GNU GCC 開発環境整備 再び （for ARM Cortex-M3)

ＣＱ出版　Interface誌　恒例の付属基板　本年(2012年)は　富士通「ＦＭ３マイコン」のようです。このマイコンはARM　Cortex-M3マイコンで、今は亡きDesign Wave誌　2008年5月号付属の基板CQ-STARMと同じコアです。
　 そこでほぼ４年前の基板CQ-STARMを引っ張り出し、電源ON、するとその当時組んだプログラムが動きだしました。「お久しぶり」といった感じでした。
  この基板に搭載されたMCUはSTM32F103で
　　　動作クロック72MHz、RAM　20KB、フラッシュROM　128KB　
　本年の「ＦＭ３マイコン基板」に搭載されるMCUはMB9BF618T（予定）で、
　　　動作クロック144MHz、RAM　128KB、フラッシュROM　1MB
　かなりのスペックです。　今年は本腰を入れていろいろ遊びたいと思います。

　　さて、ＳＴＭ３２基板ですが、若干物足りないスペック、開発環境はIARのWorkbench（使用制限）、追加部品の水晶発振子の入手性　等で、その当時、動作確認程度の開発にとどめていました。
　そのような扱いのＳＴＭ３２基板、稼働したプログラムのプログラムソースをビルドすると、案の定、ビルドエラーが発生しました。他のARM基板（LPC2388、LM3S8962）での開発でGNU GCCの開発環境（GCC　ver.3.4. ＝＞ ver.4.3 ）を組み直したのが原因だと思われます。
 　　今年のＦＭ３基板の準備として、ＧＮＵ　ＧＣＣの開発環境の組み直しを行いました。 　　

　１．ＧＮＵ　ＧＣＣ　開発環境について
　　◎ＧＣＣは、ＡＲＭ対応版を整備する。
　　　　ARM7TDMI、Cortex-M3、、、、各MCUコア共通
　　◎コードセットはＴｈｕｍｂ
　　　　GNU GCC はThumb-2に非対応　GCC　Vre4.6.3のインストールで　Thumb-2のコードセットがインストールされることを秘かに期待していたのですが残念、、、、Thumb-2は2003年の発表で、そろそろGNU GCCでThumb-2の対応があっても良いのではと思います。
　　　　Interface編集部、ARM社、富士通、、、、どこでも良いから、GNU　GCCのThumb-2対応版をリリースしてほしいものです。　　

　　◎FPU （Floating Poing Unit; 浮動小数点演算ユニット）無しで整備する。
　　　　GNU　GCCでビルドすると。「…m-elf/4.6.3/thumb/lib**.a(_******.o) uses hardware FP, whereas main uses software FP」のビルドエラー発生　安直にコンパイルオプション -mhard-float を付加、これはCortex-M3ではＮＧ。
　　　　そこで、binutils、gcc、newlibでconfigureオプション --with-float=soft を指定して再インストールしました。 　　　

２．ＧＮＵ　ＧＣＣ(Vre4.6.3)　開発環境整備　手順
　　１）Ｃｙｇｗｉｎのインストール
　　　　　gccに加え、binutils、(libiconv)等のパッケージをインストールする。
　　　　　※出来るだけGNU　GCCの開発環境（Cygwin上で動くソフトウエアを開発する環境）を整えてしまう。
　　２）ｇｃｃビルド準備（　１）の補足　）
　　　　ｇｃｃビルド用に以下のパッケージをインストールする。
　　　①gmpのインストール
　　　②mpfrのインストール
　　　③mpcのインストール
　　　④libiconvのインストール
　　　　※今回はCygwinのインストールでは組み込まず、ここでインストール
　　３）ｇｃｃビルド
　　　ここでビルドするｇｃｃは、Cygwin上で稼働し、ARM　MCUで動くソフトウエアを出力する。
　　　①binutilsのインストール
　　　　binutils ver.2.22ではインストール失敗（初回）、ver.2.21.1で成功
　　　　一旦GNU　GCCをインストール後再度　ver.2.22をインストールで成功
　　　②gccのインストール
　　　③newlibのインストール
　　　　　　　　newlib ver.1.20.0ではインストール失敗（初回）、ver.1.18.0で成功
　　　　その後、ver.1.19.0をインストール　成功
　　　　その後、ver.1.20.0をインストール　成功
　　　③gccのインストール
　　　　　configureでオプション　--with-newlib　を追加して再インストール 　　　 　　　　

※ST32F103　LCD出力プログラム

メモ
　※configureオプション　--with-float=
 　　　--with-float=soft 浮動小数点演算をライブラリを使って実行
 　　　--with-float=hard　浮動小数点演算をFPUを使って実行
　※Cortex－M3では　Thumb　の一部の命令がサポートされていない。コンパイル　オプション　-mcpu=cortex-m3 指定がこの問題に対応してくれると良いのですが。後々手こずることになりそうです。

MSP４３０ 温度計

Texas Instruments MSP430 を使って温度計を作成しました。


LaunchPadで実装されているデモプログラムに手を入ただけのものですが、結構よい暇潰しになりました。
１年前は、デモプログラムの通信機能を中心に色々試してみましたが、今回はADCについて機能を検証しました。

１．ADC10コンフィグレーション
　１）入力レンジの設定
　　　・GND～Vcc　　０V～３．３V
　　　・GND～Vref　　０V～（1.5V or 2.5V）　※デモプログラム設定　
　　　・その他
　２）チャネル　選択　
　　　・A0～A7
　　　・Temperature Sensor　　　　※デモプログラム設定
　３）参照電圧（Vref）選択　Reference-generator voltage
　　　・1.5V　　　　　　　　　　　※デフォルト
　　　・2.5V
　４）参照電圧生成　Reference-generator
　５）サンプリング周期設定　Sample and hold time
　　　64xADC10CLKs　
　６）割り込み許可　Interrupt enable
　７）ADC　ON

２．ADC分解能
　ADC分解能　＝　1500mv　÷　1024（10bit）　＝　1.4648mv/div

３．温度計算（内蔵温度センサ）
　　　MSP430G2x52に内蔵された温度センサを利用した温度計
　　　（ADC10　チャネル選択で温度センサ指定）
　　　・温度センサ仕様　　3.55mV/℃

　　　ADC値（１単位）あたりの温度=　1.4648mv/div　÷　3.55mV/℃　＝　0.41263℃

　　　０℃でのADC値　＝　673

　　　計測温度　＝　（ADC値　－　673）　×　0.41263

４．温度計算（外装温度センサ　LM61BIZ）
　　ADC10のチャネル　A0に　温度センサを繋げた温度計
　　　・温度センサ仕様　０℃での出力電圧　600mV、　　10mV/℃

　　　ADC値（１単位）あたりの温度. = 0.14648 ℃/div.

　　　0℃でのADC値　＝　600mV÷1.46484375mv/div　＝　409.6

　　　計測温度（℃）＝（ADC１０の出力値　－　409.6）×0.14648

５．その他

　ADCの出力値はサンプリング毎に結構ぶれるので、サンプルプログラムでは８回のサンプリングの移動平均をとり、この値から温度計算を行っています。

　今回の温度表示は、MSP430内蔵温度センサと外装温度センサでは、最大で１．５℃のずれがありました。また、部屋にあった寒暖計とも２～５℃ずれていました。