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TOPPERS BASE PLATFORM とは

TOPPERS BASE PLATFORMは、組込み教育用にTOPPERSプロジェクト教育ワーキングループが開発した組込みソフトウェアプラットフォームです。実装にあたっては、μITRON4.0仕様研究会のデバイスドライバ設計ガイドラインを参考に実装しました。プラットフォームとして、STマイクロエレクトロニクス社のSTM32マイクロコントローラとRISC-VとRaspberry PI PICOをターゲットに作成したTOPPERS BASE PLATFORM(ST/RV/RP)と、上級のハードウェアをターゲットとしたIntel社のCyclone V SoCをターゲットとしたTOPPERS BASE PLATFORM(CV/RP)があります。

目次

• TOPPERS BASE PLATFORM とは
• TOPPERS BASE PLATFORM(ST/RV/RP)
1. 概要
2. ブロック図
• TOPPERS BASE PLATFORM(CV/RP)
1. 概要
2. ブロック図
• ミドルウェア
• GDIC（General Device Interface Component）
• ドキュメント
• 対応教育教材
• 開発成果物のダウンロード
• 更新履歴
• その他
• スタッフ

TOPPERS BASE PLATFORM(ST/RV/RP)

① 概要

STマイクロエレクトロニクス社の以下のボード上にGCC対応のTOPPERS/ASP Release 1.9.3カーネルを実装し、その上位にデバイスドライバを実装し、プラットフォームを構築しました。

プロセッサ（型番）	対応ボード名
ARM Cortex-M7	STM32F7 Discovery(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M7	STM32F769 Discovery kit(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M7	STM32F723 Discovery kit(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M7	STM32F746 Nucleo-144(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M7	STM32F767 Nucleo-144(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M7	STM32H743 Nucleo-144(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32F407 Discovery(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32F401 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32F446 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32F446 Nucleo-144(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32L476 Discovery(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32L476 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32L4R5 Nucleo-144(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32G431 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32G474 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4/M0	STM32WB55 Nucleo(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4/M0	STM32WB15 Nucleo(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M4	STM32MP157C-DK2(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M33	STM32L552 Nucleo-144(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M0	STM32F091 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M0+	STM32L073 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M0+	STM32G071 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M0+	STM32G0B1 Nucleo-64(STマイクロエレクトロニクス社)
ARM Cortex-M0+	STM32LoRa Discovery(STマイクロエレクトロニクス社)

Raspberry Pi Trading Ltd及びNXT社の以下のボード上にGCC対応のTOPPERS/ASP Release 1.9.3カーネルを実装し、その上位にデバイスドライバを実装し、プラットフォームを構築した。

プロセッサ（型番）	対応ボード名
ARM Cortex-M33	RASPBERRY PI PICO2(Raspberry Pi Trading Ltd)
ARM Cortex-M0+	OML13058（NXT社）
ARM Cortex-M0+	Raspberry Pi Pico W（Raspberry Pi Trading Ltd）

RISC-V用としてSiFive社HiFive1ボード、SiPEED社MaixシリーズのK210上とLongan-nanoボード、Efinity社T120BGA324ボード及びRaspberry Pi Pico2のhazard3用にTOPPERS/ASP Release 1.9.3カーネルを実装し、その上位にデバイスドライバを実装し、プラットフォームを構築した。

プロセッサ（型番）	対応ボード名
FE310-G000	HiFive1REV-A/REV-B（SiFive社）
K210	Maixシリーズ（SiPEED社）
GD32VF103	Longan-nano（SiPEED社）
Sapphire SoC	T120BGA324（Efinity社）
hazard3	RASPBERRY PI PICO2(Raspberry Pi Trading Ltd)

② ブロック図

BASE PLATFORM(ST)		STM32F4/F0xx STM32L4/L0xx	STM32F7xx	Detail	対象の講座
Device Driver (pdic)	Basic Driver	gpio	gpio		新基礎２
		dma	dma
		(timer)	(timer)
		uart	uart
	Standard Driver	i2c	i2c	CLCD/senser/eeprom	新基礎３ (Reference Manual)
		spi	spi	GLCD/SD card
		adc	adc	Joy stick
		(qspi)	qspi	FLASH
		rtc	rtc	Clock機能
		usb OTG	usbo	MSC/HID
	M7 Depend Driver		ltdc/dsi	GLCD	新基礎３ Reference System (Application Manual Reference Manual)
			tp
			sdmmc	SD card
			audio/dfsdm
			wifi	無線LAN
gpic	high driver			Shield依存
api middleware	File System	fatfs	fatfs	FAT
		file library	file library	C language file
		stdio	stdio	stdio
	Graphic UI	ui	文字グラフィック表示
	(Open source) library	USB	usb meddle	USB host/dev
			libjpeg(*1)	JPEG
			libmad(*1)	MP3
		LAN	lwip(*2)	TCP/IP

*1：API(POSIX互換)のためソース未修正で実装：ソースコードは対応Webからダウンロードする必要があります。
*2：問題点対応用に patch ファイルを用意:バージョンは固定となります

TOPPERS BASE PLATFORM(CV/RP)

① 概要

Intel社のCyclone V SoCを使用した以下のボード上にGCC対応のTOPPERS/FMP Release 1.4.0カーネルを実装し、その上位にデバイスドライバを実装し、プラットフォームを構築しました。

プロセッサ（型番）	対応ボード名
ARM Cortex-A9	DE10-Nano(TerasiC社)
ARM Cortex-A9	DE0-Nano-SoC(TerasiC社)
ARM Cortex-A9	DK-DEV-5CSXC6Nボードキット(Intel社)

Raspberry Pi Trading LtdのRaspberry Pico W + TEB003ボード上にGCC対応のTOPPERS/FMP Release 1.4.0カーネルを実装し、その上位にデバイスドライバを実装し、プラットフォームを構築した。

プロセッサ（型番）	対応ボード名
ARM Cortex-M33	RASPBERRY PI PICO2(Raspberry Pi Trading Ltd)
ARM Cortex-M0+	Raspberry Pico W(Raspberry Pi Trading Ltd)

② ブロック図

Cyclone V SoC

BASE PLATFORM(CV)		ターゲットボード	Detail	対象の講座
Device Driver	Basic Driver	gpio		上級１ (Reference Manual)
		dma
		watch doc
		(timer)
		uart
	Standard Driver	i2c	CLCD/senser/eeprom
		spi	GLCD/SD card
		sdmmc	SD card
		qspi
		usb OTG	MSC/HID
		emac	ethernet/PHY
	FPGA Driver (*1)	pinmode	Arduino GPIO	上級２ (Reference Manual)
		uart	Arduino UART
		spi	Arduino SPI
		wifi	ESP32 wifi
gdic	high driver		デバイス結合
api middleware	File System	fatfs	FAT	上級１，２
		file library	C language file
		stdio	stdio
	Graphic UI	ui	文字グラフィック表示
	(Open source) library	USB	USBミドルウェア
		lwIP (*2)	プロトコル・スタック

*1：FPGA Driverを使用するには、Arduino コネクタに対応したFPGAのコンフィグレーションが必要です。
*2：一部パッチによる修正が必要：ソースコードは対応Webからダウンロードする必要があります。

Raspberry Pico W+TEB003ボード

BASE PLATFORM(CV)		ターゲットボード	Detail	対象の講座
Device Driver	Basic Driver	gpio		新上級１、２
		dma
		watch doc
		rtc
		(uart)	カーネル用を使用
	Standard Driver	i2c	CLCD/senser/eeprom
		spi	GLCD/SD card
		adc	SD card
		qspi
		usb device/host	HID/MSC
		pio_spi	Cyw43
gdic	high driver		デバイス結合
api middleware	File System	fatfs	FAT	新上級１，２
		file library	C language file
		stdio	stdio
	Graphic UI	ui	文字グラフィック表示
	(Open source) library	USB	USBミドルウェア
		lwIP (*1)	プロトコル・スタック

*1：一部パッチによる修正が必要：ソースコードは対応Webからダウンロードする必要があります。

ミドルウェア

RTOSとは非依存な形でミドルウェアを提供します。この２つのミドルウェアはTOPPERSカーネルでなくとも、I/F部(GDIC等)の修正により、他のプラットフォームに移植可能です。

① ファイルシステム・ファイルライブラリ

FatFsをコアとしてFATベースファイルシステムとSTDIOに対応したC言語ファイル関数群を提供します。
TOPPERS BASE PLATFORM(ST)は、SDカード(SDMMC,SPI)、USB-MSCに対応しています。
また、TOPPERS BASE PLATFORM(CV)は、SDカード(SDMMC)とUSB-MSCに対応しています。

② USBホスト・デバイス

USBホスト、デバイス用のミドルウェアを提供します。
USBホストでは、クラスとしてHID,HUB,MSC,PRT,CDC-SERIALのサンプルコードを用意しました。
また、USBデバイスでは、HIDとCDC-SERIALのサンプルコードを用意しました。

③ lwIP プロトコル・スタック

組込み用TCP/IPプロトコル・スタックをベースにEthernetとWiFiドライバに対応。

GDIC（General Device Interface Component）

ターゲットとなる２つのプラットフォーム用ボードは共にArduinoコネクタを持ちます。
このコネクタにArduino用のシールドを装着することにより、種々のデバイスに対応することが可能となります。
TOPPERS BASE PLATFORMでは、GDICドライバ部の拡張によりこれらのデバイスに対応します。

ドキュメント

２つのプラットフォームに対して、API等を記載したドキュメントを提供します。
また、２つのプラットフォームは共通の開発環境上で開発が可能です。
開発構築の説明として教育教材中の「TOPPERS BASEPLATFORM 開発環境構築」を参照してください。
インストール手順等は、「TOPPERS BASE PLATFORM対応版 基礎２セミナーコンテンツ」の１日目の４章 TOPPERS/ASPの導入以降、または、「基礎３セミナーコンテンツ」の１日目の2章 ASPプラットフォーム環境構築以降を参照してください。

対応教育教材

TOPPERS BASE PLATFORM(ST)を使用した組込み実装教材は以下の通りです。

1. 基礎１、基礎２、基礎３

開発成果物のダウンロード

TOPPERS BASE PLAFORM(ST/RV/RP)：担当TOPPERS教育WG
パッケージ	マニュアル	リリース日
asp_baseplatform-1.5.0.tar.gz	V1.5.0 Reference_manual(ST) V1.5.0 Reference_manual(RV) V1.5.0 Reference_manual(RP)	2025-07-29
asp_baseplatformv1.4.6_052224.tar.gz	V1.4.6 Reference_manual(ST) V1.4.6 Reference_manual(RV) V1.4.6 Reference_manual(RP)	2024-05-22
asp_baseplatformv1.4.5_012024.tar.gz	V1.4.5 Reference_manual(ST) V1.4.5 Reference_manual(RV) V1.4.5 Reference_manual(RP)	2024-01-20
asp_baseplatformv1.4.4_051923.tar.gz	V1.4.4 Reference_manual(ST) V1.4.4 Reference_manual(RV) V1.4.4 Reference_manual(RP)	2023-05-19
asp_baseplatformv1.4.3_042422.tar.gz	V1.4.3 Reference_manual(ST) V1.4.3 Reference_manual(RV)	2022-04-24
asp_baseplatformv1.4.2_052421.tar.gz	V1.4.2 Reference_manual(ST) V1.4.2 Reference_manual(RV)	2021-06-01
asp_baseplatformv1.4.1_051120.tar.gz	V1.4.1 Reference_manual(ST) V1.4.1 Reference_manual(RV)	2020-05-11
asp_baseplatformv1.4.0_030819.tar.gz	V1.4.0 Reference_manual(ST)	2019-03-08
asp_baseplatformv1.3.0_052018.tar.gz	V1.3.0 Reference_manual(ST)	2018-06-04

TOPPERS BASE PLAFORM(CV/RP)：担当TOPPERS教育WG
パッケージ	マニュアル	リリース日
fmp_1.4.1_baseplatform-1.5.0.tar.gz	V1.5.0-Reference-manual(CV) V1.5.0-Reference-manual(RP)	2025-07-29
fmp_1.4.0_baseplatformv1.1.6_052224.tar.gz	V1.1.6 Reference_manual(CV) V1.4.6 Reference_manual(RP)	2024-05-22
fmp_1.4.0_baseplatformv1.1.5_012024.tar.gz	V1.1.5 Reference_manual(CV)	2024-01-20
fmp_1.4.0_baseplatformv1.1.4_051923.tar.gz	V1.1.4 Reference_manual(CV)	2023-05-19
fmp_1.4.0_baseplatformv1.1.3_042422.tar.gz	V1.1.3 Reference_manual(CV)	2022-04-24
fmp_1.4.0_baseplatformv1.1.2_052421.tar.gz	V1.1.2 Reference_manual(CV)	2021-05-24
fmp_1.4.0_baseplatformv1.1.1_041820.tar.gz	V1.1.1 Reference_manual(CV)	2020-04-18
fmp_1.4.0_baseplatformv1.1.0_030419.tar.gz	V1.1.0 Reference_manual(CV)	2019-03-04
fmp_1.4.0_baseplatformv1.0.0_052218.tar.gz	V1.0.0 Reference_manual(CV)	2018-06-04

ROMモニタ：担当TOPPERS教育WG
パッケージ	リリース日
rommon-052525.tar.gz	2025-05-25
rommon-022123.tar.gz	2023-02-21
rommon-011222.tar.gz	2022-01-12
rommon-101520.tar.gz	2020-10-15
rommon-021320.tar.gz	2020-02-13
rommon-030619.tar.gz	2019-03-06
rommon-051918.tar.gz	2018-06-04

BLE_REMOTE androidアプリ
パッケージ	リリース日
ble_remote2-release.apk(android 13対応)	2024-02-26
ble_remote-release.apk	2021-04-14
マニュアル	リリース日
BLE_REMOTEデバイス仕様書101.pdf	2021-06-14
rNF52840用ble_remote	リリース日
ble_remote_17.2.zip	2025-05-20
ble_remote_17.1.zip	2024-04-26

RTOS隠蔽化パッケージ(ASP3/FreeRTOS)
パッケージ	リリース日
fmp_1.4.0_baseplatformv1.1.3_042422.tar.gz	2022-04-24
FreeRTOS_configurator_121422.tar.gz	2022-12-14
FreeRTOS_Configurator_042422.tar.gz	2022-04-24

TOPPERS BASE PLAFORM(ST)用GDICパッケージ：担当TOPPERS教育WG
シールド名	パッケージ	リリース日
STマイクロエレクトロニクス社X-NUCLEO-IDB05A1用	asp_x-nucleo-idb05a1-1.3.0.tar.gz	2018-04-13
STマイクロエレクトロニクス社X-NUCLEO-IKS01A1用	asp_x-nucleo-iks01a1-1.3.1.tar.gz	2019-02-08
STマイクロエレクトロニクス社X-NUCLEO-IKS01A2用	asp_x-nucleo-iks01a2-1.3.0.tar.gz	2019-11-18
STマイクロエレクトロニクス社X-NUCLEO-IKS01A1用	asp_x-nucleo-iks01a1-1.3.0.tar.gz	2018-04-13

更新履歴

2025/07/29の機能アップの内容

1. 整数型をstdint.hに依存するカーネルの対応
• カーネルのtarget/target_stddef.hの設定を反映する
2. μITRON整数型の定義の排除
3. ハードウェアのレイアウト定義のインクルードファイルをpdic内に自前で持つように修正(カーネル中のハードウェアレイアウト定義のインクルードファイルを参照しない)
4. STM32L552 NUCLEO-144ボードをサポート
5. Raspberry Pi Pico2ボードをサポート
6. Pico Wをシールドとして使用したWIFIのサポート、ESP32は削除
7. fmpカーネルをv1.4.0からv1.4.1に変更
8. STM32WBのBLEミドルウェアを1.18から1.21に更新
9. rommonのstm32L552 NUCLEO-144とRaspberry Pi Pico2の対応
• PICO2はビルド設定で、cotrex-m33とrisc-vの両方に対応
10. nRF52840-DK用BLE_REMOTEソース：ble_remote_17.2.zipに更新
11. BTstackの対応
12. Pico/Pico2用PIO I2Sドライバの対応
13. OLED-GDICドライバの対応

2024/05/22の機能アップの内容

1. TOPPERS BASE PLATFORM(RP)の不具合対応
• PICO PWMドライバで起動しない不具合の対応
2. BLE_REMOTEアプリのAndroid13対応
3. fmpカーネルでENABLE_G_SYSLOG設定時、ログが乱れる問題の対策
4. サンプルプログラムの追加
• Pico/WIFI2とwifi_remote
• STM32WB55/ble_remote:NUCLEOボード対応
5. コンパイルのワーニング対応修正
6. nRF52840-DK用BLE_REMOTEソース公開
7. SAPPHIRE SOC用I2Cドライバ対応

2024/01/25の機能アップの内容

1. TOPPERS BASE PLATFORM(RP)の不具合対応
• DMAの割込みでハングアップすることがある
• ADCの温度センサー値を取り出せない問題の対応
2. TOPPERS BASE PLATFORM(RP)の機能追加
• RTCの自動実行機能
3. TOPPERS BASE PLATFORMの標準入出力機能追加
• 初期化をWEAK関数に変更
4. lwIPに新規の新規機能追加
• システムサービスを追加
• TCPロック機能を追加
5. USBデバイスMSCを追加
6. STM32WBのBLEミドルウェアを1.12から1.18に更新
• この修正により、RAMサイズが2KB強増えSTM32WB15の対応をやめる

2023/05/23の機能アップデートの内容

1. TOPPERS BASE PLATFORM(RP)の追加
• Raspberry Pi Pico W用（ASP/FMP）開発環境を追加
2. 新ボード対応
• Raspberry Pi Pico W
• OML13058
• T120BGA324
• STM32L0 LoRa Discovery
3. lwIP 2.1.3の対応

2022/05/18の機能アップデートの内容

1. RTOS隠蔽化対応
• ASP3 Nucleo-64対応のパッケージを追加
• FreeRTOS対応のパッケージを追加
2. 新ボード対応
• STM32G0B1 Nucleo-64 ボード
• STM32WB15 Nucleo
3. STM32WBのBLEスタック1.2.0の対応

2021/06/11の機能アップデートの内容

1. STM32WBXX用WIFIドライバ追加、STM32_WPANV1.11.0の対応
2. STM32MP157C-DK2用Cortex-M4ドライバを追加
3. K210用YOLOデモを追加
4. longan nanoボード用ドライバを追加
5. リファレンスシステムBLE_REMOTEを追加
• BLE_REMOTEの端末側にビルド方法は「BLE_REMOTEデバイス仕様書100.pdf」に記載
• Android端末用アプリをAPKファイル「ble_remote-release.apk」で提供しています
• Android 6/10で実行確認しています。

2020/05/11の機能アップデートの内容

1. RISC-V用TOPPERS BASE PLATFORMを統合
2. GDICドライバ追加
   adafuit_st7789/sipeed_ov2640/sipeed_st7789/rom_file
3. lwIP開発環境とEhternet及びWifi(ESP32)用ドライバを追加
4. IWHI 1.54” LCDシールド(TEB002)用サンプルプログラムを追加
   OBJ/STM32F401NUCLEO_GCC/iwhishield

2019/03/04の機能アップデートの内容

1. USB HOST BLUETOOTHクラス対応
2. GDICドライバ追加
stlcd_otm8009a/stts_ft07x07/studio_wm8994/ stlcd_st7789h2/ stlcd_rk043fn48h
stts_ft5336/ flash_file/ aqm1284_st7565/ bleshield2.1
3. 漢字表示可能なuiモジュールを追加
4. WATCH DOCドライバを追加

その他

雑誌記事
Interface 2016年12月号
Interface 2024年 5月号
Interface 2024年 6月号
Interface 2024年 7月号
Interface 2024年 9月号
Interface 2024年 10月号
Interface 2024年 12月号
Interface 2025年 2月号
Interface 2025年 7月号

教育WGでは、TOPPERS BASE PLATFORMの拡張、GDICドライバの開発、IoTアプリの開発、ノウハウ共有のためのメンバーを募集しています。
教育WG：組込みプラットフォーム分科会に参加して頂く形となります。
TOPPERSプロジェクト会員ならば、どなたでも参加可能です。

開発スタッフ

TOPPERS BASE PLATFORMは、TOPPERSプロジェクト教育WGにて開発を行いました。