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
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