2019.8.12
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[新連載]CPLD入門!
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いつか使うことになるだろうと思ってはいたのですが。
何を今頃になって、というようなものですが。
ようやく本気で、CPLDと四つに取り組みます。
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[第100回]


●CPLDボード発売開始のお知らせ

まとまった時間がなかなか取れなくて、発売開始の案内も書けないまま、毎日があっという間に過ぎていってしまいます。
気が付いたらもうお盆ではありませんか。
7月の初めごろには発売開始を、なんて考えていたのですが、1ヶ月以上の遅延です。
もういけません。
覚悟を決めて書いてしまいます。
毎度のことでまとまりのない案内になってしまいますが、当連載はまだ続きます。
説明不足のことなどに気が付きましたらその都度追記していきますので、これからも引き続きご注目いただきますようお願いいたします。

●目玉は「CPLDトレーニングボードキット」ですが

長々と書いてきましたCPLD入門ですが、やっと100回の節目を迎えることができました。
この機会にとりあえず第一弾として皆様に自信をもってお勧めしますのが、名前もそのものずばりの「CPLDトレーニングボードキット」で、これはもう当連載の目玉でありましょう。
しかし実際のところ、私自身のそもそもの目的は「CPLDトレーニングボード」ではありませんでした。
連載のはじめのころにも書いたと思いますが、今まで作ってきました色々なボードキットの使っておりますICがいつまで供給されるのか、そこのところがちょっと心配で、仕入れ価格も年々上昇してきておりますので、コスト的な面からもなんとかしたいという思いがあって、その対策の先に浮かんだのが既存回路のCPLD化という命題で、それが当連載の本当の目的でありました。
ただそうやって今後も色々なCPLDボードを企画して、その過程を連載として書いていくということになりますと、それはそれなりに読んでいただく価値はあるとは思いますが、読者様に参加していただく企画にはなりません。
おそらくは組立キットでありますとか、あるいは自分では組立はしないものの、実際に自分自身でさわってみたいとかというような動機もあって、当ホームページに来ていただいている方がほとんどだと思いますから、その点を重視しますと、読者参加型のボードも作らないわけにはいきませんでしょう。
ということで、当初の目的に加えて作りましたのが、「CPLDトレーニングボードキット」です。
このキットは皆様にきっと喜んでいただける当連載の目玉としてお勧めするボードキットです。

●CPLDボードはほかにもあります

そのような経緯で書き進めてきました当連載ですので、目玉としてのCPLDトレーニングボードキットについての記事は、現時点では最後に紹介する形で書いてきています。
これまでの連載の過程ではいくつかのCPLDを実装したボードについても書いてきました。
最初のころのボードはそれこそただの試作品で製品として販売するレベルのものではありませんでしたが、その後に手がけたボードはそれなりに実用的価値があると思いますので、今回はそのようなボードについてもCPLDトレーニングボードキットと同時発売ということで合わせて案内をいたします。
なおそれらのボードに加えて、まだいくつかのボードを企画していますので、そういったボードについても具体化してきましたら、当連載にて紹介をしていきたいと思います。
その意味を込めて、今回は記念すべき第一弾の発売開始の案内です。

●発送について

やっとここまで来たという感じで、実のところ組立説明書も操作説明書も何もできていません。
これから準備することになります。
ご注文ご送金いただいてから、お手元にお届けするまで2週間ほどお待ちいただくことになるかと思います。
今回のキットはいずれも海外から入手するICやパーツなどが含まれています。
今手元にはわずかしか在庫していません。
ご注文いただいた順に発送していきますので、ご注文の状況によりましては、それらのパーツが入荷するまでさらにお待ちいただく場合があります。

●CPLDトレーニングボード組立キット

まずは目玉商品、「CPLDトレーニングボード組立キット」の紹介です。
こちらはプリント基板の表(おもて)面です。

寸法は10cmX10cmです。

こちらは裏面です。


部品を実装した完成品の写真です。

実は試作品のため、上の製品基板の写真と一部異なっているところがあります。
なるべく早く正規の製品版も製作して写真をUPしたいと思っています。

●CPLDトレーニングボード組立キットの概要

1)ALTERA EPM7128SLC84を実装
EPM7128SLC84はALTERAからMAX7000シリーズの1つとして販売されていたCPLDで、84pinPLCCソケット実装タイプ、+5V動作という今や超貴重なCPLDです。
残念ながら現在は生産されていません。
国内では入手困難ですが、まだ海外からならなんとか入手できています。
いずれは入手不能になるときが来ますから、そのときまでの提供品です。
128Macrocell(2500gate)、ユーザーI/Oとして使用可能な端子数は最大62本です。
2)USB接続でオンボードプログラム可能
専用ケーブル(USB Blaster互換品)がキットに含まれます。
3)ボード上にはユーザーI/Oとして使用したときのために出力用LEDを8ビット×3組実装しています。
82C55の動作をプログラムしたときの動作確認に便利です。
4)上記の3組の出力A、B、CのうちCの8ビットを入力として定義したときのテスト用として8ビットのジャンパーピン用ヘッダーが実装してあります。
またそれとは別にスイッチ入力用に小型タクトスチッチが3個実装されています。
5)時計プログラム、タイマー動作、周波数カウンタプログラムのために7セグメントLED4桁を実装しています。
表示は4桁ですが、タクトスイッチからの入力で時分、分秒の表示を切り換えるなどのプログラムが可能です。
また周波数カウンタとして使う場合に、タクトスイッチからの入力で上位下位の切換えをするようにプログラムすることで8ビットカウンタにすることもできます。
6)ボード上には4.096MHzの水晶発振回路を実装していて、時計プログラムではその周波数をEPM7128SLC84で分周することで時計の基準クロックの1秒を得ています。
また同様にその1秒をパルスカウンタのゲートとすることで周波数カウンタプログラムにも利用しています。
7)それらのプログラムはこれからの連載の中でプログラムリストとして公開するとともに、プログラミングの参考になるように説明を加えていきます。
連載記事の中で公開予定のそれらのプログラムをダウンロード(コピー)してQuartusU13.0SP1でコンパイルし、それをUSB Blaster互換ケーブルでCPLDトレーニングボード上のEPM7128SLC84に書き込むことで、記事内容と同じことを実際に体験することができます。

CPLDトレーニングボードについては[第67回][第99回]に参考記事を書いていますので参照してください。

[重要]
このキットはVHDLプログラムをQuartusU13.0SP1でコンパイルし、USB Blaster互換ケーブルでボード上のEPM7128SLC84に書き込むことで初めてキットとしての使用が可能になります。
このキットを使うためにはQuartusU13.0SP1のダウンロードが必須になります。
QuartusU13.0SP1が使えない場合、このキットはただの飾りとしての価値しかありません。
ご購入の前に必ずQuartusU13.0SP1をダウンロードして、コンパイルなどの動作ができることを確かめてください。
QuartusU13.0SP1をダウンロードは[第76回]以後で説明をしています。
ダウンロード後のセッティングなどの作業もありますから、[第76回][第85回]をよく読んで、そこに書いてある通りの作業をしてください。
Windows10で必要なUSB Blasterドライバのインストール操作は、実際にUSB Blaster互換ケーブルをUSB接続しなければ作業できませんから、Windows10でQuartusU13.0SP1を使う場合には、ご購入後に[第86回][第89回]を参考にドライバのインストールを行なってください。

[注記]
キットにはEPM7128SLC84およびUSB Blaster互換ケーブルを含みます。
キットの操作、EPM7128SLC84にプログラムを書き込むためには+5V電源が必要です。
標準キットには+5V電源は含まれません。
ND80Z3.5、ND8080、MYCPU80などの当社の組立キットに附属の+5V電源を利用することができます。

●CPLDトレーニングボード組立キットの価格

ぶっちぎりの超特価です!

1)電源無し組立キット
4500円(税込4860円)送料サービス。
2)電源無し完成品
5500円(税5940円)送料サービス。
3)+5V電源付き組立キット
5200円(税込5616円)送料サービス。
4)+5V電源付き完成品
6200円(税込6696円)送料サービス。

[附属説明書について]
組立説明書には回路図がつきます。
操作については当ホームページにて詳しく書いていますので、それを参考にしてください。
できるだけコスト負担にならないための考慮ですのでご諒解ください。
今までの記事だけでは説明が不足しているようなところが出てきたときは、連載記事の中で追記していく予定です。
VHDLプログラムの文法については連載記事のサンプルプログラムの中で必要と思われる説明を加えていきます。
当連載記事を通してお読みいただき、さらにいくつかのサンプルプログラムを理解していただければVHDLの基本についても理解できたことになると思います。

●CPLD版7セグメントLED/5X5キー/USBIFボード組立キット

こちらはプリント基板の表(おもて)面です。

寸法は10cmX10cmです。

こちらは裏面です。


部品を実装した完成品の写真です。


ND80ZSMに接続して動作テスト中の写真です。


このボードはND80Z3.5の7セグメントLED表示回路、5X5キーボード回路、USBIF回路と同等の回路機能をCPLDおよびPICで実現したものです。
このボード単独では機能しません。
ND80ZUSかまたはND80ZSMと接続して使うことを目的として開発しました。
7セグメントLED、5X5キー用のキースイッチは小型のものを使い、できるだけローコストになるよう努めました。
ND80ZUSと接続する場合にはND80ZUS上のUSBIFと、このボード上のUSBIFがぶつかってしまいます。
そのためND80ZUSと接続する場合にはこのボード上のPIC18F14K50を外して、同時にジャンパーピンでUSBIFを使わない設定にします。

[注記]
ボード上にはUSB Blaster互換ケーブルを実装するためのJTAGコネクタ(10pinヘッダー)を実装するための配線もしてありますが、このキットにはUSB Blaster互換ケーブルは附属しません。

上記の通りこのキットは既存の回路をCPLD化することによって、小型化しかつローコスト化することを目的に開発したボードで、キットにはその目的に合ったプログラムを書き込み済みのEPM7128SLC84が含まれています。
Z80CPUボードなどと接続することで、もととなった回路と同じ動作をします。
キットに附属のEPM7128SLC84には出荷時に必要なプログラムを書き込み済みでかつ動作テスト済みですから、ユーザーがEPM7128SLC84にプログラムを書き込む必要はありません。
そのため、CPLDトレーニングボードキットとは異なり、このボードを使うためにあらかじめQuartusU13.0SP1をダウンロード、インストールする必要はありません。

[参考]
CPLDトレーニングボードキットを別に購入し、それに附属しているUSB Blaster互換ケーブルを使って、このボード上のEPM7128SLC84にユーザーが作ったプログラムを書き込んで、ユーザーオリジナルの7セグメントLED/5X5キー/USBIFボードにする、というような応用的な使い方は可能です。

CPLD版7セグメントLED/5X5キー/USBIFボードについては[第26回][第42回]に参考記事を書いていますので参照してください。

●CPLD版7セグメントLED/5X5キー/USBIF組立キットの価格

1)組立キット
5000円(税込価格5400円)送料サービス。
2)完成品
6000円(税込価格6480円)送料サービス。

ND80ZSM組立キットは6500円なので、このボードと組で使うことによってND80Z3.5と同等の機能をほぼ半額の11500円で実現することができます(ただしND80ZUSには82C55回路はありません)。

ND80ZSM、ND80ZUSと接続するための26pinフラットケーブルが附属します。
ND80ZSMまたはND80ZUSとこのボードを接続して、さらにマイコン独立化セット、または新マイコン独立化セットと接続しようとすると26pinコネクタが不足します。
マイコン独立化セット、または新マイコン独立化セットをご購入いただいてる場合には、そのための26pin増設コネクタボードをサービスいたします。

ND80KL/86USと接続してND80KL/86と同等の機能にすることもできます。
このボードを接続してさらにマイコン独立化セット、または新マイコン独立化セットと接続する場合の扱いについては上記のND80ZSMまたはND80ZUSの場合と同じです。

●CPLD版VGA/CRTIFボード組立キット

こちらはプリント基板の表(おもて)面です。

寸法は10cmX10cmです。

こちらは裏面です。


部品を実装した完成品の写真です。

実は試作品のため、上の製品基板の写真と一部異なっているところがあります。
なるべく早く正規の製品版も製作して写真をUPしたいと思っています。

●マイコン独立化セットと組み合わせて使います

このボードは単独では機能しません。
当社のマイコンボード、ND80Z3.5、ND8080、ND80Z3/MC80、ND80KL/86、ND80KL/86US、ND80ZSM、ND80ZUSと接続して、さらにSDカード+PS/2キーボードIFボードとともに組み合わせて使うことで、マイコン独立化システムと同等の機能とすることができます。
そのためにはこのボードキットだけではなくて、SDカード+PS/2キーボードIFボード、PS/2キーボードと独立化システム用ZB3BASICプログラムROMも必要になります。
したがってもしマイコン独立化セットをお持ちではないユーザーがこのボードを購入する場合には、このボードキットを含めたマイコン独立化セットとして購入していただくことになります。
その場合には現行のマイコン独立化セットのVGA/CRTIFボードの代わりにこのボードキットが附属することになりますから、このボードを含むマイコン独立化セットは現行の通常IC版のマイコン独立化セットよりもその分低価格になります。

[参考]
マイコン独立化セット

[注意]このボードキットは新マイコン独立化システム用ではありません。
マイコン独立化システム用のVGA/CRTIFボードキットです。

CPLD版VGA/CRTIFボードについては[第44回][第66回]に参考記事を書いていますので参照してください。

●CPLD版VGA/CRTIFボード仕様のマイコン独立化セットの価格

1)組立キット
12000円(税込価格12960円)送料サービス。
2)完成品
14000円(税込価格15120円)送料サービス。

上記の組立キットにはCPLD版VGA/CRTIFボードのほか、SDカード+PS/2キーボードIF組立キット、SDカード、PS/2キーボード、独立化セット用ZB3BASICシステムROMが附属します。
完成品も組立キットと同じ内容です。

この構成のセットの場合、独立化セット用ZB3DOS(CP/M互換DOS)(別売価格4000円。税込価格4320円)を走らせることもできます。

●CPLD版VGA/CRTIFボードのみの組立キットの価格

すでにマイコン独立化セットをお持ちのユーザーの中には、興味があるので、手持ちのVGA/CRTIFボードの代わりにこのボードキットを接続してみたい、とお考えの方もみえるかも知れません。
そういった要望にお応えするため、あくまでこのボード単独では機能しないことを了解いただいた上で、このボードキット単独での販売もいたします。

1)組立キット
5000円(税込価格5400円)送料サービス。
2)完成品価格
6000円(税込価格6480円)送料サービス。

[注記]
CPLD版VGA/CRTIFボード上にはUSB Blaster互換ケーブルを実装するためのJTAGコネクタ(10pinヘッダー)を実装するための配線もしてありますが、このキットにはUSB Blaster互換ケーブルは附属しません。
このキットは既存の回路をCPLD化することによって、小型化しかつローコスト化することを目的に開発したボードで、キットにはその目的に合ったプログラムを書き込み済みのEPM7128SLC84が含まれています。
キットに附属のEPM7128SLC84には出荷時に必要なプログラムを書き込み済みでかつ動作テスト済みですから、ユーザーがEPM7128SLC84にプログラムを書き込む必要はありません。
そのため、CPLDトレーニングボードキットとは異なり、このボードを使うためにあらかじめQuartusU13.0SP1をダウンロード、インストールする必要はありません。

[参考]
CPLDトレーニングボードキットを別に購入し、それに附属しているUSB Blaster互換ケーブルを使って、このボード上のEPM7128SLC84にユーザーが作ったプログラムを書き込んで、ユーザーオリジナルのVGA/CRTIFボードにする、というような応用的な使い方は可能です。

●ご注文の方法

ご注文はお名前、ご住所、電話番号、ご注文品名を明記の上メールにてお申し込みください。
こちらのメールアドレスにお願いいたします。 thisida@alles.or.jp
折り返しお振込みいただく金額をメールにてお知らせしますので、そのメールに記載の要領にてお振込み願います。
お振込みいただいた時点で正式のご注文とさせていただきます。

CPLD入門![第100回]
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