ColdFire V1 のバス周波数を目で確認する

命令実行時間を測定するために、アセンブラでソフトウェア・ループを組み、 LEDを点滅させてみました。

#include  /* for EnableInterrupts macro */
#include "derivative.h" /* include peripheral declarations */

プログラムは、全部main関数に押し込んであります。

void main(void) {

犬のおまわりさん(COP)を黙らせるためには、HCS08同様にSOPT1レジスタを設定します。 このあたりの勝手は、HCS08と同じなので、今までの経験が役立ちます。

  SOPT1
  = 0b01010111;
//    |||| ||+--- RSTPE=1  Enable RST port
//    |||| |+---- BKGDPE=1 Enable BKGD port  
//    |||| +----- RSTOPE=1 Enable RSTO port
//    |||+------- WAITE=1  Enable WAIT
//    ||+-------- STOPE=0  Disable STOP
//    |+--------- COPT=1   Disable COP
//    +---------- COPE=0   Disable COP

バスクロック周波数を設定する方法もHCS08同様です。 QE128は、DRSというレジスタが追加されて、Digitally Controlled Oscillator (DCO)の 出力周波数倍率が変更できるようになっています。 ここでは、 内部参照クロックを31.25kHzに設定し、 DCO出力を内部参照クロックの1536倍、すなわち48MHzに設定します。 バス・クロック周波数は、その半分の24MHzになるはずです。

  // Configure ICS
  ICSC2_BDIV      = 0;  // BDIV 1/1
  ICSSC_DRST_DRS  = 2;  // FLL x1536

LEDを点灯させるために、RGPIOという新モジュールを使います。 ここで使用するポートは、RGPIO8(PTC0)のみです。 RGPIOを出力としてイネーブルします。

  // Configure RGPIO8=PTC0 as output
  RGPIO_DIR_DIR8 = 1;
  RGPIO_ENB_ENB8 = 1;

処理本体では、時間稼ぎループをアセンブラで記述しています。 ループ回数は、4,000,000回です。 MCF51QE128のリファレンス・マニュアルによれば、ループ一回で3バス・クロック要するので、 時間稼ぎ部分で12,000,000バスサイクルを消費するはずです。 バス周波数を24MHzに設定すると、0.5秒に相当します。 nopについては、のちほど。

  
  for(;;) {
    __asm {
      move.l  #4000000,d0
//      nop
      L1:
      subq    #1,d0        //  1(0/0)
      bne     L1           //  2(0/0) backward taken
    }

時間稼ぎが終わったら、RGPIOの出力を反転させます。 0.5秒毎に反転されるので、１秒周期でLEDが点滅します。

    // Toggle RGPIO10
    RGPIO_TOG = RGPIO_TOG_TOG8_MASK;
  } /* loop forever */
  /* please make sure that you never leave main */
}

これで、１秒周期でLEDが点滅するはずです。 ところが、実際の点滅周期は、2/3秒になってしまいました。 なぜなんだろう。

ループの回数を間違えることはないと思われるので、 ループ当たりのバス・サイクル数が2サイクルになったと推測しました。

色々とやり直した結果、ラベル"L1"のアドレスが、"0-modulo-4"だった場合は、 ループ当たり2バス・サイクルを消費し、 "2-modulo-4"の場合は、3サイクルを消費するらしいことがわかりました。 nopをコメントからはずすと、結果が異なってきます。 えっ？リファレンス・マニュアルが違うの？それとも、シリコン？

まさに、パイプラインのなせる業。 インライン・アセンブラは、".align 4"を入れることが出来ないらしいので、 こういった使い方をする際には、要注意です。

RGPIOを使った理由

RGPIOというのは、簡単に16本のポートの操作を行うありがたい仕掛けなのですが、 これを使ったのには理由があります。 この解に至るまでにHCS08で良く使われる以下のような構文を試してみました。

• PTCD_PTCD0 = !PTCD_PTCD0;
• PTCD_PTCD0 = ~PTCD_PTCD0;
• PTCD ^= PTCD_PTCD0_MASK;

ところが、こいつらが見るに耐えない冗長なコードを出力してしまったので、 RGPIOの登場となったしだいです。 どんな、冗長なコードができたかは、ぜひ、ご自身でお試しください。

コメント 1

> 犬のおまわりさん(COP)を黙らせるためには、HCS08同様に
> SOPT1レジスタを設定します。このあたりの勝手は、HCS08と
> 同じなので、今までの経験が役立ちます。

TPMもHCS08の経験がそのまま、と言うか処理そのものを流用できるので、HCS08からの移行組みは楽できますね。

うん、コントローラコンティナムだ！。
by hamayan (2008-01-18 06:59)