H8/3048FをLinuxで使う

秋月のキットにもなって最近流行りのH8/3048Fですが, これの開発環境を Linuxで構築する例について紹介します. ここでは, H8/3048Fをモード7(外部バスなし, 内蔵ROMモード)で動かすことを仮定していますが, 他のチップやモードで動かす場合でも参考になるでしょう.

この話は現在まだ実験中ですので, 変わる可能性があります. Contributionは歓迎します.

H8のマニュアルを入手する

日立に頼んでもよいのでしょうが, WebページにPDFファイル形式で置いてあります. 日本語はここ, 英語はここのどこかにあります. 私はLinuxで使えるAcrobat Reader 3.0Jを持っていないので(どこかにありますか?)英語版しか見ていません.

GNUのツールをインストールする

H8/3048FはGNUのbinutilやgccでサポートされています. これを使えば, Cでプログラムを書いてバイナリに落とすことができます.

まず, binutilとgccをftpでとってきて下さい. メジャーなのでどこにでもあるでしょう. ここでは, /usr/local/srcにそれらを展開することを仮定します.

次に, binutilをコンパイルしましょう.

cd /usr/local/src/binutil-2.8
./configure --target=h8300-hms
make
make install

これで, アセンブラやリンカが使えるようになりました. Cがいらないのなら次はいりませんが, 多分そんな人はいないでしょう. gccを次にコンパイルします.

まず, libcが存在しないので, コンパイラにそれを教えなくてはなりません. /config/h8300/t-h8300をエディタで開いて,

LIBGCC2_CFLAGS = -g -O2 -DDF=SF -DDI=SI $(GCC_CFLAGS) $(LIBGCC2_INCLUDES)

を

LIBGCC2_CFLAGS = -g -O2 -DDF=SF -DDI=SI $(GCC_CFLAGS)\
$(LIBGCC2_INCLUDES) -Dinhibit_libc

に書き換えます. そしてconfigureを起動します.

cd /usr/local/src/gcc-2.7.2.2
./configure --build=i586-linux --target=h8300-hms --local-prefix=/usr/local

--buildオプションは普通は付けなくてもよいはずなのですが, 私のマシンではうまく認識されなかったので付けています. --localオプションは付けないと/usrの下に作られてしまって気持ち悪いので付けています.

次にmakeします.

make LANGUAGES=c

これでクロスCコンパイラが出来ました. C++が欲しいという人はもう少し待って下さい.

Cコンパイラをインストールします.

make LANGUAGES=c install

最後に, デフォルトではクロス環境で浮動小数点はうまく使えないことになっていますので(ホストとターゲットで形式が違うかもしれないので), float.h をインクルードするときにエラーを出すようになっています. しかし, 多分同じでしょうから, x86用のfloat.hをコピーしてしまいます.

cp /usr/lib/gcc-lib/i486-linux/2.7.2.2/include/float.h
/usr/local/lib/gcc-lib/h8300-hms/2.7.2.2/include/float.h

さて, うまく出来ましたでしょうか. 簡単なテストプログラムを作ってみて下さい. ただし, その時に, ライブラリ関数を使ってはいけません. sample.cを作ったら, コンパイルしてみます.

h8300-hms-gcc sample.c -o sample

ちゃんと動いたでしょうか. たぶんcannot open crt0.oとかなんとかエラーが出てしまうと思います.

newlibをインストールする

ここで, newlibをインストールします. newlibはFSFがGPLに沿って配布している組み込みCPU用のlibc相当のライブラリです. archieで探してみて下さい. 私はftp.sra.co.jpで見つけました. 本家CygnusのFTPサイトにもあります.

さて, これを同様に/usr/local/srcの下に展開します. そしてコンパイルです.

cd /usr/local/src/newlib-1.7.1/
./configure --target=h8300-hms
make
make install

これで, Cの標準ライブラリがインストールされました. ただし, ファイルシステムなどがないので, printfなどの関数は使えません. しかし, それ以外の関数は使えるようになります. 試しにサンプルプログラムをコンパイルしてみて下さい. 前回のようなエラーも出ないはずです.

g++をインストールする

ついでに, g++もインストールしましょう. 今まではlibcがなかったのでインストールできなかったのですが, これでインストールできるようになりました.

cd /usr/local/src/gcc-2.7.2.2/
make LANGUAGES=c++
make LANGUAGES=c++ install

objective-cが必要な人はそれもどうぞ. 私は使わないのでコンパイルしませんでした.

gdbをインストールする

gdb, すごいです. H8/300のリモートデバッグだけでなく, シミュレータもついています. こんなものがタダで手に入っていいんだろうかと思うほどです.

さて, インストールは簡単で, 普通に取ってきて普通にコンパイルするだけです.

cd /usr/local/src/gdb-4.18
make --target h8300-hms
make install

gdbで遊んでみる

gccとgdbを入れたので, とりあえず動くか確かめてみることができます. 適当なプログラムを書いて下さい. ここではsample.cとします.

さて, sample.cをコンパイルします.

h8300-hms-gcc sample.c -o sample

出来たら, gdbを立ち上げます.

h8300-hms-gdb sample

ここで, マシン名をセットします.

(gdb) set machine h8300h

そして, 次のコマンドを入れます.

(gdb) target sim
(gdb) load sample
(gdb) run

すると, 普通のgdbのようにプログラムが走り始めます. runの前にブレークポイントの設定などがいつものように出来ます. さらに,

info
target

とすると

Symbols from "/home/iwata/src/h8/sample".
simulator:
        Attached to sim running program /home/iwata/src/h8/sample


#instructions executed          30
#cycles (v approximate)         56
#real time taken            0.0000
#virtual time taked         0.0000
#compiles                       15
#cache size                   1000
        While running this, GDB does not access memory from...
Local exec file:
        `/home/iwata/src/h8/h8prog', file type coff-h8300.
        Entry point: 0xf300
        0x0000f300 - 0x0000f366 is .text
        0x0000fe00 - 0x0000fe02 is .stack

てな感じで, 実行した命令数やサイクル数まで出てきます.

書き込み回路を作る

CPUを単体で買ってきた人は, 書き込み回路を作りましょう. ここでは, シリアルポートに接続するアダプタを作成します. 私の回路を参考にして下さい. 以下, この回路を前提として話を進めます.

独自に回路を作ろうとする方は, くれぐれも高電圧をかけすぎないように注意して下さい. 普通の端子にかけてはいけないのはもちろんですが, 電源を切るときVppの方が先に切れるようにしないと, すぐ壊れてしまいます.

CPUボードを作る

相手側のH8/3048F CPUボードがないと話になりませんので, 用意して下さい. 最低限この回路を作れば, あとはI/Oポートを好きに使えます.

書き込みプログラム

Linuxが走っているホストのシリアルポートからプログラムをターゲットにダウンロードするプログラムを作ります. 作るのが面倒でしたらh8commを使って下さい. インストール方法はh8commのインストール, h8commの使用方法はh8commマニュアルをご覧下さい.

h8comm -d -r sample.bin

とすると, sample.binというバイナリファイルを読んでRAM上にロードさせ, 実行させます. その後デバッグモードに入り, stdinをシリアルへ, シリアルの内容をstdoutに出します.

プログラムのバイナリを作る

最初は練習としてRAM領域だけで動作するプログラムを作ってみます. h8comm を使って, 自分で書いたプログラムをブートストラップローダの代わりに実行します. H8/3048 のRAM領域は狭いのでこの方式では大きなファイルはロードできません.

まず, サンプルのCプログラムを作成します. ここではCのライブラリは使えません. プログラムが大きくなりすぎてRAMの中に収まらなくなってしまうからです. 数行程度の短いプログラムで試してみて下さい.

ldのコマンドファイルとしてh8ram.xを使用します. h8commをインストールしたならば, /usr/local/lib/h8の下にコピーされているはずです.

例えば, sample.cのバイナリを作りたいとすると

h8300-hms-gcc -O -mh -mrelax -T /usr/local/lib/h8/h8ram.x sample.c -o sample
h8300-hms-objcopy -O binary -R .stack sample sample.bin

これで, sample.binという名前のバイナリファイルができます. ちなみに, -mhオプションはH8/300Hのコードを吐かせるオプション, -mrelaxはジャンプを最適化してくれるオプションです. 詳しくはGCCのマニュアルを見て下さい. H8/300Hで-mhオプションを付けないと, 64Kより上のメモリに直接アクセスできなくなることがあるようです. 特に最適化オプションを付けないとなるようです.

これを実行するには

h8comm -d -r sample.bin

とします.

ROM化

さて, いよいよROMにプログラムを焼き込むことにします. ROMに焼き込めるプログラムを作るには次のことに注意しなくてはなりません.

プログラムの大きさに注意します. Cの標準ライブラリを加えると128K バイトは決して大きなサイズではありません.
メモリの量に注意します. RAMは4Kバイトしかありません. ライブラリの中には多くのRAM領域を必要とするものもあります. あまり複雑な処理(動的メモリ管理など)は使わないほうがよいでしょう. スタックあふれにも注意して下さい.
プログラムの最初に, グローバル変数の初期値をROMからRAMにコピーするという処理が行われます. このため専用のcrt0.oが必要になります. romcrt0.oがそれです. (インストール後は/usr/local/lib/h8にコピーされています)
C標準ライブラリの中で, I/O関係は(当たり前ですが)動きません. printfなどは使えません. その他にも動かないものはいろいろあると思います. 文字列関連やsprinfなどは使えます.

サンプルのプログラムを書いたら(sample2.cというプログラム名であると仮定します), コンパイルして実行します.

h8300-hms-gcc -O -mh -mrelax -T /usr/local/lib/h8/h8ram.x
-nostartfiles /usr/local/lib/h8/romcrt0.o sample2.c -o sample
h8300-hms-objcopy -O binary -R .stack sample2 sample2.bin

-nostartfilesというオプションは, 標準のcrt0.oを読み込まないというオプションです.

これを書き込んで実行します.

h8comm -d sample2.bin

C標準ライブラリを使用している時はファイルサイズが大きいためなかなか終わらないはずです. 気長に待ちましょう.

書き込みが終わったら即座にプログラムが走り出します. (-dオプションを付けていない時は書き込み後リセット状態で停止します)

ROM書き込み回路を外してみて下さい. ROMに書かれているプログラムがリセット後にスタンドアローンで走り始めます.

終わりに

ちゃんと動きましたか? 自分の環境以外で試していないので, インストールなどがうまく行かないかもしれません. その時は状況と共に連絡をして頂けると幸いです.

iwata@tsl.pe.u-tokyo.ac.jp

Last modified: Wed Jul 8 20:08:34 1998