debugwireのＩＣＥとＩ／Ｏクロックの話

昨日の続き。
jtagice mk2互換を使ってtiny2313をdebugwireで
ＩＣＥする時のことについて調べてみました。

（前回までのお話）

PORTxレジスタにデータを出力すると、ＰＣ画面上では
その直後にPINxレジスタにもその内容が反映されちゃうん
だけど、内部回路的にはシンクロナイザを通る分だけ
PINxへの反映が遅れるはず。なぜ？


（調べてみた）

まずはデータシート。tiny2313のフルバージョンの
24ページの絵（figure11）を眺めてみました。
クロック源（外部発振にしても内蔵ＲＣにしても）を
マルチプレクサで選択した後に、大きく3つのクロック
に分岐しているようです。
　　（１）CLKi/o
　　（２）CLKcpu
　　（３）CLKflash
このうち、PINxのシンクロナイザに繋がっているのは
（１）で、ＩＣＥのブレークポイントとかで停止する
ためのCPUクロックは（２）という具合に分かれているん
ですね。

で、簡単に言うと（２）や（３）はブレークポイント
などで停止するんだけど、（１）を停止させちゃうと
それが原因となってイロイロ弊害も出るだろうから、
基本的にはクロックをカウントしつづける…と。

そのあたりを詳しく書いてあるページがこれとか、
http://support.atmel.no/knowledgebase/avrstudiohelp/mergedProjects/JTAGICEmkII/mkII/Html/JTAGICE_mkII_Special_Considerations.htm
これとか。
http://support.atmel.no/knowledgebase/avrstudiohelp/mergedProjects/JTAGICEmkII/mkII/Html/JTAGICE_mkII_Introduction.htm


要点だけ抜き出すとこんな感じ。

例えば、このページのサンプルコードとして載っている
Example:
　OUT PORTB, 0xAA
　IN TEMP, PINB
っていうのをシングルステップで実行すると、PORTBに
吐き出した0xAAは次の行のIN命令では読めないはずだけど、
ＩＣＥで1ステップ動作をさせると読めちゃう。
もしちゃんとしたいなら、間にNOP命令を入れなさいという
感じ？

それと、イロイロ読んでいくと、すべてのＩ／Ｏモジュール
が一律動きつづけるって言うわけでも無いみたい。

一つにはtimer/counter。もうひとつはウォッチドッグタイマー。

timer/counterはCPU停止時に動きつづけさせるのか
停止させるのかを選択できるとのこと。
ウォッチドッグタイマーはCPU停止中は一律停止する
とのこと。

そりゃそうだね。うん。よく配慮されたつくりだな。


それ以外にも、リセットピンはdebugwireで使っている
間は他のＩＣなどから制御することはダメとか、
ＵＳＡＲＴは動きつづけるよとか、ブレークポイントを
設定するとflash ROMに都度書き込みするからflashの
寿命を縮めますとか、いろいろ書いてあるみたいなので、
ご興味のある方は読んでみてください。

動いた！

例のKEE electronics製のjtagice mk2互換機。
ようやく接続確認ができました。（^O^）
情報頂いた皆さん、ありがとうございました！


先日ダメだった理由は、どうやらリセット周りの
配線の勘違いでした。アホですな。抵抗値以前の
問題です…（^_^;）

で、実験風景。


tiny2313を実験台にしました。リセット用のプルアップ
抵抗はひとまずａｔｍｅｌ推奨の１０ｋΩをチョイス。
この間と同じように配線を実施。

dwenビットを立てる前の状態から始めたので、
debugwire経由のＩＣＥに入ろうとすると警告画面が
出てきます。適当に弄ってdwenビットを立てます。
（多分、事前にＩＳＰモードで明示的に変更してもいいん
　だと思いますが、今回は手抜きをしてみました）

で、実行してみるとなんだかんだでシミュレータ画面
がいつものように開きます。一見何も変わりません。
（あたりまえ）
ここでステップ実行とか操作してみると実行結果が
坦々とＰＣ画面に表示されるわけです。レジスタとか
メモリ内容とか。

でもこれだけだと普通のシミュレータと何も
変わらないので、tiny2313側にＬＥＤを取り付けて、
実行しているコードにあわせてＬＥＤがちゃんと
点滅／消灯するのか確かめてみます。

まぁ、疑うだけムダなんですが、予想通りちゃんと
点いたり消えたりしました。うーん、なんか気持ち
いいな。（^O^）


一つ気になることが…ピン入力用レジスタ（ＰＩＮＤ
とかＰＩＮＢとか）のシンクロナイザ回路のこと。

山根さん本の９８ページによると、ＰＩＮｘレジスタが
変化するタイミングは、実際に変化したタイミング
に対しシンクロナイザを通過する時間の分（２Ｉ／Ｏ
クロック）遅れると書いてあります。

ＰＯＲＴＢやＰＯＲＴＤの各レジスタに出力命令から
２クロック遅れてＰＩＮｘレジスタに反映されるん
じゃないのかなぁ？

ところが、出力命令の実行直後にＰＩＮｘレジスタ
の内容が変わっちゃってるんですよね。これって
なんでだろう？
ＣＰＵのクロックとＩ／Ｏ用のクロックって
別なの？？？　うーむ…。

というよりは、ＣＰＵは常時実時間で動いているから、
ＩＣＥで読み出しする時にはもうＰＩＮｘレジスタ
に反映された後の状態ってことなのかな？

細かいところが気になるんですよ。私の悪い癖。
（注：右京さん風に）


debugwire経由でＰＣにデータを読み出すにも
それなりに時間がかかっているはずだから、
やっぱりその間にＰＩＮｘに内容が反映されて
しまっているって考えるのが自然なのかな？

私の記憶では、ソフトウェアシミュレーションの時は
ＰＩＮｘへの反映は確かに遅れていた気がするんだ
けどなぁ…

ＩＣＥ中は、ブレークポイントなどで中断中でも
Ｉ／Ｏクロックは動作しつづけるっていう理解を
すればいいのかな？それなら辻褄は合うなぁ。


おまけ。互換機のコネクタ部分のアップです。
ａｔｍｅｌオリジナルとはちょっと違うみたい
なので…。ご参考まで。


白いのが本体から生えているコネクタで、ＪＴＡＧ
の配置になってます。（裏表逆に撮っちゃったな…）

手前側にあるのが付録の変換基板。１０ピンＪＴＡＧを
１０ピンＩＳＰに変換します。うーん。シルクにＡＴＭＥＬ
って書いてあるなぁ。これって純正品？

シルクにイロイロ書いてあるので、迷うことはないでしょう。
親切、親切。

ただ、１０ピンＩＳＰを６ピンＩＳＰに変換しないと
不便だな。これまで作ったＣＰＵボードとかは６ピン
だもんなぁ…。


そういえば、これまで作ったボード類って、リセット周り
のプルアップ抵抗が大抵４．７ｋΩなんだよな…。
１０ｋΩにしないといけないかな？

というわけで実験してみました。
リセット用のプルアップ抵抗を４．７ｋΩに変えて再度
接続！

結果：とりあえず普通に動きました。

ただし、ＡＴＭＥＬ純正のjtagice mk2とは回路構成が
違うのかも知れませんし、そもそも推奨は１０ｋΩなので、
無理して４．７ｋΩを使うことも無いと思います。
…既にあるボードはとりあえず今のままで鞭打って
使ってみようかな、なんて思ってますが。

ＩＳＰモードからdebugwireモードへの変更は４．７ｋΩ
で行ってないので、この変更がちゃんと効くのかは
良く判りません。
まぁ、そもそも無茶するより１０ｋΩ使ったほうが賢いな。
絶対。