組み込みソフトでレジスタにアクセス

FPGA内にCPUを配置した場合、CPUからLogic内のレジスタにアクセスする時のC言語記述についてです。

CPUからレジスタにリード/ライトする場合、C言語の予約語「volatile」が重要になります。

volatileは、C言語ソースをコンパイルする時の「最適化を抑止」します。

と、よく書かれていますが、最初はピンとこなかったです。

コンパイラの最適化とは、論理合成みたいなイメージだと思っています。

冗長なものは削除したり、処理の順番を変更したりします。

※極力プログラム量(.text領域)を小さくしようとします。

なので、論理回路エンジニア(HDL記述者)がC言語を使って組み込みソフトの設計をする場合、volatileを意識する必要があります。

レジスタにアクセスする場合以外に、for文を使ってWait関数を作る場合は必要になります。

CPUをNIOSにする場合

　レジスタリード/ライト用のマクロが準備されていますので、それを使用します。

　レジスタライト：マクロIOWR( ) や IOWR_?

　レジスタリード：マクロIORD( )や IORD_?

　を、それぞれ使用します。

　尚、このマクロを使用する場合、io.hをIncludeする必要があります。

　※パスは、bsp/HAL/inc/io.h

　　どのようなマクロなのかは、io.hをみてください。

　このマクロを使用することで、最適化時に別のアドレスになったり、

　削除されたりすることはありません。

　また、キャッシュもバイパスします。

CPUをMicroBlazeにする場合

　volatileを使って、レジスタへのアクセスは可能です。

　が、これではキャッシュの制御ができなため、MicroBlazeの場合も

　マクロが準備されています。

　レジスタライト：Xil_out?

　レジスタリード：Xil_in?

　尚、このマクロを使用する場合、xil_io.hをincludeする必要があります。

CPUをARMにする場合

　volatileを使ってレジスタにアクセスしてください。

volatileやマクロを使わずC言語ソース作った場合、

実機確認した時やCo-Simした時に レジスタへのアクセス無かったり、アクセスの順番が変わっていたりします。

※気付きにくいところなので、注意して記述してください。

余談)

　組み込みソフトを速く動作させたい場合は、

　① 関数分け細分化させない。

　　流用性と可読性は悪くなりますが、関数呼び出しのスタックへのアクセスが

　　少なくなります。

　　※defineでマクロを作ったり、INLINEを使用する方法もあります。

　② 関数への引数や戻り値は、グローバル変数にする。

　　 これも、スタックへのアクセスが少なくなります。