Network Appliance 2 (仮称)

<注意>

内容の正確さについては保障ができません。 参考にされる場合にはどうか自己責任で行ってください。 よろしくお願いします。

概要
秋月電子通商製の Renesas H8/3069 ネットワークボードに SDメモリカードを接続し、Webサーバ、ftpサーバなどを構築しています。 OSとして、TOPPERS/JSPカーネルを用いています。

このタイプは旧型になりました。最新型はこちらのページへ

(現在製作中につき、写真と簡単な説明だけです。)

ハードウエアの構成

秋月電子通商製のボードには DRAM 2MByteとネットワークチップが 搭載されています。 このボードに、

  • SDメモリカードソケットとその接続回路
  • I/O拡張ボード
が接続した構成になっています。下の図は I/O拡張ボードが付いていない状態の写真です。

秋月電子通商製のボードに SDメモリカードを接続するのですが、 SDメモリカードの電源電圧が3.3Vなのに対し ボード側の電源電圧は5Vなので、その間のレベル変換が必要になります。 ここでは、74VHC244を使用しています。

I/O拡張ボードはマイコン本体のI/Oポートを拡張するためのボードです。 H8マイコン本体のI/Oピンはバスとして多くが使われるため、 I/Oピンを増やすためこの拡張I/Oボードを接続します。 Xilinx社のCPLDであるXC9572を H8マイコンのバスに接続し、2ポート(各ポート8bit)の入出力ポートと、 1ポート(8bit)の出力ポートを実現しています。


図. Network Appliance 2 (全景)


図. Network Appliance 2 (前面)


図. I/O拡張ボード

ソフトウエアの構成

隣の研究室で開発しているITRON仕様の TOPPERS/JSPカーネルを用いています。 また、TCP/IPプロトコルスタックとしてTINETを用いています。

SDメモリカードにアクセスするためにはFATファイルシステムに アクセスする必要があるのですが、 適当なものがなかったので自前で用意しました。 UNIXのシステムコール風のインタフェースでファイルを扱うことができるように なっています。 FAT16のファイルシステムにアクセス可能です。 ディレクトリには対応していますが、long file name には対応していません。

ネットワークプログラムとして、現時点でhttpサーバ, ntp時刻取得, ftp サーバ, dynamic DNS 登録更新機能などを実装しています。

SDメモリからのプログラムのロード機構(plugin)などもサポートしています。

応用

検討中。

  • 外部からの電気機器の制御
  • 生活記録
  • 行動履歴を考慮した物理動作を伴う賢い情報提示
  • etc...
すこしづつ進めていきたいと思います。



参考文献
  • 「フラッシュ・メモリ・カードの組み込み機器への活用」
    Interface誌2006年3月号

    MMC(SD)メモリアクセスに必要な事が書かれている。 これ読むだけで、MMC(SD)メモリアクセスはできるはず。
  • "SanDisk Secure Digital CardProduct Manual Version 1.9"
    SunDisk Document No. 80-13-00169, Dec. 2003

    どこかで見つけたファイル。 SDメモリについて正確な事が書いてあって自由に閲覧できた数少ない文献のひとつらしいです。 MMCメモリ版もありますが、SPIモードを使う限りMMCメモリ版でも困らないと思います。 細かく読んではいないです。
  • "FAT: General Overview of On-Disk Structure"
    Hardware White Paper, Microsoft
    http://www.nondot.org/sabre/os/articles/FileSystems/より入手可能。

    Microsoft自身による最も信頼できる文献。ただ、すこし分かりにくいかもしれない。 同様の文献でlong file name, FAT32を解説したものがある(次を参照)。 また、MSDN LibraryにもFAT関連の項目が多少ある。
  • "FAT32 File System Specification"
    Hardware White Paper, Microsoft
    http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/firmware/fatgen.mspxより入手可能

    Word形式です。まだ、読んでいません。上の文献のリビジョンを上げたもの?
  • "DJGPP COFF Spec"
    http://www.delorie.com/djgpp/doc/coff/

    コンパイル済み実行ファイルをメモリにロードして実行させるためには、 実行ファイルの解析を行う必要があります。 na2ではcoff形式の実行ファイルに対応しています。 上に挙げた文献は DOSの上で動くgccとして一時期よく利用されたDJGPPでのCOFFフォーマットの 説明です。ただし、CPUが異なるため説明はそのまま当てはまる訳ではありません。 H8 CPU固有の点については GNU の binutil あたりのソースコードを解析して確認する必要があります。
  • 連載：インターネット・プロトコル詳説（10）FTP（File Transfer Protocol）
    http://www.atmarkit.co.jp/fnetwork/rensai/netpro10/netpro01.html

    ftpのプロトコルの概要を知ることができる。この文献を見てから、適当なftpサーバの 挙動を Ethereal などで観察して実装に反映させれば、 おおかた問題のないftpサーバになります(結構適当)。
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