●ＣＰＬＤロジアナ（３０）ＵＳＢデータ通信速度の測定
前回からの続きです。
実際にＵＳＢの信号ラインを直接観測することもできないことはありませんが、簡単に観測できる代物ではありません。
前回書きましたようにＣＰＬＤロジアナのＵＳＢ通信は超低速のＨＩＤ方式ですがしかしそのベースになっているＵＳＢそのものの周波数は１２ＭＨｚと高速です。
さらにいえば仮にＵＳＢ信号そのものを観測したとしても、その信号はＵＳＢプロトコルという信号ルールで送受信されていますから、それによって運ばれているデータ以外にいろいろなものがごちゃまぜになっています。
そのあたりのことにつきましては「ＣＰＬＤ＋ＳＩＭＭを使ってＵＳＢプロトコルの解析を！」に詳しく書いていますので興味がおありの方はご参照ください。
そもそも今回の目的とするところはＣＰＬＤロジアナのＵＳＢでのデータ通信速度を確認することでＵＳＢプロトコルの解析などではありません。
その目的からするとＵＳＢ信号ラインを直接見ることはちょっと方向が違っています。
それではどうするか。
しばし考えたのですが、それほど悩むことでもありませんでした。
ＣＰＬＤロジアナは測定データを記録するときにはそのデータをＲＡＭ（６２２５６）に１バイトずつ順に書き込んでいきます。
逆に書き込んだデータを読み出すときにもＲＡＭの先頭アドレスから順に読んでいきます。
ＲＡＭの先頭アドレス（００００）から最後のアドレス（７ＦＦＦ）まで読み出す期間がそのままＣＰＬＤロジアナからＷｉｎｄｏｗｓパソコンにＵＳＢでデータを送信する期間に一致します。
ならば。
そのＲＡＭのアドレスラインを見ればそれがそのままＵＳＢ通信の状態を見ていることになります。
ＲＡＭのアドレス全部を見る必要はありません。
ＲＡＭの最上位アドレスＡ１４を見ているだけで（さらに同時にＡ１３も見ればなおよいことになります）それがＵＳＢ通信の状態を見ていることになるはずです。
もっともＣＰＬＤロジアナを使って自分自身のＲＡＭのアドレスラインを見るというわけにはいきません。
幸い今までに何回も試作を重ねてきましたから今回の用途に使えるＣＰＬＤロジアナを２つ用意することには問題はありません。
それならばその一方のＣＰＬＤロジアナでもう一方のＣＰＬＤロジアナのＲＡＭのアドレスラインを観測すればよいわけです。
ただしＣＰＬＤロジアナは１台のＷｉｎｄｏｗｓパソコンには１つしか接続できません。
１台のＷｉｎｄｏｗｓパソコンに複数のＣＰＬＤロジアナを接続することは不可能ではありませんがＷｉｎｄｏｗｓ側のプログラムもＰＩＣのプログラムもそのように書き換えなければなりません。
ＣＰＬＤロジアナのＵＳＢ通信の実体を観測してみようというのはたまたま思いついただけのことですから、そのたまたま思いついただけのことのためにおそらく相当に面倒なプログラムの変更作業をするというのはとても間尺に合うことではありませんし全く無駄なことでもあります。
そんなことをしなくても２台のＷｉｎｄｏｗｓパソコンにそれぞれ１つずつＣＰＬＤロジアナを接続してその一方で他方のＲＡＭのアドレス端子を見れば今回の目的は達成できます。
普段いろいろな作業に使っているパソコンがちょうど隣同士で並んでいます。
１台はＷｉｎｄｏｗｓ７でもう１台はＷｉｎｄｏｗｓ９８ＳＥです。
ＣＰＬＤロジアナはＷｉｎｄｏｗｓ９８ＳＥにも接続できますからこの２台のパソコンと２つのＣＰＬＤロジアナを使ってテストをしてみることにしました。
とそこまで考えてテスト作業をしてみることにしたのですが。
ちょっと待てよ、と思いました。
ＣＰＬＤロジアナの機能をテストするのにはちょうどよい機会なのでそのようにしてみることに問題はないのですけれど。
ＲＡＭのアドレス端子を見ることでＵＳＢ通信速度を観測するには何もＣＰＬＤロジアナをもう１つ用意しなくてもオシロスコープでもできるのでは？
私の使っているのはソニーテクトロの１００ＭＨｚ２現象ストレージオシロスコープです。
これなら使えるのでは。
ということでさっそく使ってみました。
下はサンプリングクロック５００ＫＨｚで測定中のＣＰＬＤロジアナのＲＡＭのアドレスＡ１４の波形です。
Ｌの期間のほうがＨの期間よりも長いのは測定を開始するまでの準備期間があるからです。
Ｈの期間を見ると３０ｍｓほどです。
Ａ１４がＨの期間ですから３２ＫＢの半分１６ＫＢ分のメモリ書き込み期間ということになります。
サンプリングクロックが５００ＫＨｚのとき１バイトのデータをＲＡＭに書き込む時間は２μｓですからその１６Ｋバイト分では３２ｍｓかかります。
おお。
オシロの波形と一致しました。
そこまで確認できたのでいよいよ本来の目的、ＲＡＭからの読み出し期間（＝ＵＳＢ通信時間）の測定です。
せっかくの２現象ですからＣＨ１にＡ１４、ＣＨ２にＡ１３をつなぎました。
左のほうに見えるヒゲがＲＡＭへの書き込み期間のＨの期間です。
上の写真では時間軸が２０ｍｓ／ｄｉｖでしたから幅のある波形として見えましたが今回は時間軸が５００ｍｓ／ｄｉｖなのでただのヒゲにしか見えません。
ＣＨ１のＡ１４がＬ、Ｈと変化する間にＣＨ２のＡ１３はＬ、Ｈ、Ｌ、Ｈと変化しています。
最後のＨ期間はＵＳＢ送信が完了してもそのままの状態で残ります。
しかし３２ＫＢの送信時間はＣＨ２（アドレスＡ１３）の波形から知ることができます。
Ａ１３のＬ、Ｈはそれぞれ３２ＫＢの１／４、８ＫＢの変化を示しています。
それぞれが１ｓｅｃですから３２ＫＢでは４秒かかっていることがわかります。
ところで上の写真はＣＰＬＤロジアナをＷｉｎｄｏｗｓ９８ＳＥパソコンに接続したときの観測結果です。
同じことをＷｉｎｄｏｗｓ７でも確認してみました。
下はＣＰＬＤロジアナをＷｉｎｄｏｗｓ７パソコンに接続したときの観測結果です。
Ｗｉｎｄｏｗｓ９８ＳＥでもＷｉｎｄｏｗｓ７でもＵＳＢ通信時間はほとんど変わりません。
写真によって波形の左側がＨのときとＬのときがありますが、これはＣＰＬＤロジアナを最初にスタートさせたときがＬで測定完了後に再度測定を開始したときにはＨになっているからです。
ＲＡＭアドレスは測定完了後はＨ（７ＦＦＦ）の状態のままになります。
再び測定を開始する時点でアドレスがクリアされてスタートするため上の写真のようになります。
さて結局のところオシロスコープを使ってみることでＵＳＢの通信速度の確認はできてしまったわけですが、せっかくＣＰＬＤロジアナを使って測定してみるつもりでサンプリング周波数も広げたわけですし、ＣＰＬＤロジアナの動作テストとしてもよい機会ですから、次回は当初の予定通りＣＰＬＤロジアナを使ってＲＡＭのアドレス端子の波形を観測してみることにします。
ＣＰＬＤ入門！［第１４１回］
２０２２．３．１２ｕｐｌｏａｄ
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