ねむいさんのぶろぐ

秋月発売記念！AVR64DD28を使ってみる！

あけましておめでとうございます。

今年は最初から災難続きでございますが、できることを精一杯頑張って
まいりましょう！！

今回は昨年末に秋月電子通商から販売されたAVR-DDシリーズの
最大容量品であるAVR64DD28の紹介をしていこうと思います。

AVR-DDシリーズはAVR-DBシリーズの小規模化したデバイスとなります。
DxCoreの品種比較表がわかりやすいです。またDBシリーズで存在した
エラッタがいくつか修正されているのも特徴です。

基本的な機能はAVR-DBを引き継いでいますのでAVR64DD28は現時点で
非常に使い勝手がよいAVRとなり、将来的にはATMega328Pを置き換えて
いくことでしょう。

●AVR64DD28のプログラムメモリ構成とrodataの取り扱いについて
AVR-Dxシリーズはデータ領域にプログラム領域の一部がマッピング
されており、LPM命令を使用しないでも通常のLD命令が使用可能な
領域が存在しております。

AVR64DD28においては64kByteあるプログラムメモリの後半32kByte分が
データ領域にデフォルトでマッピングされております。残念ながら
64KByte品では全領域とはならず半分の32kByte分となります。
32kByte以下の容量品では全領域がマッピングされております。

ちなみにNVMモジュールのCTRLBレジスタはデフォルトで後半32kByte分
のマッピング設定になっているため通常使いの場合は特に設定は
不要で後半32kByte分はデータ領域としてアクセスできるわけです。

が！

AVR128DA48とかAVR128DB28を使ったときにも同じ解説をしておりますが、
AVR64DD28というかAVR-Dxシリーズの64kByte以上のフラッシュ容量の
品種では何も考えないでビルドするとavr-gcc内にビルドインされた
デフォルトのリンカスクリプト(AVR64DD28ではavrxmega2.xn)を選択して
しまうため、上記のようなデータ領域のマッピングを意識しないメモリの
取り扱いをしてしまいます。
これでは旧AVR製品のように面倒なPROGMEMが必要となってしまいます。

ねむいさんは64KByte中後半32kByteをrodataとするような特別なリンカ
スクリプトを作成してPROGMEM使わなくてもSTM32みたいに普通にconstを
取り扱えるようにしてみました。
まぁAVRとしてはプログラム領域32kByteとrodata領域32kByteは十分すぎる
広さとなるでしょう～
プロジェクト中にもありますが一応私が作ったリンカスクリプト貼っておきます。

/* Script for -n */

/* Copyright (C) 2014-2023 Free Software Foundation, Inc.

   Copying and distribution of this script, with or without modification,

   are permitted in any medium without royalty provided the copyright

   notice and this notice are preserved.  */

OUTPUT_FORMAT("elf32-avr","elf32-avr","elf32-avr")

OUTPUT_ARCH(avr:102)

__TEXT_REGION_ORIGIN__ = DEFINED(__TEXT_REGION_ORIGIN__) ? __TEXT_REGION_ORIGIN__ : 0;

__DATA_REGION_ORIGIN__ = DEFINED(__DATA_REGION_ORIGIN__) ? __DATA_REGION_ORIGIN__ : 0x802000;

__TEXT_REGION_LENGTH__ = DEFINED(__TEXT_REGION_LENGTH__) ? __TEXT_REGION_LENGTH__ : 1024K;

__DATA_REGION_LENGTH__ = DEFINED(__DATA_REGION_LENGTH__) ? __DATA_REGION_LENGTH__ : 0xffa0;

__EEPROM_REGION_LENGTH__ = DEFINED(__EEPROM_REGION_LENGTH__) ? __EEPROM_REGION_LENGTH__ : 64K;

__FUSE_REGION_LENGTH__ = DEFINED(__FUSE_REGION_LENGTH__) ? __FUSE_REGION_LENGTH__ : 1K;

__LOCK_REGION_LENGTH__ = DEFINED(__LOCK_REGION_LENGTH__) ? __LOCK_REGION_LENGTH__ : 1K;

__SIGNATURE_REGION_LENGTH__ = DEFINED(__SIGNATURE_REGION_LENGTH__) ? __SIGNATURE_REGION_LENGTH__ : 1K;

__USER_SIGNATURE_REGION_LENGTH__ = DEFINED(__USER_SIGNATURE_REGION_LENGTH__) ? __USER_SIGNATURE_REGION_LENGTH__ : 1K;

__RODATA_PM_OFFSET__ = DEFINED(__RODATA_PM_OFFSET__) ? __RODATA_PM_OFFSET__ : 0x8000;

MEMORY

{

  text   (rx)   : ORIGIN = __TEXT_REGION_ORIGIN__, LENGTH = __TEXT_REGION_LENGTH__-32K

  rodata (rx)   : ORIGIN = __TEXT_REGION_LENGTH__-32K, LENGTH = 32K

  data   (rw!x) : ORIGIN = __DATA_REGION_ORIGIN__, LENGTH = __DATA_REGION_LENGTH__

  eeprom (rw!x) : ORIGIN = 0x810000, LENGTH = __EEPROM_REGION_LENGTH__

  fuse      (rw!x) : ORIGIN = 0x820000, LENGTH = __FUSE_REGION_LENGTH__

  lock      (rw!x) : ORIGIN = 0x830000, LENGTH = __LOCK_REGION_LENGTH__

  signature (rw!x) : ORIGIN = 0x840000, LENGTH = __SIGNATURE_REGION_LENGTH__

  user_signatures (rw!x) : ORIGIN = 0x850000, LENGTH = __USER_SIGNATURE_REGION_LENGTH__

}

SECTIONS

{

  /* Read-only sections, merged into text segment: */

  .hash          : { *(.hash)		}

  .dynsym        : { *(.dynsym)		}

  .dynstr        : { *(.dynstr)		}

  .gnu.version   : { *(.gnu.version)	}

  .gnu.version_d   : { *(.gnu.version_d)	}

  .gnu.version_r   : { *(.gnu.version_r)	}

  .rel.init      : { *(.rel.init)		}

  .rela.init     : { *(.rela.init)	}

  .rel.text      :

    {

      *(.rel.text)

      *(.rel.text.*)

      *(.rel.gnu.linkonce.t*)

    }

  .rela.text     :

    {

      *(.rela.text)

      *(.rela.text.*)

      *(.rela.gnu.linkonce.t*)

    }

  .rel.fini      : { *(.rel.fini)		}

  .rela.fini     : { *(.rela.fini)	}

  .rel.rodata    :

    {

      *(.rel.rodata)

      *(.rel.rodata.*)

      *(.rel.gnu.linkonce.r*)

    }

  .rela.rodata   :

    {

      *(.rela.rodata)

      *(.rela.rodata.*)

      *(.rela.gnu.linkonce.r*)

    }

  .rel.data      :

    {

      *(.rel.data)

      *(.rel.data.*)

      *(.rel.gnu.linkonce.d*)

    }

  .rela.data     :

    {

      *(.rela.data)

      *(.rela.data.*)

      *(.rela.gnu.linkonce.d*)

    }

  .rel.ctors     : { *(.rel.ctors)	}

  .rela.ctors    : { *(.rela.ctors)	}

  .rel.dtors     : { *(.rel.dtors)	}

  .rela.dtors    : { *(.rela.dtors)	}

  .rel.got       : { *(.rel.got)		}

  .rela.got      : { *(.rela.got)		}

  .rel.bss       : { *(.rel.bss)		}

  .rela.bss      : { *(.rela.bss)		}

  .rel.plt       : { *(.rel.plt)		}

  .rela.plt      : { *(.rela.plt)		}

  /* Internal text space or external memory.  */

  .text   :

  {

    *(.vectors)

    KEEP(*(.vectors))

    /* For data that needs to reside in the lower 64k of progmem.  */

    *(.progmem.gcc*)

    /* PR 13812: Placing the trampolines here gives a better chance

       that they will be in range of the code that uses them.  */

    . = ALIGN(2);

    __trampolines_start = . ;

    /* The jump trampolines for the 16-bit limited relocs will reside here.  */

    *(.trampolines)

    *(.trampolines*)

    __trampolines_end = . ;

    /* avr-libc expects these data to reside in lower 64K. */

    *libprintf_flt.a:*(.progmem.data)

    *libc.a:*(.progmem.data)

    *(.progmem.*)

    . = ALIGN(2);

    /* For code that needs to reside in the lower 128k progmem.  */

    *(.lowtext)

    *(.lowtext*)

     __ctors_start = . ;

     *(.ctors)

     __ctors_end = . ;

     __dtors_start = . ;

     *(.dtors)

     __dtors_end = . ;

    KEEP(SORT(*)(.ctors))

    KEEP(SORT(*)(.dtors))

    /* From this point on, we do not bother about whether the insns are

       below or above the 16 bits boundary.  */

    *(.init0)  /* Start here after reset.  */

    KEEP (*(.init0))

    *(.init1)

    KEEP (*(.init1))

    *(.init2)  /* Clear __zero_reg__, set up stack pointer.  */

    KEEP (*(.init2))

    *(.init3)

    KEEP (*(.init3))

    *(.init4)  /* Initialize data and BSS.  */

    KEEP (*(.init4))

    *(.init5)

    KEEP (*(.init5))

    *(.init6)  /* C++ constructors.  */

    KEEP (*(.init6))

    *(.init7)

    KEEP (*(.init7))

    *(.init8)

    KEEP (*(.init8))

    *(.init9)  /* Call main().  */

    KEEP (*(.init9))

    *(.text)

    . = ALIGN(2);

    *(.text.*)

    . = ALIGN(2);

    *(.fini9)  /* _exit() starts here.  */

    KEEP (*(.fini9))

    *(.fini8)

    KEEP (*(.fini8))

    *(.fini7)

    KEEP (*(.fini7))

    *(.fini6)  /* C++ destructors.  */

    KEEP (*(.fini6))

    *(.fini5)

    KEEP (*(.fini5))

    *(.fini4)

    KEEP (*(.fini4))

    *(.fini3)

    KEEP (*(.fini3))

    *(.fini2)

    KEEP (*(.fini2))

    *(.fini1)

    KEEP (*(.fini1))

    *(.fini0)  /* Infinite loop after program termination.  */

    KEEP (*(.fini0))

    /* For code that needs not to reside in the lower progmem.  */

    *(.hightext)

    *(.hightext*)

    *(.progmemx.*)

    . = ALIGN(2);

    /* For tablejump instruction arrays.  We do not relax

       JMP / CALL instructions within these sections.  */

    *(.jumptables)

    *(.jumptables*)

    _etext = . ;

  }  > text

  .data          :

  {

     PROVIDE (__data_start = .) ;

    *(.data)

     *(.data*)

    *(.gnu.linkonce.d*)

    . = ALIGN(2);

     _edata = . ;

     PROVIDE (__data_end = .) ;

  }  > data AT> text

  .bss  ADDR(.data) + SIZEOF (.data)   : AT (ADDR (.bss))

  {

     PROVIDE (__bss_start = .) ;

    *(.bss)

     *(.bss*)

     *(COMMON)

     PROVIDE (__bss_end = .) ;

  }  > data

   __data_load_start = LOADADDR(.data);

   __data_load_end = __data_load_start + SIZEOF(.data);

  /* Global data not cleared after reset.  */

  .noinit  ADDR(.bss) + SIZEOF (.bss)  :  AT (ADDR (.noinit))

  {

     PROVIDE (__noinit_start = .) ;

    *(.noinit .noinit.* .gnu.linkonce.n.*)

     PROVIDE (__noinit_end = .) ;

     _end = . ;

     PROVIDE (__heap_start = .) ;

  }  > data

  .rodata   :

  {

    *(.rodata)

     *(.rodata*)

    *(.gnu.linkonce.r*)

  }  > rodata

  .eeprom  :

  {

    /* See .data above...  */

    KEEP(*(.eeprom*))

     __eeprom_end = . ;

  }  > eeprom

  .fuse  :

  {

    KEEP(*(.fuse))

    KEEP(*(.lfuse))

    KEEP(*(.hfuse))

    KEEP(*(.efuse))

  }  > fuse

  .lock  :

  {

    KEEP(*(.lock*))

  }  > lock

  .signature  :

  {

    KEEP(*(.signature*))

  }  > signature

  .user_signatures  :

  {

    KEEP(*(.user_signatures*))

  }  > user_signatures

  /* Stabs debugging sections.  */

  .stab          0 : { *(.stab) }

  .stabstr       0 : { *(.stabstr) }

  .stab.excl     0 : { *(.stab.excl) }

  .stab.exclstr  0 : { *(.stab.exclstr) }

  .stab.index    0 : { *(.stab.index) }

  .stab.indexstr 0 : { *(.stab.indexstr) }

  .comment 0 : { *(.comment) }

  .gnu.build.attributes : { *(.gnu.build.attributes .gnu.build.attributes.*) }

  .note.gnu.build-id   : { *(.note.gnu.build-id) }

  /* DWARF debug sections.

     Symbols in the DWARF debugging sections are relative to the beginning

     of the section so we begin them at 0.  */

  /* DWARF 1.  */

  .debug          0 : { *(.debug) }

  .line           0 : { *(.line) }

  /* GNU DWARF 1 extensions.  */

  .debug_srcinfo  0 : { *(.debug_srcinfo) }

  .debug_sfnames  0 : { *(.debug_sfnames) }

  /* DWARF 1.1 and DWARF 2.  */

  .debug_aranges  0 : { *(.debug_aranges) }

  .debug_pubnames 0 : { *(.debug_pubnames) }

  /* DWARF 2.  */

  .debug_info     0 : { *(.debug_info .gnu.linkonce.wi.*) }

  .debug_abbrev   0 : { *(.debug_abbrev) }

  .debug_line     0 : { *(.debug_line .debug_line.* .debug_line_end) }

  .debug_frame    0 : { *(.debug_frame) }

  .debug_str      0 : { *(.debug_str) }

  .debug_loc      0 : { *(.debug_loc) }

  .debug_macinfo  0 : { *(.debug_macinfo) }

  /* SGI/MIPS DWARF 2 extensions.  */

  .debug_weaknames 0 : { *(.debug_weaknames) }

  .debug_funcnames 0 : { *(.debug_funcnames) }

  .debug_typenames 0 : { *(.debug_typenames) }

  .debug_varnames  0 : { *(.debug_varnames) }

  /* DWARF 3.  */

  .debug_pubtypes 0 : { *(.debug_pubtypes) }

  .debug_ranges   0 : { *(.debug_ranges) }

  /* DWARF 5.  */

  .debug_addr     0 : { *(.debug_addr) }

  .debug_line_str 0 : { *(.debug_line_str) }

  .debug_loclists 0 : { *(.debug_loclists) }

  .debug_macro    0 : { *(.debug_macro) }

  .debug_names    0 : { *(.debug_names) }

  .debug_rnglists 0 : { *(.debug_rnglists) }

  .debug_str_offsets 0 : { *(.debug_str_offsets) }

  .debug_sup      0 : { *(.debug_sup) }

}

これをLDFLAGSに食わせてやればこちらが優先されて上記のようにメモリが
配置される仕組みになっています。詳細は私のプロジェクト内makefileの
274行目あたりを参照してください。

ねむいさん式リンカスクリプト
dataセクションの使用領域が減りました。さらにrodata領域に
読み取り専用のデータが割り当てられています。

Memory region         Used Size  Region Size  %age Used

            text:        2796 B        32 KB      8.53%

          rodata:         144 B        32 KB      0.44%

            data:         144 B         8 KB      1.76%

          eeprom:          0 GB        256 B      0.00%

            fuse:          0 GB         16 B      0.00%

            lock:          0 GB         1 KB      0.00%

       signature:          0 GB         1 KB      0.00%

 user_signatures:          0 GB         1 KB      0.00%

一方デフォルトリンカスクリプトのメモリ使用領域は…
dataセクションに取られてしまい無駄にメモリ領域を圧迫してます。

Memory region         Used Size  Region Size  %age Used

            text:        2940 B        64 KB      4.49%

            data:         288 B         8 KB      3.52%

          eeprom:          0 GB        256 B      0.00%

            fuse:          0 GB         16 B      0.00%

            lock:          0 GB         1 KB      0.00%

       signature:          0 GB         1 KB      0.00%

 user_signatures:          0 GB         1 KB      0.00%

20240123追:
GCC14ではコンパイル時のスイッチでリマップに対応するようです！！！
こうご期待！！！
20240123追:

●AVR64DD28向けのバイナリをAVR-GCCでビルドする方法
数年前からお伝えしている通り、avr-gccでAVR64DD28とかの最新の品種を
ビルドするためには自分でオブジェクトとかデバイス定義ファイルを
追加してやる必要があります。今回はavr-gccの導入から改めて解説して
いこうと思います。64bit版Windows10環境下を想定しております。

1.Windows向けavr-gccを取得する
Zak's Electronics Blogの"AVR-GCC 13.2.0 for Windows"をダウンロード
します。GCCが最新の13.2.0となっておりますが特筆すべきはビルドイン
されたリンカスクリプトに"__DATA_REGION_ORIGIN__"が追加されるように
なったのですがこれめっちゃ重要な修正なので必ず13.2.0のバイナリを
使用するようにしてください！！

ねむいさんの環境ではARM開発環境に倣って下記ディレクトリに展開します。

C:¥Devz¥AVR¥avr-gcc

avr-gccディレクトリ内はこうなります。
またmakeの呼び出し方はARMとまったく共通なのでARMマイコンのビルド
環境構築法のCoreutilsの設定を参考にしてください。

2.MicrochipのサイトからDeviceFamilyPacks(DFP)を取得する
こっからがだいぶ面倒です。"Microchip Packs Repository"から
"Microchip AVR-Dx Series Device Support"をダウンロードします。
拡張子がatpackとなっていますが実態はzip圧縮ファイルです。
以下7zの使用を想定して進めていきます。

3.DFPからヘッダファイルとかデバイス定義ファイル抽出して追加
a.ヘッダファイルの追加
圧縮ファイル内の"¥include"に進みます。

"C:¥Devz¥AVR¥avr-gcc¥avr¥include"内にavrフォルダをコピーします。

b.device-specsの追加
圧縮ファイル内の"¥gcc¥dev¥avr64dd28"と進みます。

"C:¥Devz¥AVR¥avr-gcc¥lib¥gcc¥avr¥13.2.0"内にdevice-specsフォルダを
コピーします。

c.スタートアップファイルの追加

"C:¥Devz¥AVR¥avr-gcc¥avr¥lib"内にavrxmega2フォルダをコピーします。

あああめんどくさい…
とにかくこれで前準備が終わりました…

ほかの品種でもこの操作を行うことによって最新のAVRがビルドできます。

それでは改めてねむいさんのプロジェクトの上記の部分をavr64dd28にして
ビルドします。

ちゃんと設定ができていたらビルドが始まり…

すぐ終わった…

書き込みはavrdudeを使用します。
書き込み方法はこちらのserialUPDIの記事を参考に…

プログラムはAVR128DA/DBと共通でデバイスの固有シリアル番号を表示
した後1秒ごとにチップ温度をUARTで送出するものです。
ADCとUART(ノンブロッキング)を使用しております。
チップ単体でできる基本的なことを網羅しております。

今回もぐだぐだとした内容になってしまいましたが、ねむいさんの
ぶろぐを見てる人はねむいさんより技術力が高い方ばっかりなので
多分理解してくれて大丈夫だと思います…

そんなわけでこんな感じで精いっぱいがむばっていこうと思います…!

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秋月発売記念！AVR64DD28を使ってみる！

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