RL78コンパイラコーステキスト、2013年5月22日Rev.1.06版の要旨、最後の3回目は、コンパイラ設定です。

コンパイラは、ユーザ記述ソースからロードモジュールを作成します。この時、使用するマイコンに応じて、いろいろなコンパイル・オプションの設定が必要になります。このオプション設定がまずいと、「良いモジュール」ができないからです。もう1つ記述時に重要なことは、ソースプログラムの書き方です。

コンパイラ設定の要旨

本対象マイコンでは、コンパイル・オプションのメモリ・モデルを、「スモール・モデルに設定」することが必要です。デフォルトが、ミディアム。モデルになっているからです。

CubeSuite+は、良いモジュールを作るために9個のコンパイル・オプションを組合せて、標準、サイズ優先、速度優先、詳細設定、いいえの5種類の作成方法（最適化）を予め用意しています。オプションと最適化の関係は、以下になります（テキストの抜粋表に追記）。

コンパイル・オプション設定		最適化の種類
		標準	サイズ優先	速度優先	詳細設定	いいえ
1	演算式の実行順序入替え	○	○	○	△	×
2	自動変数をレジスタまたはsaddr領域に割当	○	○	○	△	×
3	レジスタ変数をレジスタに加えsaddr領域に割当	×	×	×	△	×
4	char演算の符号拡張なし	○	○	○	△	×
5	char型をunsigned charとみなす	×	×	×	△	×
6	分岐命令を最適化	○	○	○	△	×
7	定型コードをライブラリに置換え	○	◎	×	△	×
8	相対分岐でswitch分岐テーブル生成	×	×	×	△	×
9	デバックに適した最適化	×	×	×	△	×

◎：強力に実施、○：実施、×：実施なし、△：カスタム（自由設定）

最も標準的なオプション設定の組合せが「標準」で、デフォルトになっています。サイズと速度ともに効果がある1、2、4、6オプションなどは、○：実施に設定です。「標準」、「サイズ優先」と「速度優先」の差は、オプション7の定型コードをライブラリに置換えるか否かのみです。つまり、「標準」でかなり最適なモジュール作成ができていて、さらにモジュールサイズを圧縮するなら「サイズ優先」、速度を上げるなら「速度優先」に変更すれば良いことが判ります。

「詳細設定」は、全オプションを自由に設定するモードで、この時のみ9個のコンパイル・オプションが画面表示されます。他の最適化の時は、個々のコンパイル・オプションは表示されません。「詳細設定」ではオプション設定が自由ですので、各オプションの差分評価などの用途と思われますが、サイズ大で速度も遅いモジュールが生成されたりもしますので、使うことはないでしょう。また、「いいえ」は、全オプションを設定しないモードで、これも使わないでしょう。

結局、最適化は、デフォルトの「標準」のままで良く、どうしてもサイズや速度を改善したい時は、「サイズ優先」か「速度優先」を選択します。但し、差分は、定型コードのライブラリ化のみで、記述ソースにもよりますが、効果は期待できないかもしれません。

オプション3のレジスタ変数をレジスタに加えsaddr領域に割当は、何の効果もないので設定不要、オプション8の相対分岐でswitch分岐テーブル生成は、対象マイコン外なので設定不要、オプション9のデバッグ最適化は、内容不明でした。

ソースプログラムの書き方要旨

オプション5のchar型をunsigned charとみなすは、ソースプログラムの書き方に関連します。RL78マイコンで使う整数型変数は、「符号なしの8ビットまたは16ビットが最も効率的」にコンパイルされます。型宣言にcharやint、shortのみを記述すると、デフォルトでは「符号つきのsigned変数」になります。このオプション設定で、char型変数は符号なしにみなされますが、int、shortはそのままです。対策は、「整数型宣言は、必ずsignedかunsigned を付け、符号の有無を明記する」ことです。

RL78マイコンの汎用レジスタは、16ビットです。従って、32ビットのlong変数は避け、「できる限り8ビットまたは16ビット変数を用いると、効率的」な結果が得られます。

#pragma以降のキーワード（例えば、EI、DI、NOP、HALTなど）は、大文字でも小文字でも記述可能ですが、関数内で使う時は、大文字記述時のみ有効なので、「大文字で統一」した方が混乱は避けられます。

呼出される関数にcalltを付けると、通常よりも短いコードで関数呼出しができます。つまり、サイズ優先の書き方です。但し、速度は遅くなります。calltが使える関数は、最大32個です。対象マイコンは、64KBの大容量ROMですので、この「callt記述を使う可能性は低い」と思います。

saddr領域とコンパイラ固定使用領域

第1回のRAMメモリマップで示したように、saddr領域とは、マイコンRAM内：FFE20～FFEB3の148バイトのことです。コンパイル・オプション2の自動変数をレジスタまたはsaddr領域に割当が、○：実施されていることから、最適化に有効な領域であることが判ります。

saddr：ショート・ダイレクト・アドレッシング領域は、8ビットコードでアクセスできるので、サイズ、速度ともに向上します。レジスタとほぼ同じと考えて良いでしょう。「標準」最適化で、コンパイラにより、関数内の自動変数はこのsaddr領域へ割付けられます。また、コンパイル・オプションのデータ制御項目で、static/外部変数をsaddr領域へ自動的に割付けることもできます。この自動割付けが嫌なら、ソース内でユーザが明示的にsregを付けた外部変数、関数内のstatic変数の割付けも可能です。非常に有用な領域で、RL78マイコンを使いこなす技を生むポイントですが、148バイトしかありません。148バイトを超えて使用すると、コンパイルエラーが発生します。

この少ないsaddr領域の対策として、コンパイラ固定使用領域：FFEB4～FFEDEの44バイトのうち、FFEB4～FFED3の32バイトをsaddr領域へ変更することができます。これで、合計148+32=180バイトがsaddrユーザ領域になります。但し、制限として、標準ライブラリのsetjmp、longjmp、sprintf、sscanf、printf、scanf、vprintf、vsprintf、ldiv関数を使わないことと、コンパイル・オプション3のレジスタ変数をレジスタに加えsaddr領域に割当てを、×：実施しないことが条件です。もちろん、「標準」最適化では、このオプションは、×：実施なしですので、printfなどの標準ライブラリ関数を使わなければ、条件を満たします。

CubeSuite+は強力なデバッグ・ツールを持ちますので、printfを使う機会は少ないと思います。ビルド・ツールの変数/配置オプションタグのROM/RAM使用量を、はい：表示へ変更すると、saddr領域の使用量も表示されますので、148バイトよりも大きくなった時は、コンパイラ固定使用領域をsaddr領域へ変更すれば、32バイトの追加ができます。

 

以上

3回にわたって、RL78コンパイラコーステキスト、2013年5月22日Rev.1.06版の要旨を解説しました。このテキストは、非常に有用な事項を記述していますので、ぜひ、ご自身で精読されることをお勧めします。セミナに参加すれば、記述内容だけでなく、その背景や行間/ページ間の意味、重要度などいろいろなことも把握できるでしょう。残念ながらテキストのみでは、書かれてないことは推測するしかありません。本要旨では、テキストの要旨だけでなく、いろいろ推測を加えた部分もあります。また、解説もコンパイラとリンカに絞り、対象マイコンも絞って説明しました。別側面からテキストを観た結果であり、ご参考になれば幸いです。

RL78コンパイラコーステキスト、2013年5月22日Rev.1.06版の要旨を3回に分けて解説します。

このテキストは、　ルネサス半導体トレーニングセンターの2日間セミナ「RL78 コンパイラコース」用に作成されたもので、RL78/G14を対象に、コンパイラとリンカ、周辺機器、割込み処理という盛りだくさんの内容です。セミナ参加が困難な私のような地方技術者にとっては、テキスト公開だけでもありがたいです。テキスト内容が濃いので、初心者向けにここでは、リンカとコンパイラに絞って解説します。

今回はリンク・ディレクティブ、2回目は、スタック設定、これら2回がリンカ関連、3回目がコンパイラ関連です。入手が容易で、評価キットにも良く使われる以下2種マイコンの具体例を示します。

対象マイコン

	RAM容量	ROM容量	データ・フラッシュ容量
RL78/G13：S2コア	4KB	64KB	4KB
RL78/G14：S3コア	5.5KB

 

リンク・ディレクティブ要旨

先ず、リンカとコンパイラを簡単に説明します。コンパイラは、ユーザ作成のプログラムを、変数や定数、プログラムコードなどの「種類別に1つのかたまり」にまとめ、リンカに渡すロードモジュールを作成します。この「かたまりをセクション」と呼び、変数のかたまりをデータセクション、プログラムコードのかたまりをコードセクションなどと呼びます。リンカは、コンパイラが作成した各セクションのロードモジュールを、マイコンのROMやRAMに割付け、オブジェクトを生成します。今回と次回は、このリンカ関連の説明です。

リンク・ディレクティブとは、リンカへのセクション単位の「追加ユーザ割付指示ファイル」のことです。「ユーザ」とわざわざ但し書きしたのは、CuiteSuite+のデフォルトのリンク・ディレクティブ：r_lk.drは、別のところ（場所は不明）にあり、このデフォルト指示に従ってリンクすれば、問題なくオブジェクトが生成できるからです。このため、CubeSuite+のプロジェクト・ツリーには、r_lk.drが表示されません。ユーザが指示を追加する場合は、「追加分のみを記述した」user.drを作成し、プロジェクト・ツリーに追加します。

追加ユーザ指示が必要になるのは、１．スタック領域の設定、２．saddr領域拡張の設定、３．データ・フラッシュ使用時、専用ライブラリ使用領域の確保、の３つの場合です。１と２については、2回目以降にそれぞれ解説します。

3のデータ・フラッシュは、RL78ファミリマイコンならば実装済みの周辺機能です。RL78/G13にはデータ・フラッシュ無しのデバイスもありますが、電源なしでもデータ保持ができる一種のROMです。プログラムで書き換えができるのでRAMでもあり、重要なパラメタなどを記録するのに便利な機能です。

データ・フラシュを使うには、ルネサス提供の専用ライブラリ：データ・フラッシュ・ライブラリ  Type04 Ver.1.05が必要で、このライブラリ動作のためにRL78/G13ならFEF00h ～ FF2FFh、RL78/G14ならFE900h ～ FECFFhのRAM下位アドレスから1KBを専有します。さらに、データ・フラッシュ利用に関係なくRAM上位アドレスは、汎用レジスタ、コンパイラ固定使用領域、saddr領域が合計で224バイトを専有します。そのため、RL78/G13とRL78/G14の全RAM容量から、これらの専有領域を引いた残りの2848/B20hバイトと4384/1120hバイトが、コンパイラにとって自由に使えるコンパイラ領域になります。つまり、ユーザ作成プログラムの変数などは、コンパイラがデータセクションにまとめ、リンカがこのRAM領域へ配置します。

従って、データ・フラッシュ利用時は、ユーザが、追加リンク・ディレクティブで、このことを追記する必要があります。データ・フラッシュ実装マイコンでも、これを使う/使わないはユーザまかせですので、使わない場合をデフォルトとして記述がないからです。このユーザ追記は、以下のようになります。

【 データ・フラッシュ利用時の追記リンク・ディレクティブ 】

MEMORY RAM : ( 0FF300H, 000AA0H )　; RL78/G13 RAM4KB、ROM64KB、データ・フラシュ4KB

MEMORY RAM : ( 0FFD00H, 001020H )　; RL78/G14 RAM5.5KB、ROM64KB、データ・フラシュ4KB

但し、上記は、さらにSTACK領域に128/256バイトを割当てた例で、これをuser.drファイルとしてプロジェクト・ツリーへ追加すれば、データ・フラッシュ・ライブラリが使えるようになります。