KR-CHIP 教育用ボード
リファレンスマニュアル
著者
東 香実 (関西学院大学大学院)
大迫 裕樹 (関西学院大学大学院)
柴田 敦也 (奈良先端科学技術大学院大学)
中野 和香子 (関西学院大学大学院)
神原 弘之 (京都高度技術研究所)

2019 年 6 月 6 日
Ver.0.98

3目次

第1章

KR-CHIP 教育用ボードの概要

51.1

マニュアルの構成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

1.2

キートップの配置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6第2章

KR-CHIP 教育用ボードの起動方法

72.1KUE-CHIP2 CPU の起動方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

72.2KUECHIP-3F CPU の起動方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

92.3

RUECHIP2 CPU の起動方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

112.4KR-CHIP ボードの電源オフについて . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13第3章

KR-CHIP 用ソフトウェア環境のインストール

15第4章

変更履歴

27

Ver.0.98 (2019 年 6 月 5 日) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

4.1

5第1章

KR-CHIP 教育用ボードの概要
KR-CHIP 教育用ボードは, 大学等の学生実習で, 以下の内容を理解あるいは経験することを目的に開発されました.

• CPU の命令解釈／実行の原理の理解• アセンブリ記述によるプログラミング• C 言語を用いたベアメタル・プログラミング

JP1

JP2

CN1

CN4

CN2

CONNECTOR

CN5
ON

MODE

OBUF

IBUF

IBUF

POWER
F76543210

F76543210

DIPSWOFF

SMAJ1

SMAJ2

SMAJ3LD0ASSEMBLER

HALT P0---- KEY:0000@0000 NOP
MAR :1234 MEM :CDEF
FLAG:---kue3

PMOD_4

PMOD_1

PMOD_2LD2LD135T

BTN1BTN0

ARTIX-7

SW_SELECTPMOD_3

JMP1PCSPSISSC

DE

FADR

89A

B

INC

4567

DEC0123SETHEXA
5CLK FRQ

43210RESET
SELECT

図 1.1 KR-CHIP 教育用ボード (KUECHIP-3F 制御／観測モード時)

図 1.1 に KR-CHIP 教育用ボードの外観を示します.

第 1 章 KR-CHIP 教育用ボードの概要

6KR-CHIP 教育用ボードは, 3 種類の異なる方式の CPU を搭載しています。
• KUE-CHIP2 (8bit アキュムレータ方式)• KUECHIP-3F (16bit アキュムレータ方式)• RUECHIP2 (32bit 5 段パイプライン方式)

1.1 マニュアルの構成
本「KR-CHIP 教育用ボード リファレンスマニュアル」では,• 3 種類の CPU 別の起動方法• KR-CHIP 用ソフトウェア環境のインストール方法について説明します．
各 CPU の実行制御と内部動作の観測の手順については, 別冊の以下のマニュアルをご参照ください.

• KUE-CHIP2 CPU 制御／観測 リファレンスマニュアル• KUECHIP-3F CPU 制御／観測 リファレンスマニュアル• RUECHIP2 CPU 制御／観測 リファレンスマニュアル

1.2 キートップの配置
1.2.1 KUE-CHIP2, KUECHIP-3F 用キートップ
KUE-CHIP2, KUECHIP-3F CPU の制御／観測を行う際には, 16 進キーボードの一番上の列は, 納品時のキートップ配置のままご使用ください.
PCSPSISS

1.2.2 RUECHIP2 用キートップ
RUECHIP2 (32bit 5 段パイプライン) CPU の制御／観測を行う際には, 16 進キーボードの一番上の列を, 以下のキートップ配置に変更してご使用ください.
RegModeSISS

7

第2章

KR-CHIP 教育用ボードの起動方法
本章では, KR-CHIP 教育用ボードの起動の方法を KUE-CHIP2, KUECHIP-3F, RUECHIP2 の各 CPU 毎に説明します.

2.1 KUE-CHIP2 CPU の起動方法
KUE-CHIP2 CPU (8bit アキュムレータ方式) を制御／観測する際, 以下の手順で KR-CHIP ボードを起動します.

1. KR-CHIP ボードの各スイッチを以下の表に従い設定する. 表に無いスイッチは動かさなくて良い.
スイッチ状態

POWER

OFF

SW CLK

0MODE

左側

SW SELECT「左」側

SELECT[5]「1」(上側)SW SELECT と SELECT[5] の設定は, 以下の図の位置／向きになる.
SW_SELECT543210

SELECT

2. 5V AC アダプタをボードの左上端の J1 に接続する.

J1

第2章

8KR-CHIP 教育用ボードの起動方法

3. POWER スイッチをオンにする.
ONPOWEROFF

4. 約 10 秒後に, 以下のような画面が表示される. 蛍光表示管: VFD の右下に「kue2」と表示されていることを確認する.

HALT P0---- KEY:00@00 NOPMAR :00
IMEM:00
FLAG:---kue2

別の CPU (KUECHIP-3F, RUECHIP2) に切り替える際には, 以下の操作を行ってください．

1.「POWER スイッチ」を一旦オフにする.
2.「SW SELECT」もしくは「SELECT[5]」の設定を変更する.
3. 再度「POWER スイッチ」をオンにする．
KUE-CHIP2 CPU の制御／観測の方法の詳細については, 「KUE-CHIP2 CPU 制御／観測 リファレンスマニュアル」をご参照ください．

2.2 KUECHIP-3F CPU の起動方法

2.2 KUECHIP-3F CPU の起動方法
KUECHIP-3F CPU (16bit アキュムレータ方式) を制御／観測する際, 以下の手順で KR-CHIP ボードを起動します.

1. KR-CHIP ボードの各スイッチを以下の表に従い設定する. 表に無いスイッチは動かさなくて良い.
スイッチ

状態

POWER

OFF

SW CLK

0MODE

左側

SW SELECT「左」側

SELECT[5]「0(下側)」SW SELECT と SELECT[5] の設定は, 以下の図の位置／向きになる.
SW_SELECT543210SELECT

2. 5V AC アダプタをボードの左上端の J1 に接続する.

J1

3. POWER スイッチをオンにする.
ONPOWER
OFF9第2章

10KR-CHIP 教育用ボードの起動方法

4. 約 10 秒後に, 以下のような画面が表示される. 蛍光表示管:VFD の右下に「kue3」と表示されていることを確認する.

HALT P0---- KEY:0000@0000 NOP
MAR :1234 MEM: CDEF
FLAG:--Nkue3

別の CPU (KUE-CHIP2, RUECHIP2) に切り替える際には, 以下の操作を行ってください．

1.「POWER スイッチ」を一旦オフにする.
2.「SW SELECT」もしくは「SELECT[5]」の設定を変更する.
3. 再度「POWER スイッチ」をオンにする．
KUECHIP-3F CPU の制御／観測の方法については, 「KUECHIP-3F CPU 制御／観測 リファレンスマニュ
アル」をご参照ください．

2.3 RUECHIP2 CPU の起動方法

11

2.3 RUECHIP2 CPU の起動方法
RUECHIP2 CPU (32bit 5 段パイプライン方式) を制御／観測する際の KR-CHIP ボードの起動手順は, 以下の通りです.

1. KR-CHIP ボードの各スイッチを以下の表に従い設定する. 表に無いスイッチは動かさなくて良い.
スイッチ状態POWER

OFFSW CLK0MODE

左側SW SELECT「右」側

RUECHIP2 では, SW SELECT は右側に設定します.
SW_SELECT

2. 5V AC アダプタをボードの左上端の J1 に接続する.

J1

3. POWER スイッチをオンにする.
ONPOWEROFF

4. 約 10 秒後に, 以下のような画面が蛍光表示管:VFD に表示される.

HALT PL

PC:80000000
R02:00000000
ADR 00000000
MEM F91417DD
MEM には, Cmod A7 モジュール上の SRAM の初期値が 16 進数で表示されています. この数値は起動のたびに異なります.
このため, 一番下の行に「invalid instruction」と表示されることがあります．SRAM の初期値が RUECHIP2

CPU がサポートしていない命令コードに該当しているだけであり, ボードあるいは RUECHIP2 CPU の故障ではありません.

第2章

12

KR-CHIP 教育用ボードの起動方法

別の CPU (KUE-CHIP2, KUECHIP-3F) に切り替えるには, 以下の操作を行ってください．

1.「POWER スイッチ」を一旦オフにする.
2.「SW SELECT」もしくは「SELECT[5]」の設定を変更する.
3. 再度「POWER スイッチ」をオンにする．
RUECHIP2 CPU の制御／観測の方法の詳細については「RUECHIP2 CPU 制御／観測 リファレンスマニュ
アル」をご参照ください．

2.4 KR-CHIP ボードの電源オフについて

2.4 KR-CHIP ボードの電源オフについて
1. ボード左上端の POWER スイッチをオフにして下さい.
ONPOWER
OFF

蛍光表示管:VFD は点灯していますが, キーボードからの制御を受け付けなくなっています. このため表示は変化しません.

2. 5V AC アダプタを J1 から抜いてください. 蛍光表示管が消灯します.

J113

15

第3章

KR-CHIP 用ソフトウェア環境のインストール
本章では KR-CHIP 教育用ボード付属の DVD (もしくは USB メモリ) に収められている Ubuntu Linux(18.04) 環境 : kr-chip を, 仮想化ソフトウェアの Oracle VM VirtualBox 上で動作させるための手順を説明します．

kr-chip パッケージを使用することで, PC で以下のアセンブル／コンパイルを実行することが可能になります.
• KUE-CHIP2 CPU 向けアセンブル• KUECHIP-3F CPU 向けアセンブル• RUECHIP2 CPU 向け C プログラムのクロスコンパイル

3.0.1 Oracle VM VirtualBox のインストール
ホスト OS に合わせて, 必要なパッケージをhttps://www.virtualbox.org/wiki/Downloadsからダウンロードしてインストールして下さい.
インストール方法についてはhttps://www.virtualbox.org/wiki/Documentation
を参考にしてください.

第3章

16

KR-CHIP 用ソフトウェア環境のインストール3.0.2 KR-CHIP 用ソフトウェア環境 kr-chip (Ubuntu Linux）のインストールと起動
以下では, ホスト OS が Windows8.1 の VirtualBox (5.2.30) で, ゲスト OS として kr-chip パッケージ (UbuntuLinux) をインストールし、起動までを確認する手順を説明します.
1. VirtualBox ソフトウェアを起動してください。

2.「Oracle VM VirtualBox マネージャー」ウィンドウが現れます.

3.「仮想マシン (M)」ボタンをクリックしてください.

17
4.「仮想アプライアンスのインポート (I)」を左クリックで選択してください.

5.「仮想アプライアンスのインポート」ウィンドウが現れます. ウィンドウ中のフォルダ形状のボタンを左クリックしてください.

第3章

18

KR-CHIP 用ソフトウェア環境のインストール

6.「インポートする仮想アプライアンスのファイルを選択してください」ウィンドウが現れます.

7.（DVD もしくは USB メモリ中の）kr-chip-190603.ova ファイルを左クリックで選択し,「開く (O)」ボタンをクリックしてください.

19
8.「仮想アプライアンスのインポート」ウィンドウに戻ります.「次へ (N)」ボタンをクリックしてください.

9.「仮想アプライアンスの設定」に移ります.「インポート」ボタンをクリックしてください. 本画面では, PCのスペックに応じて「CPU」の個数や「RAM」の容量を変更することが可能です.

20

第3章

KR-CHIP 用ソフトウェア環境のインストール

10.「仮想アプライアンスのインポート」が開始されます. 完了には数分を要します.

11. インポートが完了すると「Oracle VM VirtualBox マネージャー」の左ペインに「kr-chip」が追加されています. kr-chip が選択されている状態で, 「設定 (S)」ボタンをクリックしてください.

21
12.「kr-chip - 設定」ウィンドウが現れます. 左ペインの「シリアルポート」をクリックすると「ポート 1」のデフォルト設定が表示されます. OSX や Linux 環境では, このデフォルト設定の•「ポートモード (M)：Raw ファイル」•「存在するパイプ／ソケットに接続 (C)」にチェック•「パス／アドレス (P)：/tmp/myvbox」
で「OK」ボタンをクリックしてください.

13. Windows 環境では, 図のように•「ポートモード (M)：ホストにパイプ」•「存在するパイプ／ソケットに接続 (C)」のチェックを外す•「パス／アドレス (P)：\\.\pipe\mybox」に変更してから「OK」ボタンをクリックしてください.

第3章

22

KR-CHIP 用ソフトウェア環境のインストール

14.「Oracle VM VirtualBox マネージャー」の「kr-chip」が選択されている状態で, 「起動 (T)」ボタンをクリックしてください.

15.「VirtualBox - 警告」ウィンドウが表示されたら「OK」ボタンをクリックしてください.

16.「VirtualBox - 情報」ウィンドウが表示されたら「キャプチャー」ボタンをクリックしてください.

23
17. 以下の「kr-chip [実行中]」ウィンドウが表示されたら, KR-CHIP 用の Ubuntu Linux 環境の起動に成功しています.

18. ログイン名に「vagrant」を入力してリターンしてください.

19. パスワード入力も「vagrant」です.

第3章

24

KR-CHIP 用ソフトウェア環境のインストール

20. ログインに成功すると, 以下のメッセージが表示されます.

21.「ls -F *」コマンドを入力すると, 各ディレクトリの中身が表示されます. tools ディレクトリ下にある
KR-CHIP 用のソフトウェア開発ツールの使い方については, CPU 毎のリファレンスマニュアルで解説しています.

25
22. Linux を終了するときは「shutdown -h now」コマンドを入力してください.

27

第4章

変更履歴
4.1 Ver.0.98 (2019 年 6 月 5 日)
KR-CHIP 教育用ボードの起動とソフトウェア環境のインストール方法について記述した. 本記述は
• R8C29 マイコンのファームウェア ver.20190309（蛍光表示管に起動時に表示）• Xilinx Artix-7 のコンフィグ KRCHIP-20190511（ボード上に貼られたシール）• Linux の kr-chip パッケージ kr-chip-190603.ovaを対象にしている.