TOPPERSプロジェクト／JSPカーネル

TOPPERS/JSPカーネルとは

TOPPERS/JSPカーネルは、μITRON4.0仕様に準拠したリアルタイムカーネルで、TOPPERSプロジェクトの最初の開発成果です。 JSP（Just Standard Profile）の名前が示す通り、μITRON4.0仕様のスタンダードプロファイル規定に従って実装されています。

JSPカーネルの最新リリースはこちらからダウンロードできます。

JSPカーネルの主な特長は次の通りです。

読みやすく改造しやすいソースコード

研究・教育への利用を想定して開発したことから、ソースコードの読みやすさや改造しやすさに重点を置いて実装しました。ただし、安易な読みやすさを追求して、効率の悪い平易なアルゴリズムを採用することはしていません。むしろ、タイムイベントの管理にヒープ構造を用いるなど、複雑であっても効率的なアルゴリズムは積極的に採用しています。

他のターゲットへのポーティングが容易な構造

カーネルのできる限り多くの部分をC言語で記述する、ターゲット独立部とターゲット依存部を明確に分離するなど、他のターゲットプロセッサやシステムへのポーティングが容易な構造となっています。実際、ターゲットプロセッサのアーキテクチャを熟知していれば、3日程度でポーティングできたという報告もあります。

高い実行性能と小さいRAM使用量

大部分がC言語で記述されているカーネルとしては、高い実行性能と小さい RAM使用量を実現しました。

Linux上およびWindows上でのシミュレーション環境

JSPカーネルを、Linux上およびWindows上の動作させるためのシミュレーション環境を用意しています。これらのシミュレーション環境は、Linuxおよび Windowsの一つのプロセスの中で複数のタスクを切り替えて動作させるもので、組込みシステムのプロトタイプ開発やロジックレベルでの検証、リアルタイム OSの学習用途などに最適なものです。

開発環境まで含めてフリーソフトウェアのみで構築可能

TOPPERS/JSPカーネルは、GCCなどのGNU開発環境を標準のソフトウェア開発環境としています。そのためユーザは、カーネル本体のみならず開発環境もフリーで入手し、システム開発をおこなうことが可能です。

既知の問題

開発環境のバージョン（C++ライブラリの振舞い）によって，cfgが終了しなくなる不具合が報告されています。原因や修正方法について，以下のページに情報がありますので，参考にしてください。
http://bfin.sakura.ne.jp/?p=213
http://www.toppers.jp/TOPPERS-USERS-mailman/2012-June/003802.html
http://www.toppers.jp/ETROBO-ML/2014-December/000023.html

ターゲットシステム

JSPカーネルは、リリース1.4.3の時点で、以下のターゲットプロセッサ／ターゲットシステムをサポートしています。リリース1.4.4以降は、配布キットのタイプにより対応ターゲットが異なります。詳細は、配布キットに含まれる文書をご参照ください。

最新のJSPカーネルには含まれていないターゲット依存部は、こちらにあります。

ディレクトリ名		開発環境
	プロセッサ（型番）	システム（メーカ名）
m68k		GNU開発環境
	M68040（MC68LC040）	DVE-68K/40（電産）
sh1		GNU開発環境
	SH1（SH7032）	KZ-SH1-01（京都マイクロコンピュータ） ※ RISC評価キットSH-1（CQ出版）でも動作
	SH1（SH7034）	μITRON搭載SH1CPUボード（(株)中央製作所）
sh2		GNU開発環境
	SH2（SH7145）	AP_SH2F_6A（アルファプロジェクト）
	SH2(SH7615)	HSB7615IT （北斗電子）
sh3		GNU開発環境
	SH3（SH7709A）	MS7709ASE01 （日立超LSIシステムズ）
	SH3（SH7729R）	MS7729RSE01 （日立超LSIシステムズ）
	SH3（SH7727）	MS7727CP01 （日立超LSIシステムズ）
	SH4（SH7750）	MS7750SE01 （日立超LSIシステムズ）
sh3-ghs		GHS開発環境
	SH3（SH7709A）	MS7709ASE01 （日立超LSIシステムズ）
	SH3（SH7727）	MS7727CP01 （日立超LSIシステムズ）
h8		GNU開発環境
	H8（H8/3052F）	AKI-H8/3052F（秋月電子通商）
	H8（H8/3069F）	AKI-H8/3069F（秋月電子通商）
h8-renesas		Renesas社の開発環境
	H8（HSB8F3048BF25）	H8/3048F-ONEスタータキット（(株)北斗電子）
h8s-renesas		Renesas社の開発環境
	H8S（2339F）	MiNET-H8S/2339F（ミスポ）
armv4		GNU開発環境
	ARM9 （ARM922T）	KZ-ARM9EXPCI-01（京都マイクロコンピュータ）
	ARM9（ARM926EJ-S）	AZ9360MB（YDK）
armv4-ghs		GHS開発環境
	ARM9（ARM920T）	Integrator/AP+CM920T（ARM）
	ARM9E（ARM966E-S）	Integrator/AP+CM966E-S（ARM）
m32r		GNU開発環境
	M32R（M32102S6FP）	M3A-2131G50（三菱電機）
	M32R（M32102S6FP）	M3A-ZA36（三菱電機）
m32c-renesas		Renesas社の開発環境
	M32C	OAKS32（オークス電子）
microblaze		GNU開発環境
	MicroBlaze	MIREF（YDK）
	MicroBlaze	MIRE_MULTI3000（YDK）
	MicroBlaze	MultiMedia Board（Xilinx）
	MicroBlaze	Suzaku（アットマークテクノ）
tms320c54x		TI社の開発環境
	TMS320C54x（TSM320C5402）	TMS320VC5402 DSK（TI）
xstormy16		GNU開発環境
	xstormy16	三洋マイコン開発ツール（三洋半導体）
m16c-renesas		Renesas社の開発環境
	M16C（M30620FCAFP-CPU）	OASKS16（オークス電子）
	M16C（M30262F8FG-CPU）	OAKS16-MINI（オークス電子）
s1c33		GNU開発環境
	SC33	DMT33209（EPSON）
	SC33	LUXUN2（EPSON）
s1c33-gnu33		GNU33開発環境
	SC33	DMT33209（EPSON）
	SC33	LUXUN2（EPSON）
nios2		GNU開発環境
	Nios2	NiosII Development Board（アルテラ）
v850		GNU開発環境
	V850	TK-850/KJ1+（Application Corp.）
	V850	TK-850/SG2（Application Corp.）
tlcs900		東芝セミコンダクタ社の開発環境（TOSHIBA IDE）
	TMP91CY22-CPU	Zup-F16拡張ボード（タマデン工業(株)）

以下のターゲットは、以前のバージョン（1.4.1）のコードからアップデートされておらず、動作確認を行っていないため、1.4.2以降では、参考実装扱いとしています。

ディレクトリ名		開発環境
	プロセッサ（型番）	システム（メーカ名）
h8		GNU開発環境
	H8（H8/3048F）	AKI-H8/3048F（秋月電子通商）
	H8（H8/3069F）	NKEV-010H8（品川通信計装サービス）
h8s		GNU開発環境
	H8S（2350）	H8S/2350 評価ボード（ミスポ）
powerpc32		GNU開発環境
	PowerPC32（MPC860T）	TB6102S（タンバック）
mips3		GNU開発環境
	MIPS3（VR4131）	KZ-Vr4131PCI-01（京都マイクロコンピュータ）
	MIPS3（VR5500）	RTE-VR5500-CB(64)（マイダス・ラボ）

TOPPERS/JSPカーネルリリース1.3でサポートしているターゲットプロセッサおよびターゲットシステムは以下の通りです。

ターゲットプロセッサ	ターゲットシステム
M68040（MC68LC040）	DVE-68K/40（電産）
SH3（SH7709A）	SH-CARD CARD-E09A（セイコーエプソン）
SH3（SH7709A）	MS7709ASE01（日立超LSIシステムズ）
SH3（SH7709）	MU-200-RSH3（三菱電機マイコン機器ソフトウエア）
SH3（SH7708）	DVE-SH7700（電産）
SH4（SH7750）	CQ RISC評価キット/SH-4（CQ出版）
SH1（SH7032）	KZ-SH1-01（京都マイクロコンピュータ） ※ RISC評価キットSH-1（CQ出版）でも動作
SH1（SH7032）	SH1/CPUB（常盤商行）
H8（H8/3048F）	AKI-H8/3048F（秋月電子通商）
H8（H8/3067F）	AKI-H8/3067F（秋月電子通商）
H8S（H8S/2350）	MISPO H8S/2350 EVA（ミスポ）
ARM7TDMI（KS32C50100）	Evaluator-7T（ARM）
V850（μPD703107）	RTE-V850E/MA1-CB（マイダス・ラボ）
M32R（M32102S6FP）	M3A-2131G50（三菱電機）
MicroBlaze	Insight VirtexII V2MB1000（MEMEC）
TMS320C54x（TSM320C5402）	TMS320VC5402 DSK（TI）
i386	PC/AT互換機

TOPPERS/JSPカーネルRelease 1.4.3対応
Lattice製LatticeMico32依存部パッケージ

本パッケージは、TOPPERS/JSPカーネルに対応したLattice製LatticeMico32依存部です。TOPPERS/JSPカーネルRelease 1.4.3に本パッケージに含まれるファイルをマージすることで、下記ターゲットボードにてTOPPERS/JSPカーネルを動作させることができます。

Lattice社製Lattice ECP2 LatticeMico32/DSP 開発ボード（FPGA LatticeECP2-50 搭載）

LatticeMico32依存部パッケージ
（最終更新：2008年3月16日）

シミュレーション環境

JSPカーネルのシミュレーション環境として、Linux上で動作する環境と Windows上で動作する環境を用意しています。これらのシミュレーション環境は、Linux および Windows の一つのプロセスの中で複数のタスクを切り替えて動作させるもので、スレッドライブラリとして使うこともできます。

また、以下のプロセッサでは、GNUで提供されるプログラムやメーカーが提供する開発ツール環境を用いることで、組込み用マイコンの動作をパソコン上でシミュレーションすることができ、評価用ボード等を用意することなく、JSP カーネルを動作させることができます。各シミュレーションツールについては、 JSPカーネルリリースパッケージに含まれるドキュメントを参照してください。

プロセッサ	シミュレーションツール
Xstormy16	三洋マイコン開発ツール

開発環境

TOPPERS/JSPカーネルは、GCCなどのGNU開発環境を標準のソフトウェア開発環境としています。インライン関数やインラインアセンブラ機能など、GCCの拡張機能を用いている部分があります。ただし、GNU開発環境がサポートしていないターゲットプロセッサなどに対しては、他の種類のコンパイラを用いています。例えば、Windows上のシミュレーション環境には、Visual C++を用いています。

GCCへのパッチ

JSPカーネル1.4で、C++バインディングを使用する場合、パッチが必要となります。以下は、Cygwin上でGCC 3.2.3のmake時に発生する障害を回避するためのパッチです。

gcc-3.2.3_fixinc_gnu-regex.patch

以下は、GCCをTOPPERS/JSPカーネルに対応させるためのパッチです。

gcc-3.2.3_gthr-toppers-1.patch

詳細は、JSPカーネルの配布キットに含まれるドキュメントや、ユーザズメーリングリストでの回答をご覧ください。

GNU開発環境

GNU開発環境の中で、具体的には、BINUTILS、GCC-CORE、GDBが必要です。また、アプリケーションプログラムで標準ライブラリを必要とする場合には、NEWLIB を用いることができます。開発環境を Windows上に構築する場合には、Cygwin が必要です。これらのソースコードは、以下からダウンロードすることができます。

GNU開発環境:
GNUプロジェクト、 Ring Server

NEWLIB:

Red Hat

Cygwin:

Red Hat、 Ring Server

Cygwin用のSHのBINUTILS,GCC-CORE,GDBのバイナリが、以下にあります。 /usr/local/で展開して、/usr/local/sh/binにパスを通して使用してください。

開発環境バイナリパッケージ（SH、Cygwin）

ホストマシンとターゲットシステムをシリアルインタフェースで接続し、GDB （GNUデバッガ）を用いてリモートデバッグを行う場合には、ターゲットシステム上にスタブと呼ばれるプログラムが必要です。TOPPERS/JSPカーネルと一緒に使えるように改造したスタブのソースプログラムは、以下にあります。

	SH3用スタブ（約30KB）
	68040用スタブ（約24KB）

H8 用簡易モニタ

以下では、H8 用簡易モニタを配布しています。（株）ルネサステクノロジー製 H8 のフラッシュ ROM の書込み回数には制限があるため、デバッグ用モジュールをフラッシュ ROM に書込んでデバックするのは、あまりよい方法ではありません。この H8 簡易モニタは、デバッグ用モジュールを RAM にロードして実行するためのプログラムです。

フラッシュ ROM には、この H8 簡易モニタをは書込んでおき、デバッグ用モジュールを H8 の内蔵 RAM、または外部に増設した RAM にロードし、デバッグを行いますので、H8 のフラッシュ ROM の書込み回数制限の問題を回避することができます。

H8 用簡易モニタの概要を以下に示します。

ターゲットシステムは、（株）秋月電子通商製の AKI-H8/3048F、3052F、 3068F、3069F です。
H8 用 TOPPERS/JSP カーネルに対応しており、 H8 用 TOPPERS/JSP カーネルを組込んだデバッグモジュールを RAM にロードし実行することができます。
H8 の内蔵 RAM に仮想割込みベクタを設定可能で、H8/3048F 用は（株）秋月電子通商製のモニタ・デバッガと互換性があります。
メモリの内容を表示・変更する機能があります。

H8用簡易モニタ（72KB）

その他のターゲットシステム

宮城県産業技術総合センターでは、CQ出版RISC評価キットSH-1に付属するデバッガに対応したバージョンを、こちらから配付しています。

Solution Engine MS7751RSE01

(有)スペースソフトが、(株)日立超LSIシステムズ製Solution Engine MS7751RSE01へ移植されました。移植手順の紹介とカーネルの配布をこちらから行っています。

Blackfin

酔漢さんが、Analog Devices社のDSPであるBlackfinへ移植されました。この件に関するページが、こちらにあります。移植したシステムに関する文書もこのページから辿ることができます。また、このページでは、JSPカーネルのターゲット依存部の解析メモも公開されています。

Xtensa

(株)ソフィアシステムズが、テンシリカ(株)のプロセッサXtensaへの移植とサポートを行っています。

その他のシミュレーション環境

Plamo Linux

岸田昌巳さんが、i386 Plamo Linux 2.1 でコンパイル・実行するために必要だった修正について報告されたメールが、こちらにあります。

PPCのLinux

やまぐちたかゆきさんが、Linuxのシミュレーション環境をPPCのLinux で構築されました。若干問題はあるようですが、基本的には使えるとのことです。この件に関するメールが、こちらとこちらにあります。

Free BSD

船田悟史さんが、FreeBSDのLinuxエミュレータ上で動かされた際のログがこちらにあります。

Cygwin

ma2takさんが、Linuxのシミュレーション環境をCygwinで動作するようにされました。動作は不安定ということです。この件に関するメールが、こちらにあります。

開発スタッフ

TOPPERSプロジェクトのメンバとして、TOPPERS/JSPカーネルの開発に参加している開発スタッフは次の通りです（所属は参加した時点のもの）。

名前	所属	時期	担当
高田広章	豊橋技術科学大学情報工学系（現在、名古屋大学情報科学研究科）	2000年〜	JSPカーネル本体, M68040
若林隆行	豊橋技術科学大学情報工学系	2000年〜	Windowsシミュレーション環境，コンフィギュレータ, V850(JSPカーネル1.3), M32R
本田晋也	豊橋技術科学大学情報工学系（現在、名古屋大学情報科学研究科）	2000年〜	SH3, SH4, ARMV4, MicroBlaze, Nios2 Linuxシミュレーション環境
今井和彦	宮城県産業技術総合センター	2000年〜	SH1,PowerPC
阿部司	苫小牧工業高等専門学校情報工学科	2001年〜	H8
邑中雅樹	(資)もなみソフトウェア	2001年〜	i386
西山零士	豊橋技術科学大学情報工学系	2001年〜 2004年	TMS32054x
-	宮城県産業技術総合センター	2002年〜	H8S
松川竜彦	三洋半導体(株)	2003年〜	Xstormy16
-	宮城県産業技術総合センター	2003年〜	MIPS3
-	(株)ヴィッツ	2006年〜	TLCS900

※ 開発スタッフの名前は、掲載を了承された方のみ記載しています。

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