２０１９．９．４
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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１０５回］


●デジタル時計プログラム（２）

前回からの続きです。
プログラムの説明に入る前に、時刻の初期設定の操作について説明をしておきます。
スイッチＣを押すと、押している間、１秒ごとに分の下位１桁をカウントするカウンタがカウントアップしていきます。
しかしカウントアップするのは分の下位１桁だけで、カウントが９→０になっても、上位桁はカウントアップしないでもとのままの値を維持します。
スイッチＢを押すと、押している間、１秒ごとに分の上位１桁をカウントするカウンタがカウントアップしていきます。
しかしカウントアップするのは分の上位１桁だけで、カウントが５→０になっても、時の桁はカウントアップしないでもとのままの値を維持します。
スイッチＡを押すと、押している間、１秒ごとに時をカウントするカウンタがカウントアップしていきます。
時のカウントアップは２桁で行なわれます。
０→２３までカウントアップ→０を繰り返します。
このほかの機能もあるのですが、それについてはそのプログラム部分の説明のところで書くことにします。

下はスイッチＣを押したとき、分の下位１桁のカウントアップを行なうプログラム部分です。
スイッチＣを押したときと押していないとき（つまり通常の時計の動作）も一緒にプログラムしています。
そのためちょっとわかりにくいプログラムになっています。

--swcon set(every 1 second)
--select counterm0 clock
process(SWC,cntrs1(2),cntrss1(3))
begin
        if SWC='0' then
                cntrm0ck<=cntrss1(3);-- if SWC on,then count up every 1 sec
        else
                cntrm0ck<=cntrs1(2);
        end if;
end process;
process(cntrm0ck)
begin
        if cntrm0ck'event and cntrm0ck='0' then
                cntrm0<=cntrm0+"0001";
        end if;
        if cntrm0="1010" then
                cntrm0<="0000";
        end if;
end process;


このプログラムは少し説明が必要です。
ＳＷＣ＝’０’というのは、スイッチＣが押されたときです。
そのときはｃｎｔｒｍ０ｃｋにはｃｎｔｒｓｓ１（３）の値が入ります。
ｃｎｔｒｓｓ１は１／１０秒のカウンタです。
その最上位ビットの値がｃｎｔｒｍ０ｃｋに入ります。
スイッチＣが押されていないときは、ｃｎｔｒｓ１（２）がｃｎｔｒｍ０ｃｋに入ります。
ｃｎｔｒｓ１（２）は１０秒の位のカウンタの最上位ビットです。
その次のｐｒｏｃｅｓｓではｃｎｔｒｍ０（分の下位１桁のカウンタ）の処理を行なっています。
ｃｎｔｒｍ０ｃｋの値が１から０になる瞬間にｃｎｔｒｍ０がカウントアップします。
ｃｎｔｒｍ０ｃｋはスイッチＣの状態によってｃｎｔｒｓｓ１（３）かｃｎｔｒｓ１（２）のどちらかの値になっていますから、その値が１から０になる（ということは上位桁への桁上げが発生する）ときに、ｃｎｔｒｍ０がカウントアップします。
つまり、スイッチＣが押されているときには分の下位桁（ｃｎｔｒｍ０）が１秒ごとにカウントアップし、スイッチＣが押されていないときは、分の下位桁は秒の上位桁からの繰り上がりでカウントアップします（これは通常の時計の動作です）。
要約すると、スイッチＣが押されているときは、分の位のカウンタが１秒ごとにカウントアップし、押されていないときは通常の時計の動作をします。

次は分の上位桁の動作です。

--minuteH
--swbon set(every 1 second)
--select counterm1 clock
process(SWB,cntrm0(3),cntrss1(3))
begin
        if SWB='0' then
                cntrm1ck<=cntrss1(3);-- if SWB on,then count up every 1 sec
        else
                cntrm1ck<=cntrm0(3);
        end if;
end process;
--
process(cntrm1ck,SWC)
begin
        if cntrm1ck'event and cntrm1ck='0' and SWC='1' then
                cntrm1<=cntrm1+"001";
        end if;
        if cntrm1="110" then
                cntrm1<="000";
        end if;
end process;


上で説明した分の位の動作とほとんど同じです。
上ではスイッチＣでしたが今度はスイッチＢを使います。
分の上位桁は、スイッチＢが押されていると１秒ごとにカウントアップします。
押されていないときは通常の時計の動作（分の下位桁からの繰り上がりでカウントアップする）になります。
分の上位桁のカウントアップのところは、上で説明した分の下位桁の動作と異なるところがあります。
ｉｆ　ｃｎｔｒｍ１ｃｋ’ｅｖｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｎｔｒｍ１ｃｋ＝’０’　のうしろに　ａｎｄ　ＳＷＣ＝’１’　が追加されています。
これはどういうことでしょうか。
この部分がないと、分の下位桁の設定のためにスイッチＣを押していると、１秒ごとにカウントアップしていくのですが、９から０に変わるときに上位桁への桁上がりが発生してしまい、上位桁がカウントアップされてしまいます。
細かい話ですが、たとえば現在の値が○○時４７分のときに、それを４９分に設定するつもりでスイッチＣを押したところ、うっかり押し過ぎて９から０に変わってしまったとします。
そのときに上位桁への桁上がりが発生すると、５０分になってしまいます。
そうすると下位桁だけではなくて上位桁まで再設定しなければなりません。
スイッチＣを押しているときは分の下位桁だけがカウントアップするけれど、上位桁は変化しない、というようにしておきたいのは、上記のことを避けるためです。
その動作を普通に考えれば、分の下位桁のところで、スイッチＣが押されているときには上位桁へ桁上がりしない、というようなプログラムにしようと考えそうですが、その考えは多分うまくいきませんでしょう。
意外に思われるかもしれませんが、ここは下位桁ではなくて上位桁のカウントアップのところに　ａｎｄ　ＳＷＣ＝’１’　を追加するだけで、期待した通りの動作になります。
ＳＷＣ＝’１’はスイッチＣが押されていないとき、という意味になります。

次は時の位の動作です。

--hour
--swaon set(every 1 second)
--select counterh clock
process(SWA,cntrm1(2),cntrss1(3))
begin
        if SWA='0' then
                cntrhck<=cntrss1(3);-- if SWA on,then count up every 1 sec
        else
                cntrhck<=cntrm1(2);
        end if;
end process;
--
process(cntrhck,SWB)
begin
        if cntrhck'event and cntrhck='0' and SWB='1' then
                cntrh<=cntrh+"000001";
        end if;
        if cntrh(3 downto 0)="1010" then
                cntrh(3 downto 0)<="0000";
                cntrh(5 downto 4)<=cntrh(5 downto 4)+"01";
        elsif cntrh="100100" then
                cntrh<="000000";
        end if;
end process;


時の位はスイッチＡが押されていると１秒ごとにカウントアップします。
押されていないときは通常の時計の動作（分の上位桁からの繰り上がりでカウントアップする）になります。
時の位のカウントアップも、上で説明した分の上位桁の動作と同じです。
スイッチＢが押されているときには分の上位桁からの桁上がりでカウントアップしないように、
ｉｆ　ｃｎｔｒｈｃｋ’ｅｖｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｎｔｒｈｃｋ＝’０’　のうしろに　ａｎｄ　ＳＷＢ＝’１’　が追加されています。
それともうひとつ、時の位は０時から２３時（５９分５９秒）までですが、初期設定については分の場合のように上位桁と下位桁を分けずに０〜２３までカウントアップします。
１０進２桁のカウンタなのでｃｎｔｒｈは６ビットカウンタになっています。
もっとも１０進カウンタなので、どうせ下位桁が１０１０のときに０クリアして上位桁に桁上がりするようにしなければなりませんから、上位２桁と下位４桁の２つのカウンタに分けて記述してもそれほど違いのあるプログラムにはなりません。

さて。
デジタル時計なので、どうせならば秒の桁まで表示させてみたいものです。
しかしこのトレーニングボードの７セグメントＬＥＤは４桁しかありません。
表示は４桁しかできませんが、カウンタとしては１／１０００秒の単位までカウントしています。
８２Ｃ５５プログラムでＣポートを入力にしたときに利用できるように、８ビットのジャンパピン用ヘッダーがボード上にあります。
［第１０１回］に写真があります。
基板右側のＳＰ１がジャンパピン（ショートピン）用のヘッダーです。
ジャンパピンをセットすると、そのビットの入力が’０’になります。
オープンのビットには’１’が入力されます。
これを利用して時分と分秒の切換表示ができるように考えました。
それが下の部分です。

--7seg disp select
--HHMM or MMSS
process(PCL,cntrss0,cntrss1,cntrs0,cntrs1,cntrm0,cntrm1)
begin
        if PCL(0)='0' then
                leddatabf3<=cntrss0;
                leddatabf2<=cntrss1;
                leddatabf1<=cntrs0;
                leddatabf0<='0' & cntrs1;
        elsif PCL(1)='0' then
                leddatabf3<=cntrs0;
                leddatabf2<='0' & cntrs1;
                leddatabf1<=cntrm0;
                leddatabf0<='0' & cntrm1;
        else
                leddatabf3<=cntrm0;
                leddatabf2<='0' & cntrm1;
                leddatabf1<=cntrh(3 downto 0);
                leddatabf0<="00" & cntrh(5 downto 4);
        end if;
end process;
--
end rtl;


ジャンパピンの入力はＰＣＨとＰＣＬの各４ビットですが、ここでは右端の２ビットを使います。
ＰＣＬ（０）とＰＣＬ（１）です。
時分と分秒の切換だけならＰＣＬ（０）だけでできるのですが、８ビットもありますから、さらに秒と１／１００秒の表示も選択できるようにしました。
右端のビット０をショートすると秒と１／１００秒の表示になります。
右から２番目のビット１をショートすると分と秒の表示になります。
ビット０にもビット１にもジャンパピンをセットしないときは時分の表示になります。

下は前回お見せしたプログラムのソースファイルです。

trngwatch1c.txt

［第９１回］の通りに作業してください。
今回新規作成するフォルダはtrngｗatch1cです。
作業が済んだら［第９２回］以後のところを参考にして、コンパイル、端子名ファイルのコピー作業を行なってください。

ＣＰＬＤ入門！［第１０５回］
２０１９．９．４ｕｐｌｏａｄ

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