自作CPUとベースボードのバージョン管理

問題背景

バージョン管理を考慮すべきものに次の要素がある。

https://raw.githubusercontent.com/uchan-nos/comproc/refs/heads/main/doc/components-relationship.png

CPU上で動作するOSから、これらのバージョンを識別できるようにしたい。

用途

ちょっと古いボードを持っている人が、最新のCPUを焼いて使う。

バグ報告やデバッグ作業で環境を特定する。

バージョン番号から環境（CPU、MCU、OS、ボード、コンパイラなど）が一意に特定できて欲しい。

最新のボードで古いバージョンのMCUを試す。

古いバージョンのサンプルアプリを最新のコンパイラでビルドする。

OSからどのバージョンが見えるべきか？

多くしすぎるとバージョン判定が煩雑になりすぎるし、バージョン番号を適切に上げていく作業も面倒。

必要最低限のバージョン番号付与に押さえたい。

ちょっと古いボードを持っている人が、最新のCPUを焼いて使う

主流の用途その1？

ComProc開発者（uchan）以外は、毎バージョンのボードを全部持っているわけではないので。

OSは以下のことを前提としても問題ないはず。

CPUとMCUはOSがビルドされたバージョンと同一のものが入っている。

CPUやMCUはGitHubで公開されており、任意のバージョンを入手可能なため。

OSのバージョンをビルドできるコンパイラとアセンブラを持っている。

したがって、OSは以下の仮定をする。

OS、CPU、MCUは同一バージョン

敢えてそれぞれ違うバージョンを使いたいという人のことまでは考慮しない。

ボードはそのOSリリース時に存在していたいずれかのボード

「ComProcボード（FPGA部）」にバージョン番号を埋め込むと良いか。

ComProcボード（FPGA部）は概念的にボードと一体であるため、ボードが変更されるたびに新しいバージョン番号が振られるのは自然だ。

バグ報告やデバッグ作業で環境を特定する

主流の用途その2？

この場合、全コンポーネントのバージョンが列挙できると嬉しい。

仮に「OS、CPU、MCUは同一バージョン」と仮定したとしても、手違いで異なるバージョンの組み合わせを使ってバグが出ているかもしれない。

なので、同一バージョンか否かが分かるだけでも、最低限の役には立ちそう。

最新のボードで古いバージョンのMCU（CPU）を試したいケース

このケースは少数派だろう。

CPUのバージョン毎に処理速度を比較したい

バージョン間で何らかのバグが修正されたかを確認したい

とか？

OS、CPU、MCUを全部同一バージョンにすると仮定すると

古いMCU=古いOSであり、そのOSが作られた時点では存在しないボードで動かすことになる。

すると、OSが知らない周辺機器だったりピン配置だったりするかもしれない。

ということでOSは最新を使うとすると

新しいOSで古いMCU&CPUを使うことになる。

OSが想定する機能（CPU命令やMCU内蔵機能）が存在しなかったり、仕様が異なるかもしれない。

OSは異なるMCU&CPUバージョンを認識すべきか

これをやるとOSの開発・メンテナンスコストが上昇する。

また、OSだけが古いMCU&CPUバージョンを認識できたとしても、コンパイラやアセンブラが古いCPUを対象としたビルドができないと意味がない。

最新CPUでしかサポートされない命令を出力されては、せっかくのif文が台無しである。

最新のOSで古いMCU&CPUを使いたくなったら、その都度OSやコンパイラ・アセンブラを調整してもらうことにする。

古いバージョンのサンプルアプリを最新のコンパイラでビルドするケース

さらに考えを進めると、サンプルアプリのバージョンとOS、CPU、MCU、ボードのバージョンをどう対応させるかという話になる。

例えば、LCDに文字列を表示するサンプルアプリ lcd.c があったとする。

初期は単に文字列を出すだけだったが、とあるボードではLCDがバックライト付きになり、lcd.c にバックライト点灯制御が追加された。

バックライトをON/OFFするスイッチがGPIOの特定のピンに接続されているとする。

バックライト無しのLCDが搭載された古いボードで新しいサンプルアプリを動かすと、意味なくGPIOに信号が出てしまう。

GPIOを別目的で使っていた場合、誤動作の原因となる。

系統名

単なるバージョン情報だけでなく、系統名も欲しい。

MCUや基板が、近い将来「ロボット向け」とか「パソコン向けMCU」とか分化していく可能性があるから。

ロボット向けにはディスプレイ出力回路は搭載されてなくて、パソコン向けには搭載されているとか。

table:ボードのバージョン

ビット位置 ビット数 フィールド名 内容

5:0 6 REVISION リビジョン番号（1～）

9:7 4 予約

15:10 6 TYPE 系統を表す値

table:ビルドバージョンビット列

ビット位置 ビット数 フィールド名 内容

0 1 RELEASE リリース用公式ビルドなら1、それ以外のビルドでは0

6:1 6 MINUTE ビルド分（0～59）

10:7 4 HOUR ビルド時（0～23）

15:11 5 DAY ビルド日（1～31）

19:16 4 MONTH ビルド月（1～12）

25:20 6 YEAR ビルド年（2020年からの経過年数0～63）

31:26 6 TYPE 系統を表す値

table:系統

TYPE 系統名

1 ComProc CPU Board

2 ComProc PC

3 BuntanPC