●ＣＰＬＤトレーニングボード
当連載を開始したのが今年の２月ですから、それからもう４ヶ月も経ってしまいました。
読者の皆様には、あるいは「何を考えているのかなあ。いささか方向が外れているのではないかなあ。」などとお思いだったかもしれません。
しかし。
お待たせいたしました。
いよいよ、真打の登場であります。
「おお。そう来たか」
と納得していただけるものと自負しております。
今まで何枚か作ってきましたＣＰＬＤボードは既存のＨＣＭＯＳＩＣベースの回路をＣＰＬＤ化したもので、小型化とコストパフォーマンスの向上ということではそれぞれに意義のある基板ですが、それぞれ特定の回路に特化したボードですので、ユーザーがＶＨＤＬプログラムを書き換えるなどして、オリジナルのボードにするとか、あるいはＶＨＤＬプログラムの習熟のために独自のプログラムを書いて、その動作を確認してみる、というような使い方、つまり応用としての活用はちょっと難しいところがあります。
ＣＰＬＤトレーニングボードは、今までと同じＥＰＭ７１２８ＳＬＣ８４を使いますが、その周りに配置した回路は特定の機能に固定していません。
できるだけ応用が利くように、汎用的な入出力回路になっています。
下はそのような目的で製作した試作基板の写真です。
７セグメントＬＥＤを４桁搭載しています。
うーん。
実際に現物を見ると表示は結構明るいのですが、こうやって写真に撮るとやっぱりちょっと見にくいですねえ。
遮光フィルムを乗せてみました。
これならはっきり見えますでしょう。
以前に７セグメントＬＥＤの表示を試みたときは、８桁だったこともあってｍａｃｒｏｃｅｌｌが不足してしまったので、結局ＰＩＣを使うことになりました。
その後にもう少し賢いプログラムが書けるようになりましたので、現在ではＰＩＣを使わなくても７セグメントＬＥＤの表示は可能だと考えています。
しかしその場合にはＰＩＣの代わりにダイナミック表示を行なうためのクロックが必要になることなどを考えると、マイコンボードのための７セグメントＬＥＤ／５Ｘ５キー入力回路をＣＰＬＤ化する場合には、やはりＰＩＣを利用する方法が一番よいようです。
そういうことなのですが、このボードはトレーニングボードという位置づけですから、効率化などを追求するのではなくて、あくまで色々なプログラムを書いてそれを実際に動作させて確認することができる、というところに主眼を置いています。
そういう観点からすれば７セグメントＬＥＤをダイナミック点灯させるというのは、それ自体がサンプルプログラムとして参考価値が高いと思いますし、当然７セグメントＬＥＤ表示ができれば、それを使ってまた別のいろいろなプログラムができそうです。
４桁表示なので７セグメントＬＥＤをコモンドライブする側はトランジスタ（２ＳＣ１８１５）を使っています。
写真では「１２３４」と表示しています。
写真を見ていただければわかりますように、このボードには何もつないでいません。
ではどうやって「１２３４」という「値、データ」を表示させているのでしょう。
７セグメントＬＥＤ／５Ｘ５キーＩＦボードのようにＣＰＵボードと接続してＣＰＵ側からのデータ出力によって表示が行なわれているのではないことは一目瞭然です。
実はこれ、１２時３４分の時刻の表示を行なっているところです。
７セグメントＬＥＤ４桁表示といえばおそらく誰でもデジタル時計の表示を想起されますでしょう。
そこでサンプルプログラムとして２４時制の時分秒表示クロックプログラムを作成しました。
このボードにはＲＴＣ（時計用ＩＣ）は搭載していません。
後で説明する３２．７６８ＫＨｚのクロックを入力することで、それをＥＰＭ７１２８ＳＬＣ８４が分周して１秒のクロックを作成して、時刻をカウントし表示しています。
そうか。
１秒のクロックをカウントして表示させているだけか。
そんな簡単なものじゃありません。
カウンタはＶＧＡＩＦ＋ＣＲＴＩＦでも使ってきました。
一般的なカウンタはバイナリカウンタ（２進カウンタ）です。
しかし時計は？
秒と分はそれぞれ１０進（下位）＋６進（上位）カウンタにしなければなりません。
時は２４時の場合下位は１０進ですが上位は２進ではありませんね。
上位も０、１、２まではカウントしますから一応１０進的ですがそれだけでは足りません。
’２４’で’００’クリアが必要です。
たかが時計、されど時計というべき結構トレーニングになるプログラムです。
時計といえばもうひとつ。
時刻を設定できなければ、時計になりませんでしょう。
プッシュスイッチからの入力で時刻の設定ができるようにプログラムしてあります。
それもできるだけ簡単に行なえるように、複数のプッシュスイッチを使ったプログラムを考えました。
スイッチ入力の応用プログラムにもなります。
もうひとつ。
表示が４桁しかありませんから、時分と分秒はプッシュスイッチを押すことで切り換えて表示することができるプログラムにしてあります。
これもスイッチ入力プログラムのサンプルにもなりますね。
時計用のクロックについては後の回でも詳しく説明する予定です。
バックアップ動作ができませんので電源が切れたら時刻も失われます。
その辺はあくまでトレーニング用のサンプルプログラムです。
時刻を設定すればデジタル時計ですが、ゼロクリアしてプッシュスイッチを押したらカウントスタートするようにすると、ストップウォッチプログラムになります。
また逆に時間を設定してスイッチオンでダウンカウントすれば、デジタルタイマープログラムになります。
７セグメントＬＥＤと時間としての秒クロックを組み合わせるならば、周波数カウンタができそうです。
これもサンプルプログラムとしては参考価値が高いでしょう。
７セグメントＬＥＤのほかにもボード上にはずらりとＬＥＤが並んでいます。
ＣＰＬＤのユーザー用入出力端子はプログラムによって入力、出力あるいは入出力兼用端子として使うことができます。
というより、プログラムによって入出力を自由に設定して使うことこそがＣＰＬＤのそもそもの使用目的といえますでしょう。
出力結果を確認するためにはボード上に出力端子ごとにＬＥＤがあると便利です。
ということでボード上には８ビット×３組のＬＥＤが配置してあります。
入出力が８ビット×３組、ということになりますと、直ぐに思い浮かぶのはおそらく８２Ｃ５５でありましょう。
そうです。
どうせサンプルプログラムを書くならばということで、８２Ｃ５５のＡ、Ｂ、Ｃの各ポートをＶＨＤＬプログラムで実現しました。
８２Ｃ５５は入出力ポートだけではなくてパラレルデータの送受信モードなどもあるのですが、サンプルプログラムでは一般的な入出力モードに限ってプログラム化してあります。
Ｃポートは上位４ビットと下位４ビットをそれぞれ入力、出力別々に設定できますが、それも８２Ｃ５５と同じ機能になるようにプログラム化しました。
Ｃポートについては入力も簡単にテストできるようにボード上に８ビットのジャンパーピンを設けてあります。
せっかく８２Ｃ５５をＣＰＬＤ化したのですから、マイコンボードの外部回路として使えるようにしなければ片手落ちです。
ということでボードにはＮＤ８０Ｚ３．５などのマイコンボードのＩ／Ｏ増設用バス信号コネクタに接続するための２６ピンコネクタ（上の写真で下側のコネクタ）を実装しました。
また写真で上側にある２６ピンコネクタは、これもＮＤ８０Ｚ３．５などのマイコンボードの８２Ｃ５５用入出力コネクタと同じピン配列になっています。
●回路図
ＣＰＬＤトレーニングボードの回路図です。
時計用の１秒クロックは３２．７６８ＫＨｚのクリスタルを７４ＨＣＵ０４で発振させています。
これがなかなかに難題で、しっかり悩むことになってしまいました。
そのことについては、後の回で書く予定です。
ＣＰＬＤ入門！［第６７回］
２０１９．６．１４ｕｐｌｏａｄ
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