピンをアサートします。

rst -srst





rwr

<register_number>、 <register_name>、または <hex_value> からの書き込みを保存します。

run

プログラムを開始アドレスから実行します。このコマンドはリセットを実行し、ブレークポイントを使用してプロセッサをリセットロケーションで停止し、 ELF プログラムデータセクションをメモリに読み込みます。 ELF プログラムデータセクションを読み込むことにより、スタティック変数が正しく初期化され、リセットを実行することによりシステムが既知の良好状態になります。リセットの動作は、次のコマンドを使用して設定できます。


debugconfig -reset_on_data_dow{system enable | processor enable | disable}

詳細は、 68 ページの「デバッグセッションの設定」を参照してください。

safemode [options]

セーフモードのオン/オフや詳細の設定をしたり、セーフモードで読み出すためのファイルを指定します。 safemodeで使用できるオプションの詳細は次のとおりです。

srrd

特殊レジスタまたは<reg_name> で指定したレジスタを読み出します。


rwr <register_number> | register_name> |<Hex_value>

rwr pc 0x400


run run

オプション説明使用例

safemode [-config <mode><exception_mask>]

現在の safemode コンフィギュレーションを変更します。

safemode -config <mode><exception_mask>

safemode [{on|off}]

safemode のオン/オフを設定します。

safemode on safemode off

safemode [-config <exception_id><exception_addr>]

例外ハンドラ ID およびアドレスを変更します。

safemode -config<exception_id>

safemode[-info] safemode に関する情報を表示します。

safemode -info

safemode [-elf <elf_file>]

デバッグする ELF ファイルを指定します。

safemode -elf <elf_file>


srrd srrd

srrd [<register_name>] srrd pc





stackcheck

現在のターゲットで実行中のプログラムのスタック使用情報を表示します。ターゲットに後にダウンロードされた ELF ファイルのスタックがチェックされます。

state

ターゲットを指定しない場合、すべてのターゲットの現在のステートが表示されます。

<target_id> を指定した場合、そのターゲットのステートが表示されます。

-system <system_id> を指定した場合、そのシステムに含まれるすべてのターゲットの現在のステートが表示されます。

stats

ISS ターゲットに対する実行統計を表示します。 <filename> には、トレースから収集された情報が出力されるファイルを指定します。

stop

ターゲットを停止します。 MicroBlaze の場合、メモリまたは FSL アクセスでプログラムが停止した場合は、強制停止になります。

stp

指定したステップ数だけ命令を進めます。


stackcheck stackcheck


state state

state [<target_id>] state <target_id>

state -system <system_id> state -system <system_id>


stats stats

stats [<filename>] stats trace.txt


stop stop


stp stp

stp <number of instructions> stp 10





targets

現在のターゲットに関する情報をリストしたり、ターゲットを変更します。

terminalJTAG ベースのハイパーターミナルを mdm UART インターフェイスと通信させます。 mdm で UART インターフェイスをイネーブルにする必要があります。

-jtag_uart_server オプションを指定した場合、 TCP サーバーが <port_no> で指定したポート番号で開きます。任意のハイパーターミナルユーティリティを使用して、 TCP ソケットで opb_mdm UART インターフェイスと通信します。 <port_number> のデフォルト値は 4321 です。

<baudrate> には JTAG UART のポートがデータを読み出す速度を指定します。ここで使用できる値は、 low、med、highです。デフォルト値は med です。

XMD は JTAG UART ポートでデータを収集しているので、ボーレートを高くするとほかのデバッグ操作に影響が出る可能性があります。

tracestartトレース情報の収集を開始し、 <filename> で指定したファイルに記述します。

トレース情報の収集は、プログラム実行のどの時点でも停止、開始できます。ファイル名は、初に tracestart を使用する場合にのみ指定します。

< ｐ c_trace_filename>のデフォルトのファイル名は isstrace.out です。

<func_trace_filename> のデフォルトのファイル名は fntrace.out です。

注記 : これは ISS ターゲットでのみサポートされています。

tracestop

トレース情報の収集を停止します。 done を指定した場合は、トレース情報収集を終了します。


targets targets

targets <target_id> targets 0

targets -system <system_id> targets -system 1


terminal terminal

terminal [-jtag_uart_server] [<port_number>][<baudrate>]

terminal -jtag_uart_server 4321 high


tracestart tracestart

tracestart [<pc_trace_filename>] [-function_name <func_trace_filename>]

tracestart pctrace.txt

tracestart pctrace.txt -function_name fntrace.txt





注記 : これは ISS ターゲットでのみサポートされています。

watch指定アドレスに読み出しまたは書き込みのウォッチポイントを設定します。値がデータと一致すると、プロセッサを停止します。

アドレスおよびデータは、 16 進数フォーマット (0x) または 2 進数フォーマット (0b) で指定できます。

ドントケアの値は、 X で指定します。連続したアドレスのみをアドレス範囲に含めることができます。

data のデフォルト値は 0xXXXXXXXX です。この値は、任意の値に一致します。

xload

ハードウェア仕様の XML ファイルを読み込みます。 XMD は、プロセッサの命令およびデータメモリアドレスを取得するため XML ファイルを読み込みます。この情報は、プロセッサのメモリにダウンロードされたプログラムおよびデータを確認するために使用されます。 IP インテグレーターは、 SDK へのエクスポートプロセス中にハードウェア仕様ファイルを生成します。


tracestop tracestop

tracestop [done] tracestop done


watch {r | w} <address> [<data>] watch r 0x400 0x1234

watch r 0x40X 0x12X4

watch r 0b01000000XXXX 0b00010010XXXX0100

watch r 0x40X


xload hw <hw_spec_file> xload hw system.xml





特殊用途レジスタ名

MicroBlaze の特殊用途レジスタ名

MicroBlaze プロセッサ用の特殊用途レジスタ名は次のとおりです。

MicroBlaze の特殊用途レジスタ名の詳細、説明、使用法は、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081)(UG081)[参照 3] の「MicroBlaze アーキテクチャ」の章で「特殊用途レジスタ」を参照してください。

注記 : MicroBlaze を XMDSTUB モードでデバッグする場合、アクセスできるレジスタは PC および MSR のみです。

重要な Cortex A9 のレジスタ

Cortex A9 にはコプロセッサレジスタのセットがあります。それをここにリストします。

この章では、これらのレジスタについて例を挙げて説明されています。追加情報および ARM レジスタの全セットについては、 ARM の資料を参照してください。

XMD リセットシーケンス

rst コマンドが出力されると、 XMD はプロセッサまたはシステムを既知のステートに戻すためリセットします。MicroBlaze プロセッサの場合の、 rst の操作実行シーケンスは次のようになっています。

1. リセットロケーション (0x0) でハードウェアブレークポイントを設定します。

2. リセット信号 (システムリセットまたはプロセッサリセット ) を出力します。プロセッサが実行を開始します。

3. プロセッサがリセットロケーションで停止したら、ブレークポイントを削除します。

推奨される XMD フロー

次に、 1 つのプログラムのデバッグ、マルチプロセッサ環境での複数のプログラムのデバッグ、デバッグセッションでのプログラムの実行に推奨される XMD の手順を説明します。

1 つのプログラムのデバッグ

1 つのプログラムをデバッグするには、次の手順に従います。

1. プロセッサを接続します。

pc msr ear esr zpr

fsr btr pvr0 pvr1 zpr

pvr2 pvr3 pvr4 pvr5 zpr

pvr6 pvr7 pvr8 pvr9

pvr10 pvr11 edr pid

表 3‐1 : Cortex A9 レジスタ名

ctrl dma tcm

id etc vfp





2. ELF ファイルをダウンロードします。

3. 必要なブレークポイントおよびウォッチポイントを設定します。

4. con コマンドを使用してプロセッサの実行を開始するか、stp コマンドを使用してプログラムの命令を順に実行します。

5. state コマンドを使用してプロセッサのステータスを確認します。

6. 必要に応じて stop コマンドを使用し、プロセッサを停止します。

7. プロセッサが停止したら、レジスタおよびメモリに対して読み出しおよび書き込みを実行します。

8. プログラムを再実行するには、 run コマンドを使用します。

マルチプロセッサ環境での複数のプログラムのデバッグ

マルチプロセッサ環境で複数のプログラムをデバッグするには、次の手順に従います。

1. プロセッサ 1 に接続します。

2. debugconfig コマンドを使用してリセットの動作を設定します。リセットの動作は、システムアーキテクチャにより異なります。詳細は、 68 ページの「デバッグセッションの設定」を参照してください。




6. プロセッサ 2 に接続します。

7. debugconfig コマンドを使用してリセットの動作を設定します。リセットの動作は、システムアーキテクチャにより異なります。詳細は、 68 ページの「デバッグセッションの設定」を参照してください。




11. targets コマンドを使用してシステムのターゲットをリストします。各ターゲットにはターゲット ID が付けられています。現在指定されているターゲットにはアスタリスク (*) が付いています。

12. targets <target id コマンド>を使用してターゲットを切り替えます。


14. stop コマンドを使用して、プロセッサを停止します。



デバッグセッションでのプログラムの実行

1. プロセッサを接続します。


3. exit 関数でブレークポイントを設定します。

4. con コマンドを使用してプロセッサの実行を開始します。


6. stop コマンドを使用して、プロセッサを停止します。







例外の自動チェック用の Safemode の使用

エラーが発生すると、プログラムで発生した例外をチェックする機能が XMD にはあります。この場合のエラーとは、無効な命令の実行やバスエラーなどを指します。次の手順に従ってください。

1. プログラムをダウンロードします。

2. safemode on コマンドを実行します。

3. con コマンドを使用してプロセッサの実行を開始します。

例外が発生すると、プログラムが停止します。 GUI タイプのデバッガー (Insight GDB または SDK) を使用する場合、この機能はさらに便利です。

• SDK の場合は、プログラムを実行する前に、 [Initialization ] タブの [Enable Safemode] チェックボックスをオンにします。

• GDB の場合は、GDB でプログラムを実行する前に、プログラムをダウンロードして、XMD コンソールで safemodeon コマンドを実行します。

例外が発生すると、プログラムは停止し、 GUI に例外を発生させたコードが表示されます。

プロセッサのデフォルト例外チェック設定

表 3-2 は、 MicroBlaze の例外チェックのデフォルト設定を示しています。

例外設定の変更

デフォルトの例外設定を変更するには 2 通りの方法があります。

1. xmdconfig [-mb_trap_mask] [MASK] コマンドを使用

表 3‐2 : MicroBlaze の例外処理設定

例外 ID チェック例外名

0 あり高速シンプレックスリンクによる例外

1 なし不整列データアクセスによる例外

2 あり不正な opcode による例外

3 あり命令バスエラーによる例外

4 ありデータバスエラーによる例外

5 あり 0 での除算による例外

6 あり浮動小数点ユニットによる例外

7 あり特権命令による例外

8 ありデータ格納による例外

9 あり命令格納による例外

10 ありデータ TLB がないことによる例外

11 あり命令 TLB がないことによるによる例外

12 ありアサートエラー

13 ありプログラム終了





現在の XMD セッションでのすべてのターゲットにマスクを設定します。すべての XMD セッションに対し、カスタムのデフォルト設定を定義するには、ホームディレクトリにある .xmdrc ファイルにそのコマンドを記述します。

2. safemode -config mode [MASK] コマンドを使用

現在のターゲットにのみマスクを設定します。プログラムをデバッグしながら、例外チェックの設定を変更するのに便利な方法です。

注記 :現在のターゲットとの接続を解除すると、そのターゲットは破棄されます。

safemode 設定の確認

現在の safemode の設定を確認するには、 safemode -info コマンドを使用します。

セーフモードの場合、 XMD はチェックしたい例外ハンドラにブレークポイントを設定します。

MicroBlaze プロセッサの場合、すべての例外で PC から 0x20 までが使用できます。

スタンドアロンまたは Xilkernel プロジェクトのほとんどで設定の確認ができますが、別のソフトウェアプラットフォームが使用されている場合は、設定確認ができないことがあります。その場合は、safemode -config <exception_id><exception_handler_addr> コマンドを使用して、例外ハンドラのアドレスを設定します。

XMD の ARM 用コマンド

表 3‐3 : ARM 用コマンド

コマンド説明

mrc <CPx> <op1> <CRn> <CRm> <op2>

CRn および CRm パラメーター、 op1 および op2 の opcode で指定されている ARM コプロセッサの CPx レジスタを読み出します。これらのパラメーターおよび opcode の順番は、ジェネリックの ARM MRC 命令と同じです。

dp_rrd <reg offset> ARM デバッグアクセスポート (DAP) で使用可能なデバッグポートレジスタを読み出します。

ap_rrd <reg offset> ARM デバッグアクセスポート (DAP) で使用可能なアクセスポートレジスタを読み出します。

mcr <CPx> <op1> <CRn> <CRm> <op2> <word>

CRn および CRm パラメーター、 op1 および op2 の opcode で指定されている ARM コプロセッサの CPx レジスタに書き込みます。これらのパラメーターおよび opcode の順番は、ジェネリックの ARM MRC 命令と同じです。

dp_rwr <reg offset> ARM デバッグアクセスポート (DAP) で使用可能なデバッグポートレジスタに書き込みます。

ap_rwr <reg offset> ARM デバッグアクセスポート (DAP) で使用可能なアクセスポートレジスタに書き込みます。

mrd_phys <address> [num] [w|h|b]

[-ocm]

AHB アクセスポートからの ARM 物理メモリの読み出し。

num で指定されている数のバイト /ハーフワード /ワードを、 <address> で指定されているアドレスで読み出します。

デフォルト :w (ワード )

0x0 で OCM から読み出します (DDR が 0x0 に再マップされていない場合)。

dmrd <address> ARM デバッグインターフェイスで使用可能な CoreSight メモリを読み出します。





connect コマンドのオプションXMD では、異なるターゲット (プロセッサまたはペリフェラル) でプログラムをデバッグできます。

• ターゲットと通信するとき、 XMD はターゲットに接続し、 ID を接続に各ターゲットに割り当てます。

• プロセッサに接続するとき、 GDB サーバーが開始し、 GDB または SDK との通信が可能になります。

使用法

connect {mb | mdm | arm} <Connection_Type> [Options]

次のセクションではターゲット別の接続オプションについて説明します。

MicroBlaze プロセッサのデバッグXMD では、 MDM ペリフェラルを使用して、 JTAG を介して複数の MicroBlaze プロセッサに接続できます。XMD は、JTAG またはシリアルインターフェイスを介して、 XMDStub などの ROM モニターと通信します。プログラムのデバッグには、ビルトインのサイクル精度 MicroBlaze ISS も使用できます。次のセクションでは、これらのターゲットのデバッグオプションについて説明します。

mwr_phys <addr> <values> [<num> <w|h|b>]

[-ocm]

AHB アクセスポートからの ARM 物理メモリの書き込み。

num で指定されている数のバイト /ハーフワード /ワードを、 <address> で指定されているアドレスで書き込みます。

デフォルト :w (ワード )

0x0 で OCM に書き込みます (DDR が 0x0 に再マップされていない場合)。

dmwr <address> ARM デバッグインターフェイスで使用可能な CoreSight メモリに書き込みます。

表 3‐4 : connect コマンドのオプション

オプション説明

mb MicroBlaze プロセッサに接続します。

mdm MDM ペリフェラルに接続します。

arm Cortex- A9 プロセッサおよび Coresight に接続します。

<Connection_Type> 接続方法を指定します。ターゲットによって異なります。

[Options] 接続オプション

表 3‐3 : ARM 用コマンド

コマンド説明





MDM を使用した MicroBlaze のデバッグ

MDM に接続するには、 connect mb mdm コマンドを使用し、リモート GDB サーバーを起動します。 MDM では、ハードウェアブレークポイントおよびシングルステップのデバッグがサポートされており、ROM モニターは必要ありません。

59 ページの図 3-2は、 MicroBlaze MDM ターゲットを説明したものです。


connect mb mdm コマンドでオプションを指定しない場合は、XMD により JTAG ケーブルを検出し、MicroBlaze-MDMシステムを含む FPGA デバイスをチェーンで接続します。

XMD が JTAG チェーンまたは FPGA デバイスを自動検出しない場合は、次のオプションを使用して指定する必要があります。

使用法

connect mb hw [-cable <JTAG Cable options>] {[-configdevice <JTAG chain options>]} [-debugdevice <MicroBlaze options>]

図 3‐2 : MDM を使用した MicroBlaze のデバッグ

X10843

JTAG

XMD

MicroBlaze Debug SignalsAXI Bus

Multiple MicroBlazeProcessors

MicroBlaze

MDMUART

MicroBlaze





JTAG ケーブルおよび JTAG チェーンのオプション

JTAG ケーブルおよびチェーンのオプションについてはTable 3-8, プログラム初期化オプション on page 75およびTable 3-9, レジスタ /メモリのオプション on page 77をそれぞれ参照してください。

MicroBlaze のオプション

表 3-5 は MicroBlaze のオプションを説明しています。

MDM を使用した MicroBlaze のデバッグにおける要件

1. ハードウェアブレークポイント、ステップや停止などの MicroBlaze のハードウェアデバッグ機能を使用するには、ハードウェアデバッグポートを MDM に接続する必要があります。

2. MDM で UART 機能を使用するには、システムに MDM コアをインスタンシエートして、C_USE_UART パラメータｰを設定する必要があります。

注記 : MDM を使用する場合は、 XMDSTUB モードではなく executable モードでプログラムをコンパイルする必要があります。 XMDStub をコンパイルするための XMDSTUB_PERIPHERAL を指定する必要はありません。

表 3‐5 : MicroBlaze のオプション


cpunr <CPU Number> MDM に接続された MicroBlaze プロセッサが複数ある FPGA で、デバッグする MicroBlaze プロセッサの番号を指定します。プロセッサの番号は、 1 から開始します。

devicenr <MicroBlaze device position>

MicroBlaze プロセッサを含む FPGA デバイスの JTAG チェーン内での位置を指定します。デバイス位置の番号は、 1 から開始します。

romemstartadr <ROM start address>

読み出し専用メモリ (ROM) の開始アドレスを指定します。フラッシュメモリの範囲を指定するには、このオプションを使用します。 XMD は、ソフトウェアブレークポイントではなくハードウェアブレークポイントを設定します。

romemsize <ROM Size in Bytes>

読み出し専用メモリ (ROM) のサイズを指定します。

tlbstartadr <TLB start address>

変換ルックアサイドバッファー (TLB) の読み出しおよび書き込みの開始アドレスを指定します。





デバッグセッションの例

MDM を使用した MicroBlaze のデバッグの例

ここでは、 MDM を使用した MicroBlaze のデバッグのセッション例を示します。基本的な XMD コマンドは、 connectmb mdm コマンドを使用して MDM に接続した後に使用します。セッションの後に、 GDB リモートターゲットを使用して mb-gdb に接続します。 GDB から XMD への接続については、第 4 章, “GNU デバッガー ,”を参照してください。

XMD% connect mb mdmJTAG chain configuration--------------------------------------------------Device ID Code IR Length Part Name 1 0a001093 8 2 f5059093 16 XCF32P 3 01e58093 10 XC4VFX12 4 49608093 8 xc95144xl

MicroBlaze Processor Configuration:-------------------------------------Version............................7.00.aOptimisation.......................PerformanceInterconnect.......................PLBv46No of PC Breakpoints...............3No of Read Addr/Data Watchpoints...1No of Write Addr/Data Watchpoints..1Exceptions Support................offFPU Support.......................offHard Divider Support...............offHard Multiplier Support............on - (Mul32)Barrel Shifter Support.............offMSR clr/set Instruction Support....onCompare Instruction Support........onPVR Supported......................onPVR Configuration Type.............Base

Connected to MDM UART TargetConnected to “mb” target. id = 0Starting GDB server for “mb” target (id = 0) at TCP port no 1234XMD% rrd r0:00000000 r8:00000000 r16:00000000 r24:00000000 r1:00000510 r9:00000000 r17:00000000 r25:00000000 r2:00000140 r10:00000000 r18:00000000 r26:00000000 r3: a5a5a5a5 r11:00000000 r19:00000000 r27:00000000 r4:00000000 r12:00000000 r20:00000000 r28:00000000 r5:00000000 r13:00000140 r21:00000000 r29:00000000 r6:00000000 r14:00000000 r22:00000000 r30:00000000 r7:00000000 r15:00000064 r23:00000000 r31:00000000 pc:00000070 msr:00000004<--- Launching GDB from XMD% console --->XMD% start mb-gdb microblaze_0/code/executable.elfXMD%<--- From GDB, a connection is made to XMD and debugging is done from the GDB GUI --->XMD :Accepted a new GDB connection from 127.0.0.1 on port 3791XMD%XMD :GDB Closed connectionXMD% stpBREAKPOINT at





114: F1440003 sbi r10, r4, 3XMD% dis 0x114 10 114: F1440003 sbi r10, r4, 3 118: E0E30004 lbui r7, r3, 4 11C: E1030005 lbui r8, r3, 5 120: F0E40004 sbi r7, r4, 4 124: F1040005 sbi r8, r4, 5 128: B800FFCC bri -52 12C: B6110000 rtsd r17, 0 130: 80000000 Or r0, r0, r0 134: B62E0000 rtid r14, 0 138: 80000000 Or r0, r0, r0XMD% dow microblaze_0/code/executable.elfXMD% conInfo:Processor started.Type “stop” to stop processorRUNNING> stop XMD% Info:User Interrupt, Processor Stopped at 0x0000010cXMD% conInfo:Processor started.Type “stop” to stop processorRUNNING> rrd pcpc :0x000000f4 <--- With the MDM, the current PC of MicroBlaze can be read while the program is runningRUNNING> rrd pcpc :0x00000110 <--- Note: the PC is constantly changing, as the

program is runningRUNNING> stopInfo:Processor started.Type “stop” to stop processorXMD% rrd r0:00000000 r8:00000065 r16:00000000 r24:00000000 r1:00000548 r9:0000006c r17:00000000 r25:00000000 r2:00000190 r10:0000006c r18:00000000 r26:00000000 r3:0000014c r11:00000000 r19:00000000 r27:00000000 r4:00000500 r12:00000000 r20:00000000 r28:00000000 r5:24242424 r13:00000190 r21:00000000 r29:00000000 r6:0000c204 r14:00000000 r22:00000000 r30:00000000 r7:00000068 r15:0000005c r23:00000000 r31:00000000 pc:0000010c msr:00000000XMD% bps 0x100Setting breakpoint at 0x00000100XMD% bps 0x11c hwSetting breakpoint at 0x0000011cXMD% bplSW BP: addr = 0x00000100, instr = 0xe1230002 <-- Software BreakpointHW BP:BP_ID 0 : addr = 0x0000011c <--- Hardware BreakpointXMD% conInfo:Processor started.Type “stop” to stop processorRUNNING>Processor stopped at PC:0x00000100Info:Processor stopped.Type “start” to start processorXMD% conInfo:Processor started.Type “stop” to stop processorRUNNING>Info:Processor started.Type “stop” to stop processor

Cortex A9 ARM を使用した例

ここでは、 Cortex A9 ARM のデバッグのセッション例を示します。





XMD% connect arm hwCortexA9プロセッサコンフィギュレーション-------------------------------------Version.............................0x00000003User ID.............................0x00000000No of PC Breakpoints................6No of Addr/Data Watchpoints.........4Connected to "arm" target. id = 64Starting GDB server for "arm" target (id = 64) at TCP port no 1234 XMD% rrdr0:0x00000000 r1:0x00000000 r2:0x00000000 r3:0x00000000r4:0x00000000 r5:0x00000000 r6:0x00000000 r7:0x00000000r8:0x00000000 r9:0x00000000 r10:0x00000000 r11:0x00000000r12:0x00000000 sp:0x00000000 lr:0x00000000 pc:0xffff0000fpscr:0x00120c20 cpsr:0x000001d3

XMDStub を使用した MicroBlaze のデバッグ

XMDStub (プロセッサ上で実行される ROM モニター) を使用して MicroBlaze に接続し、GDB サーバーを起動します。XMD は、 JTAG またはシリアルインターフェイスを使用して XMDStub に接続します。デフォルトオプションでは、JTAG インターフェイスを使用して接続されます。

XMDStub/JTAG を使用した MicroBlaze のデバッグ用のコマンドオプション

使用法

connect mb stub -comm jtag [-cable {<JTAG Cable options>}] [-configdevice <{JTAG chain options>}] [-debugdevice {<MicroBlaze options>}]

MicroBlaze オプション

XMDStub/シリアルインターフェイスを使用した MicroBlaze のデバッグ用のコマンドオプション

使用法

connect mb stub -comm serial {<Serial Communication options>}


devicenr <MicroBlaze device position>

MicroBlaze を含む FPGA デバイスの JTAG チェーン内での位置を指定します。





シリアル通信オプション

表 3-6 に、 XMDStub/シリアルインターフェイスを使用する MicroBlaze のオプションをリストします。

注記 : プログラムに UART または MDM UART に出力を書き出す print() または putnum() などの I/O 関数がある場合は、 XMD を起動したコンソールまたはターミナルに表示されます。

図 3-3 は、 MDM UART および UARTlite を使用した MicroBlaze のデバッグを示しています。

表 3‐6 : XMDStub/シリアルインターフェイスを使用した MicroBlaze のデバッグ用のコマンドオプション


-baud <serial port baud rate>

シリアルポートのボーレートを bps で指定します。デフォルト値は19200bps です。

-port <serial port> XMD がシリアルケーブルを介して接続されている場合、リモートハードウェアが接続されているシリアルポートを指定します。デフォルトのシリアルポートは、次のとおりです。/dev/ttyS0 (Linux)Com1 (Windows)

-timeout <timeout in secs>

XMD コマンドが XMDStub からの応答を待つ時間を秒で指定します。






図 3‐3 : XMDStub を使用し、 MDM UART および UARTlite を介した MicroBlaze のデバッグ

X10844

JTAG

XMD

AXI Bus

MicroBlaze

UART

RS-232 (Serial Cable)

XMD

AXI Bus

MicroBlaze

Uartlite

LocalMemory

LocalMemory

MDM





XMDStub を使用したデバッグにおける要件

XMD を使用したハードウェアボード上のプログラムのデバッグは、次のように行われます。

• XMD は、 JTAG またはシリアル接続を使用してボード上の XMDStub と通信します。そのため、ターゲットのMicroBlaze システムの MSS ファイルで MDM または UART を XMDSTUB_PERIPHERAL で指定する必要があります。

Platform Generator は、 MDM または UART を含むシステムを作成できます。 XMDStub モードでサポートされている JTAG ケーブルには次のものがあります。

° ザイリンクスパラレルケーブル

° プラットフォーム USB ケーブル

• ボード上の XMDStub は、ホストコンピューターとの通信に MDM または UART を使用するため、 MicroBlaze システムで MDM または UART を使用するようにコンフィギュレーションする必要があります。

• XMDStub の実行ファイルは、システムの起動時に MicroBlaze のローカルメモリに含まれている必要があります。

XMDStub の MicroBlaze メモリへの書き込みは、 Data2MEM により行われます。 MicroBlaze システムのビットストリームの内容をブロック RAM に書き込むための Data2MEM スクリプトが生成されます。これには、DEFAULT_INIT で指定されている実行ファイルが使用されます。

• デバッグ用にボードにダウンロードする必要のあるプログラムは、開始アドレスを 0x800 より大きくし、 crt1.oのスタートアップコードとリンクさせる必要があります。

mb-gcc を -xl-mode-xmdstub オプションを使用して実行すると、これらの条件を満たしてプログラムをコンパイルできます。

注記 : ソースレベルのデバッグでは、プログラムのコンパイルに -g オプションも使用する必要があります。C プログラムの機能を初めて検証する場合は、 -O2 または -O3 などの mb-gcc の適化オプションを使用しないことをお勧めします。これらのオプションを使用すると、適化によりコードが大幅に変わる場合があるので、デバッグが困難になります。





シミュレータを使用した MicroBlaze のデバッグ

mb-gdb および XMD を使用して、 XMD に組み込まれたサイクル精度シミュレータ上でプログラムをデバッグできます。

使用法

connect mb sim [-memsize <size>]

シミュレータを使用した MicroBlaze のデバッグのオプション

シミュレータを使用したデバッグにおける要件

XMD を使用してサイクル精度 ISS (命令セットシミュレータ ) でプログラムをデバッグするには、プログラムをデバッグ用にコンパイルし、 crt0.o のスタートアップコードにリンクさせる必要があります。

mb-gcc を -g オプションを使用して実行すると、プログラムがデバッグ用にコンパイルされ、デフォルトですべてのプログラムが crt0.o にリンクされます。

オプションは -xl-mode-executable です。

プログラムのメモリサイズは 64K を超えてはならず、またアドレス 0 で開始する必要があります。プログラムはメモリの初の 64KB に格納する必要があります。

注記 : シミュレータを使用したデバッグでは、 OPB ペリフェラルのシミュレーションはサポートされていません。


memsize <size> シミュレータに割り当てるメモリアドレスバスの幅を指定します。プログラムは、 0 から (2size)-1 のメモリ範囲にアクセスできます。デフォルトのメモリサイズは 64 KB です。





MDM ペリフェラルおよび UART を使用したデバッグ

デバッグ、およびシステムからの情報を収集するため、 MDM ペリフェラルに接続し、 UART インターフェイスを使用することができます。

使用法

connect mdm -uart

MDM を使用したデバッグにおける要件

MDM で UART 機能を使用するには、システムに MDM をインスタンシエートして、 C_USE_UART パラメーターを設定する必要があります。

xuart w <byte> コマンドを使用しても、ホストから MicroBlaze 上のプログラムに UART 入力を供給できます。 terminalコマンドを使用すると、ハイパーターミナルのようなインターフェイスが開き、 UART インターフェイスからの読み出しおよび書き込みを実行できます。 read_uart コマンドを使用すると、 STDIO またはファイルに書き込むインターフェイスが提供されます。

デバッグセッションの設定

デバッグセッションを設定するには、 debugconfig コマンドを使用します。デバッガーの命令の進行方法、メモリのアクセス方法などを設定できます。

使用法

debugconfig [-step_mode {disable_interrupt | enable_interrupt}] [-memory_datawidth_matching {disable | enable}][-reset_on_run {system enable | processor enable | disable}][-reset_on_data_dow {system enable | processor enable | disable}]





表 3-7 は、デバッグ設定オプションを示しています。

命令ステップモードの設定

XMD では、 2 種類の命令ステップモードがサポートされています。モードを選択するには、 debugconfig コマンドを使用します。サポートされている 2 つのモードは、次のとおりです。

• 割り込みディスエーブル

これがデフォルトモードです。命令の進行中の割り込みはディスエーブルになっています。

• 割り込みイネーブル

表 3‐7 :デバッグ設定オプション


オプションなし現在のセッションの現在のデバッグ設定を表示します。

-step_mode {disable_interrupt |enable_interrupt}

XMD の命令ステップモードを指定します。 disable_interrupt がデフォルトモードです。命令中、割り込みはディスエーブルになります。

enable_interrupt は命令中の割り込みをイネーブルにします。命令中に割り込みが発生すると、その割り込みはプログラムの割り込みハンドラにより処理されます。

-memory_datawidth_matching {disable | enable}

XMD でのメモリの読み出しおよび書き込みの処理方法を指定します。デフォルトでは、 enable に設定されています。すべてのデータ幅 (バイト、ハーフワード、ワード )が、適な方法で処理されます。このオプションは、データ幅アクセスに厳密に従う必要のあるメモリコントローラーやフラッシュメモリなどで特に便利です。

このオプションを disable に設定にすると、 XMD によりワードアクセスなどの適なデータ幅アクセス方法が選択されます。

-reset_on_run[system enable | processor enable | disable]

プログラム実行時のリセットの処理方法を指定します。リセットにより、システムはプログラム実行のための既知の一定したステートになり、前のプログラム実行からの影響なしに、プログラムを正しく実行することができます。デフォルトでは、プログラムのダウンロードおよびプログラムの実行時にシステムリセットが実行されます。

異なるリセットタイプを設定するには、次のように入力します。debugconfig -reset_on_run processor enabledebugconfig -reset_on_run system enable

リセットをディスエーブルにするには、次のように入力します。debugconfig -reset_on_run disable

-reset_on_data_dow[system enable | processor enable | disable]

データダウンロードでのリセット処理方法を変更します。リセットにより、システムはプログラム実行のための既知の一定したステートになり、前のプログラム実行からの影響なしに、プログラムを正しく実行することができます。デフォルトでは、プログラムのダウンロードおよびプログラムの実行時にシステムリセットが実行されます。

異なるリセットタイプを設定するには、次のように入力します。debugconfig -reset_on_data_dow processor enabledebugconfig -reset_on_data_dow system enable

リセットをディスエーブルにするには、次のように入力します。debugconfig -reset_on_data_dow disable

-run_poll_interval <time in millisec>

run または con コマンドを使用してプロセッサが実行しているときは、一定間隔で (100ms おきに)、プロセッサステートを XMD が監視します。監視頻度を下げる必要がある場合は、このオプションを使用してその間隔を指定します。





命令進行中の割り込みはイネーブルになっています。 XMD は次の命令にハードウェアブレークポイントを設定し、プロセッサを実行します。

命令中に割り込みが発生すると、その割り込みは割り込みハンドラにより処理されます。プログラムは次の命令で停止します。

注記 : プログラムの命令メモリは、プロセッサの D 側インターフェイスに接続する必要があります。

.XMD% debugconfigDebug Configuration for Target 0---------------------------------Step Mode....................Interrupt DisabledMemory Data Width Matching...Disabled

XMD% debugconfig -step_mode enable_interruptXMD% debugconfigDebug Configuration for Target 0---------------------------------Step Mode....................Interrupt EnabledMemory Data Width Matching...Disabled

メモリアクセスの設定

XMD では、異なるメモリデータ幅へのアクセスがサポートされています。サポートされるデータ幅は、ワード (32ビット )、ハーフワード (16 ビット )、およびバイト (8 ビット ) です。デフォルトでは、メモリの読み出しおよび書き込み処理に適切なデータ幅が XMD により選択されます。 debugconfig コマンドを使用すると、データ幅がメモリ処理のデータ幅と一致するよう設定できます。この設定は、異なるデータ幅のフラッシュデバイスにアクセスする場合に必要です。

XMD% debugconfigDebug Configuration for Target 0---------------------------------Step Mode....................Interrupt DisabledMemory Data Width Matching...Enabled

XMD% debugconfig -memory_datawidth_matching disableXMD% debugconfigDebug Configuration for Target 0---------------------------------Step Mode....................Interrupt DisabledMemory Data Width Matching...Disabled

マルチプロセッシングシステムでのリセットの設定

デフォルトでは、プロセッサにプログラムがダウンロードされるとシステムリセットが実行されます。これは、プログラムを実行する前にプロセッサのステートを既知のものにするためです。マルチプロセッシングシステムでは、プログラムのダウンロードおよび実行が複数のプロセッサで順次処理されます。

システムアーキテクチャによっては、ダウンロード時に実行されるシステムリセットにより、別のプロセッサにダウンロードされたプログラムがリセットされてしまうことがあります。この動作が求められる場合とそうでない場合があるので、 debugconfig コマンドを使用してシステムリセットをディスエーブルにしたり、特定のプロセッサのみでリセットがイネーブルになるように設定します。

次に例を示します。





例 1 :1 つのマスタープロセッサと複数のスレーブプロセッサ

この例では、マスタープロセッサ上のプログラムが初にダウンロードされて実行され、その後ほかのプロセッサへのダウンロードが実行されます。この場合、マスタープロセッサへのダウンロード時のシステムリセットをイネーブルにし、ほかのプロセッサへのダウンロード時にはプロセッサリセットのみをイネーブルにするか、またはリセットなしにします。

例 2 :同格の2 つのプロセッサ

この例では、ダウンロードシーケンスは任意にでき、両方のプロセッサでプロセッサリセットのみをイネーブルにするか、またはリセットなしにします。このようにすると、一方のプロセッサへのプログラムのダウンロードがもう一方のプロセッサのシステムステートに影響を及ぼすことはありません。

このモデルにおけるリセットの接続とシーケンスについては、 proc_sys_reset IP モジュールの資料を参照してください。





Cortex A9 プロセッサXMD% connect arm hw

JTAG chain configuration--------------------------------------------------Device ID Code IR Length Part Name 1 4ba00477 4 Cortex-A9 2 03727093 6 XC7Z020

CortexA9 Processor Configuration-------------------------------------Version.............................0x00000003User ID.............................0x00000000No of PC Breakpoints................6No of Addr/Data Watchpoints.........1

Connected to "arm" target. id = 64Starting GDB server for "arm" target (id = 64) at TCP port no 1234

srrd ctrlControl:08c50879 Auxiliary Control:00000045 Coprocessor Access Control:00f00000 Secure Configuration:00000000 Secure Debug Enable:00000000

srrd [reg name] 特殊レジスタ読み出し。 CortexA9 の場合、 [regname] で識別されるコプロセッサレジスタのセットを読み出します。

[reg name] は、ctrl、debug、dma、 tcm、 id、etc、vfpのいずれかになります。 (デフォルトは ctrl)

mrc <CPx> <op1> <CRn> <CRm> <op2>

Cortex A9 コプロセッサレジスタ読み出し。

rwr <register> <word> レジスタに書き込みます。

mcr <CPx> <op1> <CRn> <CRm> <op2> <word>

Cortex A9 コプロセッサレジスタ書き込み。

mrd <address> [num] [w|h|b] メモリの読み出しロック。デフォルトは w (ワード ) です。

mrd_var <variable name> [ELF file]

グローバル変数での読み出しメモリ。

mrd_phys <address> [num] [w|h|b] AHB AP を介した Cortex A9 のメモリ読み出し。

デフォルトは w (ワード ) です。

[-force] 0x0 で OCM から読み出します (DDR が 0x0 に再マップされていない場合)。

mwr <address> <values> [<num> <w|h|b>]

メモリの書き込み。デフォルトは w (ワード ) です。

mwr_phys <address> <values> [<num> <w|h|b>]

AHB AP を介した Cortex A9 のメモリ書き込み。

デフォルトは w (ワード ) です。

[-force] 0x0 で OCM に書き込みます (DDR が 0x0 に再マップされていない場合)。





Non-Secure Access Control:00000000 Translation Table Base 0:00108059 Translation Table Base 1:00108059 Translation Table Base Control:00000002 Domain Access Control: ffffffff Data Fault Status:00000000 Instruction Fault Status:00000000 Fault Address:00000000 Watchpoint Fault Address:00000000 Instruction Fault Address:00000000 Secure or Non-secure Vector Base Address:00100000 Monitor Vector Base Address:00000000 Interrupt Status:00000000 FCSE PID:00000000 Context ID:00000000 User Read/Write Thread and Process ID:00000000 User Read-only Thread and Process ID:00000000 Privileged Only Thread and Process ID:00000000 Peripheral Port Memory Remap:00000000

XMD% srrd dbgUnknown CortexA9 Register name dbgXMD% srrd debugDebug ID:35137030 Debug Status and Control:02086003 Data Transfer: f8000008 Watchpoint Fault Address:00000000 Vector Catch:00000000 Debug State Cache Control:00000000 Debug State MMU Control:00000000 Breakpoint Value 0:00100000 Breakpoint Value 1:00000000 Breakpoint Value 2:00000000 Breakpoint Value 3:00000000 Breakpoint Value 4:00000000 Breakpoint Value 5:00000000 Breakpoint Control 0:004001e6 Breakpoint Control 1:00000000 Breakpoint Control 2:00000000 Breakpoint Control 3:00000000 Breakpoint Control 4:00000000 Breakpoint Control 5:00000000 Watchpoint Value 0:00000000 Watchpoint Value 1:00000000 Watchpoint Control 0:00000000 Watchpoint Control 1:00000000

DMA Identification and Status present:00100001 DMA Identification and Status queued:00000000 DMA Identification and Status running:00000000 DMA Identification and Status interrupting:00000000 DMA User Accessibility:00000000 DMA Channel Number:00000000 DMA Control:00000000 DMA Internal Start Address:00000000 DMA External Start Address:00000000 DMA Internal End Address:00000000 DMA Channel Status:00000000 DMA Context ID:00000000





Data Cache Lockdown:00000000 Instruction Cache Lockdown:00000000 Data TCM Region:00000000 Instruction TCM Region:00000000 Data TCM Non-secure Control Access:00000000 Instruction TCM Non-secure Control Access:00000000 TCM Selection:00000000 Cache Behavior Override:00000000

Main ID:413fc090 Cache Type:83338003 TCM status:00000000 TLB Type:00000402 Processor Feature 0:00001231 Processor Feature 1:00000011 Debug Feature 0:00010444 Auxiliary Feature 0:00000000 Memory Model Feature 0:00100103 Memory Model Feature 1:20000000 Memory Model Feature 2:01230000 Memory Model Feature 3:00102111 Instruction Set Feature Attribute 0:00101111 Instruction Set Feature Attribute 1:13112111 Instruction Set Feature Attribute 2:21232041 Instruction Set Feature Attribute 3:11112131 Instruction Set Feature Attribute 4:00011142 Instruction Set Feature Attribute 5:00000000

XMD% srrd etcPA:00000000 Cache Dirty Status:00000000 TLB Lockdown:00000000 Primary Region Memory Remap:00098aa4 Normal Region Memory Remap:44e048e0 Secure User and Non-secure Access Validation Control:00000000 Performance Monitor Control:00000000 Cycle Counter:00000000 Count 0:00000000 Count 1:00000000 Reset Counter:00000000 Interrupt Counter:00000000 Fast Interrupt Counter:00000000 System Validation Cache Size Mask:00000000 TLB Lockdown Index:00000000 TLB Lockdown VA:00000000 TLB Lockdown PA:000000c6 TLB Lockdown Attributes:00000000

XMD% srrd vfpFloating-Point System ID:41033094 Floating-Point Status And Control:00000000 Floating-Point Exception:40000000 Floating-Point Instruction:40000000 Floating-Point Instruction 2:40000000 Media and VFP Feature 0:10110222 Media and VFP Feature 1:01111111





XMD 内部 Tcl コマンドTcl インターフェイスモードでは、XMD コマンドが追加された Tcl シェルが起動します。XMD Tcl コマンドはすべてx という文字で開始し、 XMD で「x?」と入力すると表示されます。

これらの内部コマンドには、 42 ページの「XMD のオプション」に示す Tcl ラッパーを使用することをお勧めします。Tcl ラッパーファイルによりこれらのコマンドほとんどの出力が表示され、より多くのオプションが提供されます。Tcl ラッパーは以前のバージョンでも機能しますが、 x <name> コマンドは今後のリリースで使用できなくなります。

次の Tcl コマンドについて説明します。

• 「プログラム初期化オプション」

• 「レジスタ /メモリのオプション」

• 「プログラム制御オプション」

• 「プログラムトレース /プロファイルオプション」

• 「その他のコマンド」

プログラム初期化オプション

表 3‐8 : プログラム初期化オプション


xconnect <target> {mb|mdm} <connect type>{options}

プロセッサまたはペリフェラルに接続します。ターゲットタイプには mb と mdm があります。オプションの詳細は、 58 ページの「connect コマンドのオプション」を参照してください。

xdebugconfig <target id> [-step_mode <Step Type>] [-memory_datawidth_matching {disable |enable}] [-reset_on_run {system enable| processor enable |disable}][-reset_on_data_dow {system enable |processor enable | disable}][run_poll_interval <time in millisec>

ターゲットのデバッグセッションを設定します。詳細は、68 ページの「デバッグセッションの設定」を参照してください。

xdisconnect [<target id>] [-cable] ターゲットとの接続を解除します。ケーブルおよびすべてのターゲットから接続解除するには、 -cable option コマンドを使用します。





xdownload <target_id> <filename> [loadaddress]xdownload <target_id> -data <filename><load_address>

指定の ELF ファイルまたはデータファイル (-data オプションを使用) を、現在のターゲットのメモリにダウンロードします。アドレスを指定しない場合は、 ELF ファイルのヘッダーからダウンロードするアドレスが判断されます。アドレスを指定した場合は、 ELF ファイルは位置独立コード(PIC コード ) として処理されて指定のアドレスにダウンロードされ、PIC コードに従って、レジスタ R20 が開始アドレスに設定されます。 XMD では、 XMDSTUB 領域 (アドレス 0x0 ～ 0x800) への書き込みを禁止する目的以外では、バウンドチェックは行われません。

xrcableesn ホストマシンに接続されている USB ケーブルの ESN 値を返します。

xrjtagchain [-cable <cable_options>] ホストマシンに接続されているボードの JTAG デバイスチェーン情報を返します。

xfpga -f <bitstream> [-cable <cable_options>]|[-configdevice <configuration_options>] |[-debugdevice <device_name> ]

FPGA デバイスのビットストリームを読み込み、またオプションで、ケーブルコンフィギュレーションおよびデバッグデバイスオプションを読み込みます。

xload_sysfile hw <hw_spec_file> ハードウェア仕様ファイルを読み込みます。

xrut [Session ID] XMD ソケットインターフェイスを介して通信する場合に、XMD セッションを認証します。まずセッション ID が割り当てられ、続く呼び出しによりセッション ID が返されます。

xtargets -listSysIDxtargets -system <system_ID>[-print] [-listTgtID}xtargets -target <target_ID> {-print | -prop}

現在の XMD セッションのシステムおよびターゲット情報を表示します。 -listSysID は既存のシステムをリスト表示します。 -system <system_ID> は指定したシステムの情報を表示します。 -print はシステムの異なるターゲットを表示します。

-listTgtID はシステムの既存ターゲットをリストして表示します。 -target <target_ID> は指定したターゲットの情報を表示します。次のオプションがあります。

-print : ターゲットの情報を表示します。

-prop : ターゲットのプロパティを表示します。

表 3‐8 : プログラム初期化オプション (続き)






レジスタ /メモリのオプション

表 3‐9 : レジスタ /メモリのオプション


xdata_verify <target id> <Binary filename><loadaddress>

<Binary filename> が <load address> メモリに正しくダウンロードされたかどうかを確認します。

xdisassemble <inst> 逆アセンブルを実行し、 32 ビット命令を 1 つ表示します。

xelf_verify <target id> [<filename>.elf] <filename>.elf がメモリに正しくダウンロードされているかどうかを確認します。 <filename>.elf を指定しない場合は、後にダウンロードされた ELF ファイルが確認されます。

xrmem <target id> <address> {<number ofbytes|half|word>} {b | h | w}xrmem <target id> -var <Global Variable Name>

指定メモリアドレスのメモリロケーションのワード /バイト数を読み出します。デフォルトでは、 1 バイト読み出します(b)。データ値のリストが返されます。データタイプは、メモリアクセスのデータ幅によって異なります。

xwmem <target id> <address> {<number ofbytes>|half|word} {b | h | w} <value list>xwmem <target id> -var <Global Variable Name><value list>

指定メモリアドレスのデータ値のワード /バイト数を書き込みます。デフォルトでは、 1 バイト書き込みます (b)。

xrreg <target id> [reg] すべてのレジスタまたは <reg> で指定したレジスタのみを読み出します。

xwreg <target id> [reg] [value] <reg> で指定したレジスタに 32 ビットの値を書き込みます。

xstack_check <target id> 現在のターゲットで実行中のプログラムのスタック使用情報を表示します。ターゲットに後にダウンロードされた ELFファイルのスタックがチェックされます。





プログラム制御オプションX-Ref Target - Figure 3-4

表 3‐10 : プログラム制御オプション


xbreakpoint <target id> {addr | function name} {sw | hw}

指定のアドレスまたは関数の開始部分にブレークポイントを設定します。

注記 :XMDStub ターゲットの場合、 imm 命令の直後の命令にブレークポイントがあると、不定な結果となる場合があります。

xcontinue <target id> [<Execute Start Address>][-block]

現在の PC または指定のアドレス <Execute Start Address> から実行を続けます。 -block オプションを指定した場合は、プロセッサがブレークポイントまたはウォッチポイントで停止すると、コマンドが戻されます。-block は、スクリプト記述に便利なオプションです。

xcycle_step <target id> [cycles] 1 クロックサイクル分進めます。サイクル数を指定した場合は、そのクロックサイクル数だけ進めます。a

a. このコマンドは、シミュレータを使用する場合のみ使用可能です。

xlist <target id> すべてのブレークポイントのアドレスを表示します。

xremove <target id>{<addr> | <function name> | <bp id> | all}

1 つまたは複数のブレークポイント /ウォッチポイントを削除します。

xreset <target id> [reset type] ターゲットをリセットします。 79 ページの表 3-11に示されている信号など、特定のリセットタイプを設定することも可能です。

xrun <target id> プログラムを開始アドレスから実行します。

xstate <target id> プロセッサターゲットのステート (実行または停止) を返します。

xstep <target id> MicroBlaze で 1 命令分進めます。 imm 命令では、次の命令も実行されます。この操作では、 BIP フラグが設定され、割り込みはディスエーブルになります。デバッグで割り込みをイネーブルにするには、 xcontinue をブレークポイントと共に使用してください。

xstop <target id> プログラムの実行を停止します。

xwatch <target id> {r | w} <address> [<data value>]

<address> で指定したアドレスに読み出し /書き込みウォッチポイントを設定し、<data value> をチェックします。<data value>を指定しない場合は、ウォッチポイントは任意の値に一致します。アドレスおよびデータは、 16 進数フォーマットまたは2 進数フォーマットで指定できます。





ハードウェアを使用した MicroBlaze のデバッグで使用される信号

プログラムトレース/プロファイルオプション

その他のコマンド

表 3‐11 :ハードウェアを使用した MicroBlaze のデバッグで使用される信号

信号名 (値) 説明

マスク不可ブレーク (0x10) ブレーク信号と同様に機能しますが、BIP フラグが設定されている場合でも機能します。 BIP フラグの詳細は、『MicroBlaze プロセッサリファレンスガイド』 (UG081)(UG081) [参照 3] を参照してください。

プロセッサブレーク (0x20) JTAG UART Ext_Brk 信号を使用して、 MicroBlaze の Brk 信号を High にします。MicroBlaze の BIP (Break-in-Progress) フラグを設定し、アドレス 0x18 にジャンプします。

プロセッサリセット (0x80) JTAG UART Debug_Rst 信号を使用して MicroBlaze をリセットします。

システムリセット (0x40) OPB Rst を JTAG UART Debug_SYS_Rst 信号を使用して送信し、システム全体をリセットします。

表 3‐12 : プログラムトレース/プロファイルオプション


xprofile <target id> [-o <GMONOutput File>]xprofile <target id> -config [sampling_freq_hw <value>][binsize <value>] [profile_mem<start addr>]

プロファイル出力ファイルを生成します。このファイルは、mb-gprof (MicroBlaze) または arm-xilinx-eabi-gprof(Cortex A9) により読み出されます。

プロファイルコンフィギュレーションのサンプリング周波数(Hz)、ヒストグラムのバイナリサイズ、収集したプロファイルデータのメモリアドレスを指定します。

xstats <target id> {options} 現在のセッションのシミュレーション統計を表示します。 reset オプションを使用すると、シミュレーション統計をリセットできます。a

a. このコマンドは、 ISS を使用する場合のみ使用可能です。

xtracestart <target id> トレース情報の収集を開始します。

xtracestop <target id> トレース情報の収集を停止します。 (a)

表 3‐13 : その他のコマンド

コマンド説明

xclean ケーブルを使用しているザイリンクスリソースをすべてクリーンアップします。

xhelp XMD コマンドをリスト表示します。

xverbose 詳細モードのオン/オフを切り替えます。 XMD からのデバッグ情報を表示します。




第 4章

GNU デバッガーこの章では、 MicroBlaze プロセッサおよび Cortex A9 プロセッサ用のザイリンクス® GNU デバッガー (GDB) の一般的な使用法について説明します。

概要GDB は、さまざまな開発段階で MicroBlaze システムをデバッグおよび検証するためのインターフェイスを提供する、高性能で柔軟性の高いツールです。また、プロセッサとの通信するための基本エンジンに XMD (Xilinx MicroprocessorDebugger) を使用します。

ツールの概要

ツールの使用法

MicroBlaze GDB の場合

mb-gdb <options> executable-file

ARM Coretx A9 GDB の場合

arm-xilinx-eabi-gdb <options> executable

ツールのオプション

GNU デバッガーでよく使用されるオプションは、次のとおりです。

-command=FILE 指定したファイルから GDB コマンドを実行します。バッチおよびスクリプトモードでデバッグを実行する際に使用します。

-batch オプションを処理した後、終了します。バッチおよびスクリプトモードでデバッグを実行する際に使用します。

-nx 初期化ファイル .gdbinit を読み込みません。 XMD への接続で問題が発生した場合は (GDBは XMD ターゲットから接続/接続解除)、このオプションを使用して GDB を起動するか、.gdbinit ファイルを削除してください。

-nw GUI インターフェイスを使用しません。

-w GUI インターフェイスを使用します (デフォルト )。




第 4 章 : GNU デバッガー

GDB を使用したデバッグフロー

1. コマンドプロンプトまたはターミナルを開きます。

2. このセッションでは、 <Vivado_SDK_Installation_Path>\SDK\<2014.1> から settings64.bat を実行します。

3. 「XMD」と入力し、 XMD を起動します。

4. プロセッサを接続します。この操作により、ターゲットの GDB サーバーが開きます。次は、その例です。

XMD% connect arm hwConnected to "arm" target. id = 64Starting GDB server for "arm" target (id = 64) at TCP port no 1234

5. XMD コマンドの詳細については、第 3 章「XMD (Xilinx Microprocessor Debugger)」を参照してください。

6. もう 1 度コマンドプロンプトを開いて別のセッションを開始し、手順 2 を繰り返します。

7. このセッションでは、 MicroBlaze または ARM Cortex A9 MP コアのいずれか、使用しているほうのターゲットに合ったコマンドを使用して GDB を開始します。次は、その例です。

arm-xilinx-eabi-gdb -nw executable.elf

8. XMD のリモート GDB サーバーに接続するため、GDB で target remote <hostname>:<TCP port num> を実行します。たとえば、 TCP ポート番号が 1234 の場合は次のように実行します。

<GDB> target remote localhost:1234

9. プログラムおよびデバッグアプリケーションをダウンロードします。 GDB で、プログラムをダウンロードするために load コマンドを実行します。

<GDB> load

MicroBlaze GDB のターゲットMicroBlaze GNU デバッガーおよび XMD ツールでは、リモートターゲットを使用できます。リモートデバッグはXMD を介して行います。 XMD サーバープログラムは、シミュレータまたはハードウェアを使用して、ホストコンピューター上で起動できます。

サイクル精度命令セットシミュレータ (ISS) およびハードウェアインターフェイスは、MicroBlaze システムの完全な検証を実行する高性能のデバッグツールです。 mb-gdb は、 TCP/IP ソケット接続で GDB リモートプロトコルを使用して、 XMD に接続します。

シミュレータ

XMD シミュレータは MicroBlaze システムのサイクル精度 ISS で、シミュレーションされた MicroBlaze システムのステートを GDB に示します。

ハードウェア

ハードウェア上でのデバッグでは、シリアルケーブルまたは JTAG ケーブルを介して、マイクロプロセッサデバッグモジュール (mdm) デバッグコア、またはハードウェアボード上で実行される xmdstub プログラムと XMD は通信し、実行中の MicroBlaze システムのステートを GDB に示します。

XMD の詳細は、第 3 章「XMD (Xilinx Microprocessor Debugger)」を参照してください。





MicroBlaze をデバッグするためのコンパイル

プログラムをデバッグするには、プログラムをコンパイルする際にデバッグ情報を生成する必要があります。このデバッグ情報はオブジェクトファイルに保存され、各変数および関数のデータ型、ソースの行番号に対応する実行コードのアドレスなどが記述されています。適切な修飾子を指定すると、ザイリンクス MicroBlaze ソフトプロセッサ用の mb-gcc コンパイラによりこの情報が含まれます。

mb-gcc の -g オプションを使用すると、ソースレベルでのデバッグを実行できます。 mb-gcc が実行ファイルにデバッグ情報を追加するので、コードをデバッグしやすくなります。また、ソース、アセンブリ、またはその混合でのデバッグが可能になります。

注記 : C プログラムの機能を初めて検証する場合は、-O2 または -O3 などの mb-gcc の適化オプションを使用しないことをお勧めします。これらのオプションを使用すると、適化によりコードが大幅に変わる場合があるので、デバッグが困難になります。

注記 : XMDSTUB を使用してハードウェアモードで XMD を使用してデバッグする場合は、 mb-gcc の-xl-mode-xmdstub オプションを指定してください。特定のターゲット用にコンパイルする方法は、第 3 章を参照してください。

ARM Cortex A9 のターゲットARM Cortex A9 MP コアのデバッグは、arm-xilinx-eabi-gdb、およびGDB リモート TCP プロトコルを介した XMD でサポートされています。リモートデバッグは XMD を介して行います。

ARM Cortex A9 MP コアに接続するには、次の手順に従ってください。

1. 第 3 章「XMD (Xilinx Microprocessor Debugger)」の説明に従って XMD を起動し、 connect arm hw コマンドを使用してボードに接続します。

2. 81 ページの「GDB を使用したデバッグフロー」にある手順に従って実行します。

arm-xilinx-eabi-gdb により XMD への接続が開始されます。接続が完了すると、 XMD を開始したシェルウィンドウにメッセージが表示されます。これでデバッガーが XMD に接続され、デバッグを始めることができます。

GDB コマンドについては、次の SDK インストールディレクトリに含まれている refcard.pdf を参照してください。

<Xilinx_Vivado_Installation_Path>\SDK\<2014.1>\gnu\arm\nt\share\doc\ xilinx-arm-xilinx-eabi\pdf

GDB コマンドに関する参考資料mb-gdb の使用に関してヘルプを開くには、コンソールモードで「help」と入力します。

GDB のコンソールウィンドウを開くには、 GDB で [View] → [Console] をクリックします。

GDB の使用法についてのオンラインマニュアルは、 GNU のウェブサイトを参照してください。 mb-gdb Insight GUIについては、 Red Hat Insight のウェブサイトを参照してください。付録 B 「その他のソースおよび法的通知」に、これらの資料へのリンクがあります。





表 4-1 は、よく使用される mb-gdb コマンドをまとめ、説明したものです。このコマンドに対応する GUI コマンドは、mb-gdb GUI ウィンドウのアイコンで確認できます。 info target、 monitor info など一部のコマンドは、コンソールモードでしか使用できません。

表 4‐1 : よく使用される GDB のコンソールコマンド

コマンド説明

load <program> ターゲットにプログラムを読み込みます。

b main main 関数にブレークポイントを設定します。

c ブレークポイントの後、プログラムの実行を再開します。

run コマンドを使用しないでください。

l 現時点でのプログラムのリストを表示します。

n 1 行進めます。関数呼び出しがあっても、停止せずに次の行まで実行します。

s 1 行進めます。関数呼び出しがある場合は、その関数の次の行で停止します。

stepi アセンブリ 1 行分進めます。

info reg レジスタ値を表示します。

info target 命令数と実行されたサイクル数を表示します (ビルトインシミュレータのみ)。

p <xyz> <xyz> データの値を表示します。

hbreak main main() 関数にハードウェアブレークポイントを設定します。

watch <gvar1> グローバル変数 gvar1 にウォッチポイントを設定します。

rwatch <gvar1> グローバル変数 gvar1 に読み出しウォッチポイントを設定します。




第 5章

フラッシュメモリのプログラム

概要フラッシュには、次のものをプログラムできます。

• アプリケーションの実行イメージ

• FPGA のハードウェアビットストリーム

• ファイルシステムイメージ、サンプルデータやアルゴリズムテーブルなどのデータファイル

アプリケーションの実行イメージがも一般的です。デザインのプロセッサのリセットが完了すると、ブロック RAMのプロセッサのリセット位置に保存されている実行コードが開始します。通常ブロック RAM のサイズは数 KB でソフトウェアアプリケーションのイメージ全体を保存するには小さすぎるので、フラッシュメモリ (単位は MB) を使用します。小型のブートローダーはブロック RAM にフィットするよう設計されています。プロセッサはリセット時にこのブートローダーを実行し、ソフトウェアアプリケーションイメージがフラッシュから外部メモリへとコピーされます。この後、制御はブートローダーからソフトウェアアプリケーションへと移り、実行が継続されます。

プロジェクトで作成したソフトウェアアプリケーションのフォーマットは、 ELF (Executable Linked Format) です。フラッシュからソフトウェアアプリケーションをブートロードする場合、ELF イメージを、SREC (モトローラ S レコード ) などのブートロード可能なイメージフォーマットに変換する必要があります。こうすると、ブートローダーをシンプルに、またサイズも小さく抑えることができます。 Vivado® Design Suite では、グラフィカルインターフェイスおよびコマンドラインオプションを使用して、 SREC フォーマットでブートローダを作成できます。

IP インテグレーターを介したフラッシュのプログラム

IP インテグレーターインターフェイスには、外部共通フラッシュインターフェイス (CFI) に準拠したパラレルフラッシュデバイスをボードにプログラムし、外部メモリコントローラー (EMC) IP コアを介して接続するためのダイアログボックスがあります。このプログラミングソリューションは、汎用性を持たせて、さまざまなフラッシュデバイスおよびレイアウトに対応するよう設計されています。

フラッシュメモリのプログラムは、デバッガーからプロセッサへの接続を使用して行われます。IP インテグレーターにより、小型のインシステムフラッシュプログラムスタブがターゲットプロセッサにダウンロードされ、実行されます。インシステムプログラムスタブの動作には、 8KB 以上のメモリが必要です。ホスト Tcl スクリプトは、コマンドおよびデータを使用してインシステムフラッシュプログラムスタブを駆動し、フラッシュのプログラミングを完了させます。フラッシュプログラマは、プログラムされるイメージファイルを処理せず、そのままフラッシュメモリにプログラムします。ファイルの内容が正しくプログラムされるよう、ソフトウェアおよびハードウェアアプリケーションを設定する必要があります。

サポートされるフラッシュデバイスフラッシュプログラマは、フラッシュデバイスとの通信に共通フラッシュインターフェイス (CFI) を使用するので、フラッシュデバイスが CFI に準拠している必要があります。必要な幅のメモリインターフェイスを形成するため、




第 5 章 : フラッシュメモリのプログラム

フラッシュデバイスのレイアウトも重要です。次の表示は、サポートされているフラッシュレイアウトおよびコンフィギュレーションがリストされています。フラッシュのレイアウトが表 5-1 のコンフィギュレーションと一致しない場合は、フラッシュのプログラムセッションをカスタマイズする必要があります。詳細は、 86 ページンの「フラッシュのプログラム設定のカスタマイズ」を参照してください。

物理レイアウト、ジオメトリ情報、およびコマンドセットなどの論理情報は、 CFI を使用して決まります。フラッシュプログラマは、 CFI で規定されたコマンドセットのみを使用するフラッシュデバイスで使用できます。 CFI で規定されているコマンドセットは表 5-2 にまとめられています。

デフォルトでは、フラッシュプログラマはセクターマップが CFI テーブルに保存されているものと一致するフラッシュデバイスのみをサポートします。フラッシュベンダーによっては、トップブートとボトムブートのフラッシュデバイスを提供しているところがありますが、両方に同じ CFI テーブルが使用されます。デバイスのブートトポロジを識別するフィールドは、 CFI 規格の対象外です。このため、このフィールドがあるフラッシュデバイスを使用する場合は、フラッシュプログラマに問題が生じます。

ブートトポロジを識別するフィールドに関する問題を回避する方法は、 86 ページンの「フラッシュのプログラム設定のカスタマイズ」を参照してください。

フラッシュデバイスをプログラムする際は、まず次の点を確認してください。

• フラッシュプログラムスタブがプログラムを実行するとき、フラッシュデバイスがリセット状態になっている。

• フラッシュのセクターはすべて保護されていない状態である。

フラッシュデバイスがロックされていたり、プログラムできる状態でない場合、フラッシュプログラムスタブがフラッシュのロックを解除したり初期化することはなく、エラーメッセージが表示されます。

注記 : フラッシュプログラマでは、各フラッシュコマンドを DBA (Device Base Address) 値でオフセットする必要のあるデュアルダイフラッシュデバイスは、現在のところサポートされていません。インテル社の StrataFlash®Embedded Memory (P30) ファミリのフラッシュメモリの 512Mb デバイスなどがその例です。

表 5‐1 :サポートされるフラッシュコンフィギュレーション

x8 のみに対応したデバイス (8 ビットデータバスを形成)

x16/x8 対応のデバイスを x8 モードに設定 (8 ビットデータバスを形成)



x8 対応のデバイスのペア (16 ビットデータバスを形成)

x8 対応のデバイス 4 個 (32 ビットデータバスを形成)

x16 対応のデバイスのペア (32 ビットデータバスを形成)


x32 のみに対応したデバイス (32 ビットデータバスを形成)

表 5‐2 : CFI で規定されたコマンドセット

CFI ベンダー ID OEM スポンサーインターフェイス名

1 インテル/シャープインテル/シャープ拡張コマンドセット

2 AMD/富士通 AMD/富士通標準コマンドセット

3 インテルインテル標準コマンドセット

4 AMD/富士通 AMD/富士通拡張コマンドセット





フラッシュプログラマのパフォーマンスイメージのプログラム速度には、次の要因が影響します。

• フラッシュプログラマは JTAG を使用してインシステムプログラムスタブと通信します。このため、大抵の場合、 JTAG ケーブルのバンド幅によってフラッシュのプログラム速度が制限されてしまいます。

• システムで使用可能であれば、外部メモリをスクラッチパッドメモリとして使用するのがベストです。デバッガーでフラッシュイメージデータを数回に分けることなく一度にダウンロードできます。

• MicroBlaze ソフトプロセッサを使用する場合は、できるだけ高速なコンフィギュレーションをインプリメントするようにします。バレルシフターや乗算器などの機能をオフにすると、プログラム速度を改善できます。

フラッシュのプログラム設定のカスタマイズフラッシュのプログラムでは、ハードウェアの違い、フラッシュコマンドセットの違い、メモリサイズの制限などを考慮する必要があります。このセクションでは、フラッシュのプログラムのアルゴリズムについて簡単に説明します。アルゴリズムを理解すると、特定の要件に合わせてプログラム設定をカスタマイズできます。

[Program Flash] ボタンをクリックし、ハードウェアプラットフォームプロジェクトを選択すると、次の処理が実行されます。

1. flash.tcl ファイルが <hardware platform project>/settings フォルダーに作成されます。このファイルには、フラッシュのプログラムセッションを記述するパラメーターが含まれており、フラッシュプログラマの Tcl ファイルで使用されます。

2. IP インテグレーターが XMD を起動し、フラッシュプログラマ Tcl のスクリプトで次のコマンドが実行されます。

xmd -nx -hw <hardware platform project>/system.xml -tcl flashwriter.tcl <hardware platform project>/settings/flash.tcl.

このフラッシュプログラマのホスト Tcl は、インストールディレクトリにあります。 [Program Flash] ボタンをクリックしたときにカスタマイズした Tcl が実行されるようにするには、 <hardware platform project>/tmp ディレクトリに flashwriter.tcl のコピーを保存して、デフォルトの flashwriter.tcl ファイルと置き換えます。 XMD はまずプロジェクトディレクトリで指定ファイルを検索し、その後インストールディレクトリで検索します。

3. フラッシュプログラマ Tcl のスクリプトは、インストールディレクトリから <hardware platform project>/tmp ディレクトリに、フラッシュプログラマアプリケーションのソースファイルをコピーします。このスクリプトは、ダイアログボックスで指定したスクラッチパッドメモリアドレスからアプリケーションがローカルで実行されるようコンパイルします。ユーザーのソースをコンパイルするには、ローカルに保存されている flashwriter.tclのコピーを変更します。

4. スクリプトは、フラッシュプログラマをプロセッサにダウンロードし、メモリのメールボックスを介してフラッシュプログラマと通信します。つまり、フラッシュプログラマのアドレス空間の変数に対応するメモリロケーションにパラメーターを書き込み、フラッシュプログラマを実行させます。

5. スクリプトは、各操作の終わりにコールバック関数をフラッシュプログラマが実行するのを待ち、このコールバック関数の始めにブレークポイントを設定して、アプリケーションを停止させます。フラッシュプログラマが停止すると、ホスト Tcl は結果を処理し、必要に応じてコマンドをさらに実行します。

6. 実行中、フラッシュプログラマは、イメージを保存するのに必要な数のフラッシュブロックだけを消去します。





7. 使用可能なスクラッチパッドメモリの容量に応じて、フラッシュライターがストリーミングバッファーを割り当て、イメージファイルをストリーミング手法で複数回に分けてプログラムします。このストリーミングバッファーは、フラッシュプログラム内に割り当てられます。スクラッチパッドメモリにイメージすべてをプログラムするのに十分なメモリ量がある場合は、プログラムは短時間で完了します。

8. プログラムが終了すると、フラッシュプログラマ Tcl が、フラッシュプログラマに終了コマンドを送信し、XMDセッションを終了させます。

カスタムフロー

IP インテグレーターは、ハードウェアプロジェクトディレクトリにフラッシュ設定および一時ファイルを保存します。ワークスペースに複数のハードウェアプロジェクトがある場合は、フラッシュプログラマのダイアログボックスが開くので、そこでハードウェアプラットフォームを選択します。次に説明する手順では、<IP integrator project> は、ハードウェアプラットフォームプロジェクトを指します。

1. <IP integrator project> ディレクトリの下に「tmp」という名前のサブディレクトリを作成します。

注記 : このフォルダーが既にある場合は、この手順を飛ばします。

2. <edk_install>/data/xmd/flashwriter.tcl にある flashwriter.tcl をコピーし、 <IP integrator project>/tmp ディレクトリに保存します。

3. プロジェクト内に sw_services ディレクトリを作成します。

4. <edk_install>/data/xmd/flashwriter ディレクトリ全体を sw_services ディレクトリにコピーします。

5. プロジェクトディレクトリにコピーした flashwriter.tcl の次の行を変更します。

set flashwriter_src [file join $xilinx_edk “data” “xmd” “flashwriter” “src”]

これを次のように変更します。

set flashwriter_src [file join “..”“sw_services” "flashwriter" "src"]

これで、IP インテグレーターの [Program Flash Memory] ダイアログボックスで [Program Flash] ボタンをクリックしたときに、 sw_services ディレクトリにコピーしたスクリプトとソースが使用されるようになります。必要に応じて、これらのファイルをカスタマイズします。

<IP integrator project>/settings/flash.tcl を GUI で上書きしたくなく、 flash.tcl で指定されている値のみを使用したい場合は、コマンドラインで次のコマンドを実行します。

xmd -nx -hw system.xml -tcl tmp/flashwriter.tcl settings/flash.tcl

表 5-3 には、 <IP integrator project> ディレクトリで使用可能なパラメーターがリストされています。

表 5‐3 : フラッシュのプログラムのパラメーター

変数関数

EXTRA_COMPILER_FLAGS MicroBlaze の場合、ハードウェア機能のサポートをオンにするコンパイラオプションを指定します。たとえば、ハードウェア乗算器をイネーブルにした場合は、 -mno-xl-soft-mul をここに追加します。

FLASH_BASEADDR フラッシュメモリバンクのベースアドレス

FLASH_BOOT_CONFIG 詳細は、88 ページンの「競合するセクターレイアウトでのフラッシュデバイスの処理」を参照してください。

FLASH_FILE プログラムするファイルへの完全パス

FLASH_PROG_OFFSET プログラムを実行するフラッシュメモリバンクのオフセット

PROC_INSTANCE プログラムに使用するプロセッサのインスタンス名

SCRATCH_BASEADDR プログラム中に使用されるスクラッチパッドメモリのベースメモリ





ブートローダーアプリケーション用に ELF ファイルを SREC に手動で変換する方法

ELF ファイルを SREC フォーマットに手動で変換する場合は、コマンドラインを使用できます。たとえば、myexecutable.elf というソフトウェアアプリケーションイメージを変換する場合は、 OS のコンソール (Windows ではCygwin) で ELF ファイルを含むフォルダーに移動し、次のコマンドを入力します。

<platform>-objcopy -O srec myexecutable.elf myexecutable.srec

<platform> には、使用しているプロセッサが MicroBlaze であれば mb が入ります。

これにより、 SREC ファイルが生成されます。 mb-objcopy は Vivado に含まれる GNU バイナリユーティリティです。

操作上の注意点と回避策

ザイリンクスプラットフォームフラッシュモードの処理

ザイリンクスプラットフォームフラッシュメモリデバイスは、同期モードで初期化します。デバイスの操作を実行する前に、このメモリデバイスは非同期に設定しておく必要があります。ザイリンクスソフトウェア開発キット(SDK) を使用している場合は、ターゲットデバイスをザイリンクスプラットフォームフラッシュとして処理するよう、フラッシュプログラミングインターフェイスに指示をするチェックボックスがあるので、それをオンにします。この設定で、プログラミング前にデバイスを非同期に設定する、プログラマの内部折り返しを有効にすることができます。

Read‐Reset コマンドの 0xF0 でフラッシュデバイスを処理

CFI の仕様では、 Read-Reset (読み出し - リセット ) コマンドは 0xFF/0xF0 に定義されています。デフォルトでは、フラッシュプログラマは 0xFF を Read-Reset コマンドとして使用します。一部のデバイスで、 Read-Reset コマンドを0xF0 にしなければならないものがありますが。フラッシュプログラマは自動的にこの判断をすることができません。このため、新しいデバイスをプログラムするときに問題に直面する場合があります。

もしエラーが発生した場合は、 86 ページの「フラッシュのプログラム設定のカスタマイズ」にある手順に従って、cfi.c ファイルの #define FRR_CMD 0xFF を #define FRR_CMD 0xF0 に変更します。

競合するセクターレイアウトでのフラッシュデバイスの処理

フラッシュベンダーによっては、あるセクターマップを CFI テーブルに保存し、別のセクターマップをフラッシュデバイスのブートトポロジに応じてフラッシュデバイスに保存します。ブートトポロジ情報は CFI で規格化されていないので、フラッシュデバイスで使用されているレイアウトをフラッシュプログラマが判断することはできません。

SCRATCH_LEN スクラッチパッドメモリの長さ (バイト )

TARGET_TYPE プログラムに使用するプロセッサインスタンスのタイプ(MicroBlaze または Cortex A9)

XILINX_PLATFORM_FLASH ザイリンクスプラットフォームフラッシュ XL フラッシュデバイスを使用

XMD_CONNECT XMD でプロセッサに接続するために使用される接続コマンド

表 5‐3 : フラッシュのプログラムのパラメーター (続き)

変数関数





フラッシュデバイスのセクターレイアウトが、そのデバイスの CFI テーブルに保存されているものと異なる場合は、カスタムフラッシュプログラムフローを作成する必要があります。フラッシュデバイスがトップブートかボトムブートかを判断する必要があります。

トップブートフラッシュデバイスではフラッシュの後のセクターが小のセクターであり、ボトムブートフラッシュデバイスでは初のセクターが小のセクターです。

トップブートかボトムブートかが判断できたら、ファイルをコピーし、カスタムプログラムフローを作成します。

• ボトムブートフラッシュの場合は、 etc/flash_params.tcl ファイルに次の行を追加します。

set FLASH_BOOT_CONFIG BOTTOM_BOOT_FLASH

• トップブートフラッシュの場合は、次の行を追加します。

set FLASH_BOOT_CONFIG TOP_BOOT_FLASH

その後、次のコマンドを使用してフラッシュプログラムを実行します。

xmd -tcl flashwriter.tcl

ブートトポロジに応じて、セクターマップが並べ替えられます。

AMD/富士通コマンドセットのデータポーリングアルゴリズム

ADM/富士通コマンドセットをサポートするフラッシュデバイスでは、プログラムおよび消去に DQ7 データポーリングアルゴリズムが使用されます。

フラッシュデバイスによっては、データポーリング DQ7 ビットの動作を制御するのにコンフィギュレーションレジスタが使用されます。コンフィギュレーションレジスタ機能のあるフラッシュデバイスとしては、AT49BV322A(T)、AT49BV162A(T)、 AT49BV163A(T) などがあります。

DQ7 は消去中は 0 を出力し、消去が終了したら 1 を出力するよう規定されています。また、プログラム中は反転したデータを出力し、プログラムが終了したら実際のデータを出力する必要があります。フラッシュデバイスのコンフィギュレーションが [Program Flash Memory] ダイアログボックスで指定したものと異なる場合は、プログラムでエラーが発生する可能性があります。

消去および終了時に DQ7 が正しい値を出力するよう、コンフィギュレーションをリセットする方法は、フラッシュデバイスのデータシートを参照してください。




付録 A

GNU ユーティリティこの付録では、 Vivado® Design Suite で使用可能な GNU ユーティリティについて説明します。

MicroBlaze プロセッサ用の汎用ユーティリティ

cpp

C および C++ コードのプリプロセッサ。プリプロセッサは GCC (GNU コンパイラ ) により自動的に実行され、file-include、 define などの指示子をインプリメントします。

gcov

GCC と共に使用し、ユーザープログラムのテスト範囲のプロファイル作成および解析を実行します。 gprof プロファイル作成プログラムでも使用できます。

注記 : gcov は IP インテグレーターまたは SDK ではサポートされていませんが、カスタムテストフローを実行する必要があるケース用に提供されています。

MicroBlaze プロセッサ用ユーティリティMicroBlaze™ 用ユーティリティには接頭辞 mb が付いていおり、次のものがあります。

mb‐addr2line

実行ファイルのデバッグ情報を使用して、プログラムアドレスを対応する行番号とファイル名に変換するプログラム。

mb‐ar

アーカイブからファイルを作成、変更、および抽出するプログラム。アーカイブは、通常ライブラリのオブジェクトファイルなどの複数のファイルを含むファイルです。

mb‐as

アセンブラプログラム。




付録 A : GNU ユーティリティ

mb‐c++

mb-gcc と同じクロスコンパイラで、プログラム言語が C++ に設定されている場合に実行されます。mb-g++ と同じです。

mb‐c++filt

アセンブリリストの C++ および Java 関数名をデマングルするプログラム。

mb‐g++

mb-gcc と同じクロスコンパイラで、プログラム言語が C++ に設定されている場合に実行されます。mb-c++ と同じです。

mb‐gasp

アセンブラプログラムのマクロプリプロセッサ。

mb‐gcc

C および C++ プログラムのクロスコンパイラ。ファイル拡張子から、使用されているプログラム言語を自動的に認識します。

mb‐gdb

プログラムのデバッガー。

mb‐gprof

プログラムの各部分にどれだけの時間がかかるかを解析するプロファイル生成プログラム。ランタイムを適化するのに有益です。

mb‐ld

リンカープログラム。ライブラリファイルとオブジェクトファイルを結合し、必要なリロケーションを実行して、実行ファイルを生成します。

mb‐nm

オブジェクトファイルのシンボルをリストするプログラム。

mb‐objcopy

オブジェクトファイルの内容をあるフォーマットから別のフォーマットに変換するプログラム。





mb‐objdump

オブジェクトファイルの情報を表示するプログラム。プログラムのデバッグにおいて有益で、正しいコードおよびデータが正しいメモリロケーションにあるかどうかを検証するのに使用されます。

mb‐ranlib

アーカイブファイルのインデックスを作成し、アーカイブファイルに追加するプログラム。アーカイブで示されるライブラリへのリンクプロセスを高速化できます。

mb‐readelf

ELF (Executable Linked Format) ファイルの情報を表示するプログラム。

mb‐size

オブジェクトファイルの各セクションのサイズをリストするプログラム。コードおよびデータのスタティックメモリ要件を判断するのに便利です。

mb‐strings

バイナリファイルの内容を判断するのに便利なプログラム。オブジェクトファイルに含まれる表示可能な文字列をリストします。

mb‐strip

オブジェクトファイルからシンボルを削除するプログラム。ファイルサイズを削減し、ファイル内のシンボル情報が見られないようにするために使用します。

その他のプログラムおよびファイル次の Tcl および Tk シェルは、さまざまなフロントエンドプログラムから起動されます。

• cygitclsh30

• cygitkwish30

• cygtclsh80

• cygwish80

• tix4180




付録 B

その他のソースおよび法的通知

ザイリンクスリソースアンサー、資料、ダウンロード、フォーラムなどのサポートリソースは、次のザイリンクスサポートサイトを参照してください。

ソリューションセンターデバイス、ツール、 IP のサポートについては、ザイリンクスソリューションセンターを参照してください。トピックには、デザインアシスタント、アドバイザリ、トラブルシュートヒントなどが含まれます。

参考資料このガイドでは、次の Vivado® Design Suite ガイドが参照されています。

1. 『ソフトウェア開発キット (SDK) ヘルプ』 (UG782)

2. 『Zynq-7000 All Programmable SoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG585) (UG585)

3. 『MicroBlaze プロセッサユーザーガイド』 (UG081)

その他のザイリンクス資料

• 『Vivado Design Suite ユーザーガイド : エンベデッドハードウェアデザイン』 (UG898) (UG898)

• 『Vivado Design Suite チュートリアル : エンベデッドハードウェアデザイン』 (UG940) (UG940)

• 『基本的なソフトウェアプラットフォームの生成リファレンスガイド』 (UG1138)

• 『Zynq-7000 All Programmable SoC ソフトウェア開発ガイド』 (UG821) (UG821)

その他のリソース

• GNU のウェブサイト :http://www.gnu.org

• Red Hat Insight のウェブサイト :http://sources.redhat.com/insight.



http://japan.xilinx.com/support/

http://japan.xilinx.com/support/solcenters.htm

http://japan.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2014_3/SDK_Doc/index.html

http://japan.xilinx.com/cgi-bin/docs/ndoc?t=user+guide;v=Zynq-7000

http://japan.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals_j/xilinx14_7/mb_ref_guide.pdf

http://japan.xilinx.com/cgi-bin/docs/rdoc?v=2014.3;d=ug898-vivado-embedded-design.pdf

http://japan.xilinx.com/cgi-bin/docs/rdoc?v=2014.3;d=ug940-vivado-tutorial-embedded-design.pdf

http://japan.xilinx.com/cgi-bin/docs/rdoc?v=2014.3;d=ug1138-generating-basic-software-platforms.pdf

http://japan.xilinx.com/cgi-bin/docs/ndoc?t=user+guide;v=Zynq-7000

http://www.gnu.org

http://sources.redhat.com/insight


付録 B : その他のソースおよび法的通知

法的通知The information disclosed to you hereunder (the “Materials”) is provided solely for the selection and use of Xilinx products.To the maximum extentpermitted by applicable law:(1) Materials are made available "AS IS" and with all faults, Xilinx hereby DISCLAIMS ALL WARRANTIES ANDCONDITIONS, EXPRESS, IMPLIED, OR STATUTORY, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,NON-INFRINGEMENT, OR FITNESS FOR ANY PARTICULAR PURPOSE; and (2) Xilinx shall not be liable (whether in contract or tort,including negligence, or under any other theory of liability) for any loss or damage of any kind or nature related to, arising under, or in connectionwith, the Materials (including your use of the Materials), including for any direct, indirect, special, incidental, or consequential loss or damage(including loss of data, profits, goodwill, or any type of loss or damage suffered as a result of any action brought by a third party) even if suchdamage or loss was reasonably foreseeable or Xilinx had been advised of the possibility of the same.Xilinx assumes no obligation to correct anyerrors contained in the Materials or to notify you of updates to the Materials or to product specifications.You may not reproduce, modify, distribute,or publicly display the Materials without prior written consent.Certain products are subject to the terms and conditions of Xilinx’s limited warranty,please refer to Xilinx’s Terms of Sale which can be viewed at http://www.xilinx.com/legal.htm#tos; IP cores may be subject to warranty and supportterms contained in a license issued to you by Xilinx.Xilinx products are not designed or intended to be fail-safe or for use in any applicationrequiring fail-safe performance; you assume sole risk and liability for use of Xilinx products in such critical applications, please refer to Xilinx’sTerms of Sale which can be viewed at http://www.xilinx.com/legal.htm#tos.

© Copyright 2014 Xilinx, Inc. Xilinx, the Xilinx logo, Artix, ISE, Kintex, Spartan, Virtex, Vivado, Zynq, and other designated brands includedherein are trademarks of Xilinx in the United States and other countries.All other trademarks are the property of their respective owners.

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