クロス開発に関する研究

クロス開発に関する研究
浅山研究室
I01I087 中岡茂昭
I00N031 川瀬和哉
１．はじめに
２．１
I00N058 竹内聖
GBA の特徴
[1][5]
携帯型ゲーム機器である GBA の性能
最近，全自動洗濯機，電子炊飯器，電
は，RISC CPU[2]，組み込み機器として
気ポット，電子レンジなどの組み込み機
は潤沢なメモリ，デジタルサウンド，2.9
器では，8bit や 16bit のプロセッサを使
インチ TFT カラー液晶，入力ボタンを搭
い ROM や RAM の容量が限られているよ
載した高性能 32bit コンピュータである．
うなシステムでは，OS が使われていない
また，ニンテンドーゲームキューブのコ
ことが多い．
ントローラとしても使用できる．
今回，GBA(ゲームボーイアドバンス)
GBA には，メインプロセッサである
は，組み込み機器として扱えることが分
ARM7[6]が搭載されている
（図 1）．
また，
かった[1]．そこで Linux と GBA を用い
ゲームの高速化のために，ARM7 の内部
てクロス開発環境を構築した．C 言語を
には 32bit バス幅の 32KBRAM が埋め込
使い GBA 上で動くプログラムを作成す
まれている．入力キーは，十字キー，6
ることにより，クロス開発に関する研
つのボタンの計 10 種類の入力キーがあ
究・調査を行った．
る．通信ポートには，通信ケーブルを接
続することで，任天堂独自の通信プロト
２．組み込み機器の特徴[2][3][4]
コルにより GBA 同士のシリアル通信が
可能になる．通信ケーブルを用いたゲー
組み込み機器とは，携帯電話，カーナ
ムの中に，子機用のゲームパックを必要
ビ，デジタルカメラなどの中に組み込ま
としないタイプがあるが，これは子機起
れたコンピュータである．電子炊飯器な
動時に，通信ケーブルを通じてプログラ
どの簡単なものから，DVD/HDD レコー
ムを親機から転送することで実現してい
ダなどの高機能なものまで，今ではさま
る．
ざまなものに使われている．
一般的なコンピュータとは異なり，物
理的に狭い場所に入れる必要があること，
消費電力に厳しい制限があること，操作
に対し十分な速さで処理できること(リア
ルタイム性)，低価格にするために最低限
のメモリで動作させなければならないこ
と等，いくつかの要求や制限が必要な機
器である．
２．２
組み込み機器としての GBA
GBA と組み込み機器でメモリ１のよう
な差異がある．組み込みプログラムでは，
３．クロス開発環境[3][4]
クロス開発環境とは，ホスト(プログラ
ROM，RAM，VRAM などの正確なアド
ムを開発するマシン)と，ターゲット(コン
レスが分からなければ，プログラムをメ
パイルされたプログラムを実行するマシ
モリ上に配置できないので，標的機器の
ン)が異なる場合のことである．
ハードウェア資源を直接制御しなければ
家電製品や家庭用ゲーム機器などは，
ならない．この場合，必要な情報がメモ
それ自体では開発環境を持たないため，
リマップである(表２)．
別のコンピュータ(ホストマシン)を用い
てソフトウェアを開発し，完成したプロ
表１
組み込み機器と GBA の比較
グラムをターゲットに送り込んで実行す
る．
比較項目
組み込み機器
GBA
CPU 性能
数 十 ～ 数 百
32 ビット CPU
記述したソースコードは，ターゲット
で動作するオブジェクトコードに変換す
MHｚ
搭載ﾒﾓﾘ量
～数 Mbytes
256Kbytes
る必要がある．このような変換機能を持
電源
バッテリ駆動の
単 3 乾電池，も
った特殊なコンパイラやアセンブラを，
場合あり（省電
しくは専用バッ
クロスコンパイラ，またはクロスアセン
力対策が必要）
テリ
ブラという．
タッチパネル，
ボタン 10 種
入力手段
３．１クロス開発環境の構築[3][4]
ハードウェアキ
今回用いた開発環境は，Unix 系 OS に
ー，リモコン
特徴
・高速立ち上げ
32000 色の表示
・電源オフで即
が可能
る OS をホストとして用いた．
ARM プロセッサ上でプログラムを実
座に停止
開発手法
Vine Linux というフリーで配布されてい
PC 上でクロス
PC 上 で ク ロ ス
開発
開発
行するために，GNU[7]で配布されている
ソフトを Linux に展開し，ARM 版のク
ロスアセンブラ，リンカーローダーを作
表２
GBA のメモリマップ
内容
メモリ領域
領域長
BIOS ROM
00000000-0003FFFF
16KB
外部 RAM
02000000-0203FFFF
256KB
I/O ﾚｼﾞｽﾀ
04000000-040003FF
1KB
ﾊﾟﾚｯﾄ RAM
05000000-050003FF
1KB
VRAM
06000000-06017FFF
96KB
成する．次に GNU で配布されている
GCC を Linux に展開し，ARM 版のクロ
スコンパイラを作成する．
ホストである Vine Linux と，ターゲッ
トである GBA を専用ケーブルで繋ぎ，ホ
スト上で組み込み機器用のプログラムを
作成し，ターゲットに転送して動作確認
をするということを繰り返した．(図２)
パレットを用意すると，プログラムのサ
イズが大きくなるため，パレットを一つ
に統一することでプログラムのサイズを
小さくした．
大吉，吉，凶，大凶を決定する方法と
しては，ランダムではなく左右に振る動
作にあわせて決定している．結果を決定
４．組み込みプログラム [1]
今回私たちが作成したプログラムは，
する基準はあるが，ゲームを何度か繰り
返すことにより次にでる結果を分かりづ
らくしている．
入力の確認ができること，入力に連動し
て画像を動かすことができること，複数
枚の画像を切り替えることができること
などの，GBA の様々な機能を 1 つのプロ
グラムに組み込めるために，御神籤（お
みくじ）のプログラムを作成した．
また，GBA は画像表示形式が MODE0
と MODE3 の２通りあり，MODE0 は 8
図３
mozi256.h
×8 のタイルに分けて画像を表示するの
で，高速で表示することができる．表示
で き る 色 数 は 256 色 で あ る ． 対 し て
MODE３は 1 ドットずつ書き換えるため，
綺麗に画像を表示することができる．し
かし，その分画像表示は遅くなる．表示
できる色数は 32000 色である．今回のプ
ログラムでは，MODE3 では画像の切り
図４
art256.h
図５
結果画像
替えが遅く，御神籤を左右に振るときに
動くように見えなかったため，MODE0
を使用した．
プログラムに必要なヘッダファイルは
256 色のパレット情報，画像をタイル化
した情報である．最終結果である大吉，
吉，凶，大凶は，図３に含まれる「大」
「吉」
「凶」の画像と図４に含まれる絵の組み
合わせにより，図５のように表示する．
また色の情報も一枚の画像につき一つの
５． 結果
Unix 系 OS の中で，日本語による運用
参考文献
[1]
西田
亙著,Linux から目覚めるぼ
を前提とした Vine Linux を用いた．Vine
くらのゲームボーイ！,2003 年 12 月 10
Linux を PC にインストールし，クロス
日初版,ソフトバンク
パブリッシング株
開発環境としてのホストマシンを作成し， 式会社
Linux と GBA を用いたクロス開発環境を
[2]
構築した．C 言語を使い GBA 上で動くプ
http://e-word.jp/
ログラムを作成することができた．
[3]
今回のプログラムは全て自作した．本
IT 用語辞典
組み込み向けクロス開発環境の構築
http://www.embedded.jp/article/cross.ht
来ならば最終結果は 4 枚用意しなくては
ml
いけないが，メモリが不足するため 2 枚
[4]山際 伸一 著,Interface,2005 年 1 月
の画像の一部を組み合わせることにより
号,pp.44～53,CQ 出版社
表示した．結果は完全なランダムではな
[5]Wikipedia
いが，ランダムに見せるために左右の振
http://ja.wikipedia.org/wiki/
りと振った回数，実行回数により，結果
[6]
を決めている．
http://www.itmedia.co.jp/mobile/news/0
IT media Mobile
108/20/arm.html
６． 考察
GBA 上で動くプログラムの作成におい
ては，メモリが小さく，計算速度が遅い
などの制限がある．メモリはプログラム
の容量を小さくするために，画像の枚数
を減らし，全ての画像のパレットを共通
にする必要がある．計算速度は計算回数
を減らし，速度の遅い CPU でも違和感な
く動くようにしなければならない．
[7]
GNU プロジェクト
http://www.gnu.org/home.ja.shtml