WSLで「12ステップで作る組み込みOS自作入門」の環境構築をしてHello World!してみる

暇なので積読していた「12ステップで作る組み込みOS自作入門」に手を出してみました。
書籍に紹介されていたwindowsでの開発環境ではCygwinの使用が推奨されていましたが、今はWSLがあるのでこれを使ってみようと思いました。
WSLはおろかLinux自体まともに使ったことがなかったので、環境構築に丸一日かかった…

モノの準備

とりあえず、自分の環境の紹介から。

• デスクトップPC(Win10pro 1903 64bitに WSLでUbuntu 18.04.4LTS導入済み)
  

次にマイコン関連

• 12ステップで作る組み込みOS自作入門
• H8/3069F マイコンボード
• スイッチングＡＣアダプター　５Ｖ２Ａ
• ＵＳＢシリアル変換ケーブル

ボードのシリアルポートとケーブルを固定する金属部分が、邪魔で接続できないので外しました。



私は、問題なく書き込みできましたが、公式ページでは延長ケーブルを買って、ねじ止めして接続することが推奨されています。

• 公式ページ-シリアルコネクタのねじについて
• RS-232C延長ケーブル
  

環境構築

WSL導入済みという前提のもとで書きます。
折角、ネイティブLinuxではなくWSLを使うので、ファイル編集とシリアル通信テストはWindows側から行ってみます。
エディタはVSCode、シリアル通信テスタはSeristerを使用します。

• 補足
  VSCodeは「右クリックでvscodeを開く」を有効にしておくことをお勧めします。
  • Windowsの右クリックメニューに「VSCodeで開く」を追加する
    

一応、自分が構築したディレクトリ構造を記します。(gccなどのコンパイラとコードはディレクトリ分けてもいいかも)

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home
|---user
|   |---12step
|       |---src
|           |---binutils-2.19.1
|           |---gcc-3.4.6
|           |---kz_h8write-v0.2.1
|           |---01 (以下書籍のコード)
|           |---02
|           |---

今回、gcc、binutilsのconfigureスクリプト実行時に、ファイル場所を指定しません。その場合、h8マイコンのツール類(h8300-elf-hoge)は、make install時に以下にインストールされます。

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Ubuntu
|---bin
|---boot
|---dev
|---etc
|---home
|   |---user
|       |---12step
|           |---src
|---usr
|   |---local
|       |---bin
|           |---h8300-elf-gcc
|           |---h8300-elf-as
|           |---
|           |---

binutils

初めにbinutilsを導入します。

バージョンは2.19.1を選択。最新のバージョン入れたらビルド時エラーはいたので書籍に掲載されているバージョンをお勧めします。

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$ cd ~/ 
$ mkdir 12step     
$ cd 12step
$ mkdir src
$ cd src 
$ wget http://core.ring.gr.jp/pub/GNU/binutils/binutils-2.19.1.tar.gz
$ tar zxvf binutils-2.19.1.tar.gz
$ cd binutils-2.19.1
$ mkdir build
$ cd build
$ ../configure --target=h8300-elf --disable-nls --disable-werror
$ make
$ sudo make install

• 補足
  makeコマンドを打つとき、オプション-j 5(数字はcpuのコア数+1?)をつけるとビルドを高速化出来ます。実行時間が早くなるのでお勧めです。
  • makeの並列オプションは何を指定するべきか

gcc

次にgccを導入します。
バージョンは3.4.6を選択。こちらも書籍と同じバージョンをお勧めします。

今回、64bit環境ですので、パッチの適応が必要です。

• 64ビットマシンの利用について

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$ cd ~/12step/src
$ wget http://core.ring.gr.jp/pub/GNU/gcc/gcc-3.4.6/gcc-3.4.6.tar.gz
$ tar zxvf gcc-3.4.6.tar.gz
$ cd gcc-3.4.6
$ vi gcc/collect2.c /* 本で解説されている修正を行う */
$ wget http://kozos.jp/books/makeos/patch-gcc-3.4.6-x64-h8300.txt
$ patch -p0 < patch-gcc-3.4.6-x64-h8300.txt /* 64bit環境用のパッチを適用 */
$ mkdir build
$ cd build
$ ../configure --target=h8300-elf --disable-nls --disable-threads --disable-shared --enable-languages=c --disable-werror
$ make -j 5
$ sudo make install

kz_h8write

シリアル通信でH8/3069FのフラッシュROMに書き込みを行うツールです。h8writeの改良版とのことでこちらを使用します。

• H8/3069F writer for KOZOS (kz_h8write)
  zip形式での配布のため上記サイトからだとwgetコマンドが使えません。試してみたところhtmlがダウンロードされてしまいました。
  そこで、Windows側でブラウザからkz_h8write-v0.2.1.zipをダウンロードし、解凍、エクスプローラーを開きWSLの該当ディレクトリにコピーします。
  
  コピー出来たら以下のようにコマンドを打ちます。

  1 2	$ cd ~/12step/src/kz_h8write-v0.2.1/PackageFiles/src $ make

  kz_h8write というバイナリがビルドされブートローダーが生成されます。
  これは書き込み時に、プロジェクトのMakefileから直接参照させるのでmake installする必要はないです。
  
  とりあえず、環境構築は出来ました。
  次にHello World!してみます。
  
  

Hello World!

まず、公式サイトからソースコードをダウンロードします。

• 「12ステップで作る 組込みＯＳ自作入門」のソースコード

01というフォルダが、Hello World!のプロジェクトだと思います。
このフォルダを先ほどと同じように、エクスプローラーからWSLにアクセスして、作業ディレクトリにコピーします。

次に、プロジェクト内のMakefileを編集します。




16行目20行目を書き換えます。



16行目は上記のように書き換えればいいですが、20行目は、シリアルポート接続先なので、環境によって異なります。
Windows 10 のアップデートBuild 16176でWSLから直接シリアルポートを利用できるようになりました。

• Serial Support on the Windows Subsystem for Linux
  
  デバイスマネージャーからマイコンで使用しているシリアルポートを確認します。
  
  
  
  COM1なら/dev/ttyS1
  COM2なら/dev/ttyS2
  と指定します。
  
  上記の場合COM3なので/dev/ttyS3と指定します。
  
  後は書籍通り

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  $ cd ~/12step/src/01/bootload $ make $ make image $ make write

  と打てば書き込めると思います。書き込めない場合、マイコンのスイッチをチェックしてみてください。
  
  最後にseristerで監視してみようと思います。
  
  マイコンのスイッチを切り替えた後、書籍に書いてありますが、ボーレートを9600、バリティなし、バイトサイズ8、ストップビット1と設定します。
  ポート番号は先ほどデバイスマネージャーで確認したポート番号を入力してください。
  
  監視開始ボタンを押し、マイコンボードのリセットボタンを押すと以下のように、Hello World!が出力されると思います。
  
  
  
  

• 注意
  Seristerの監視をオンにしたままマイコンに書き込むとエラーが出るので、書き込む際にはSeristerの監視をオフにしましょう。