「V850の特性を利用した二重構造のIPLプログラム開発」

パソコンなどに代表されるように、現在多くの製品やシステムに「Boot （ブート）」という機能が搭載されています。
最近Boot機能を持ったマイコンシステムの開発を行う機会があり、NEC製のCPU（V850）の特性を利用した二重構造のIPLプログラムの開発を行いましたので、紹介させて頂きたいと思います。

「Boot」とは、「システムを起動する機能、もしくはシステムの電源を投入してから操作可能な状態になるまでの一連の処理」のことです。例えばパソコンの場合、パソコンを起動すると、まずIPL（Initial Program Loader）というプログラムが立ち上がり、記憶装置からOSを読み込んでメモリに展開して起動し、操作可能な状態にします。

今回の開発はマイコンでしたが、基本的なBootの動作はパソコンと同じです。システムの電源を投入するとIPLが立ち上がり、ソフトを読み込んで操作可能な状態にします。ただし、今回の開発の場合IPLが立ち上がるのは「ソフトを書き換えたいとき」だけです。ソフトを書き換える必要が無い場合はIPLを実行せずに元からあるプログラムで起動し、操作可能な状態にします。通常、CPUにソフトを書き込むためには、専用の機器を使用してCPUにダウンロードする必要がありますが、IPLの書き換え機能を使用することで、ソフトさえあればCPUの書き換えを行うことができるようになります。既に出荷している製品を最新のソフトバージョンに更新したい場合でも出荷先で簡単にソフトを更新することができます。
今回の開発では、このIPLの書き換え処理をNEC製のCPU（V850）の特性を利用した、二重構造で実現しました。

NEC製のCPU、V850はFlash ROMを持っていて、Flash ROM内でプログラムを動作させることができます。このFlash ROM内にIPLを組み込んで書き換え処理を行うのですが、もしソフトの書き換え中に停電が発生した場合、ソフトの書き換えが中途半端な状態で止まってしまいます。そうなると、その後システムが起動すると不十分に書き換えられたソフトで起動し、正常に動作しなくなる可能性があります。
そのため、V850ではFlash ROMに二重構造をもっており、ソフトの書き換え状況に応じて、システムをリセットした時に、古いプログラムでも、新しいプログラムでも動かすことができるようになっています。
この機能を利用したのが二重構造のIPLです。

3-1. 二重構造のIPLの流れ

3-2. 二重構造のIPLのポイント

3-3. 二重構造のIPLの利点

以上のようにV850の特性を利用した二重構造のIPLの方法を紹介させていただきました。今回紹介したIPLの方法はほんの一例であり、もちろん普通にプログラムを書き換えるだけで二重構造を必要としないIPLもあります。またBootの機能を実現するために必要なCPUを選定し、そのCPUの特性を生かしてIPLを実現する必要があります。
このようにBootの用途やCPUの機能などに合わせた方法でIPLを実現する必要があり、IPLの方法は数多くありますが、これから二重構造を使用したBoot機能を開発される方に参考にしていただければと思います。