ＣＰ／ＭがＴＫ－８０互換のワンボードマイコンの上で復活します
ＮＤ８０ＺⅢとＭＹＣＰＵ８０の上でＣＰ／Ｍが走ります！
［第３２８回］
●ＭＩＤＩをどうするか？
前回はＣＰＵクロックについて書きましたが、もっと悩ましい問題が他にもありました。
これもやはりＺ８Ｓ１８０がＨＤ６４１８０と同じである、という誤認識に基づいて設計してしまった結果なのですが。
Ｅ－８０（仮称）ミニコンにはＭＩＤＩ（Ｍｕｓｉｃａｌ Ｉｎｓｔｕｒｕｍｅｎｔ Ｄｉｓｉｔａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）も搭載することになっています。
私はＭＩＤＩについては全く何も知りませんでしたので、それも勉強しなければならなかったのでありますが。
とにかく。
中日電工の守備範囲は、ソフトウェアについては何もしなくてよいから、必要なハードウェアだけを設計すればよい、ということでしたので、お受けすることにいたしました。
ＭＩＤＩについてざっと調べてみましたところ、ハードとしてはフォトアイソレータ仕様になっているものの、通信の実態としてはＲＳ２３２Ｃと同じ調歩同期式のシリアルインターフェイスでいいということがわかりました。
ただしボーレートはちょっと特殊で、３１．２５Ｋｂｐｓという半端な値になります。
半端な上にかなり高速です。
Ｚ８Ｓ１８０には２ＣＨのＡＳＣＩ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ 非同期シリアルコミュニケーションインターフェイス）が搭載されています。
当然このうちの１ＣＨをＭＩＤＩに割り当てるつもりでした。
ところがいざ設計という段になりまして、ちょいと悩ましい問題にぶつかってしまいました。
私はＺ８Ｓ１８０（ＨＤ６４１８０）のＡＳＣＩのボーレートジェネレータがＰＩＣと同じ程度のものであると勝手に誤解してしまっておりました。
時代が違っていたのでありますねえ。
ＨＤ６４１８０のそれはＢＲＧ（ボーレートジェネレータ）と呼ぶのもはばかられるほどの貧弱なものであることがわかってしまいました。
いえ。
幸いにして、といいますか、不思議なことに３１．２５Ｋｂｐｓはできるのです。
ただしＣＰＵクロックが１０ＭＨｚか５ＭＨｚならば、という但し書きつきですけれど（２０ＭＨｚもＯＫです）。
しかしながら、悲しいことに、Ｅ－８０（仮称）ミニコンの仕様であります、ＣＰＵクロックが１０ＭＨｚ、５ＭＨｚ、４ＭＨｚ、２ＭＨｚの場合には、普通のＲＳ２３２Ｃのボーレートは１２００ｂｐｓすら実現できません（おお。なんということでしょう）。
あ。
これはオリジナルのＨＤ６４１８０がそういう仕様になっているのでありまして、バージョンアップ版のＺ８Ｓ１８０ではそんなことはなかったのでありますが、前にも書きましたように、設計の当初ではＺ８Ｓ１８０もＨＤ６４１８０も全く同じ、と認識しておりましたので、つまりはそういうことだと思ってしまいました。
どういうことかと言いますと。
以下、説明をいたします。
Ｚ８Ｓ１８０のデータシートから、その部分の引用です（これはＨＤ６４１８０のまんまの機能について、です）。
［出典］Ｚｉｌｏｇ社 Ｚ８Ｓ１８０ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ボーレートはＣＰＵクロックをもとにした場合（ｓｓ２～ｓｓ０＝１１１以外）、まずはプリスケーラの設定（ＣＴＳ／ＰＳビット）によって、ＣＰＵクロックを１／１０または１／３０し、さらにＤＲの指定によって１／１６か１／６４したものに対して、ｓｓ２～ｓｓ０＝０００～１１０の指定によって１／１～１／６４したものが、求めるボーレートになります。
これだけを読むとややこしいのですが、たとえばＣＰＵクロックが１０ＭＨｚのとき、プリスケーラが１／１０で１／１６レシオの場合にｓｓ２～ｓｓ０＝００１だとすると、ボーレートは１０００００００／１０／１６／２＝３１２５０ｂｐｓになります。
またＣＰＵクロックが５ＭＨｚの場合にｓｓ２～ｓｓ０＝０００だとすると、ボーレートは５００００００／１０／１６＝３１２５０ｂｐｓになります。
実はこのことはずっとあとになってからわかったことで、当初はこのあたりのところは余りよく理解していませんでしたので、はなから３１２５０ｂｐｓはムリと思い込んでしまっておりました。
旧ＨＤ６４１８０の仕様でもＣＰＵクロックが５ＭＨｚか１０ＭＨｚならできたのですよねえ。
でも、まあ、ディップスイッチで選択できるＣＰＵクロックのうち、２ＭＨｚと４ＭＨｚではＭＩＤＩはできません、というのもいかがなものかと思います。
Ｙ様は昔のプログラムをできるだけそのまま移植して走らせることもできるように、ということで２ＭＨｚや４ＭＨｚというクロックも実装したい、と考えてみえますので、そういうことからしますと、１０ＭＨｚでなければ動きません、という仕様はちょっと…、ということになります。
結局、ＭＩＤＩについてはＰＩＣを搭載することで解決することにいたしました。
そういうわけですのでＭＩＤＩにつきましては、それほど悩むこともなく、形が決まったのでありますが。
問題は、その後に残りました。
●ＲＳ２３２Ｃ用クロック回路
ＭＩＤＩに使わないことになりましたＡＳＣＩのチャネル０とチャネル１は、そのままＲＳ２３２Ｃインターフェイスとして利用することにしました。
え？
１２００ボーでもだめじゃなかったのか？
そうなのです。
Ｅ－８０（仮称）ミニコンの仕様では、ＲＳ２３２Ｃ用にはＣＰＵクロックは使えません。
そのようにするためには、逆にＣＰＵクロックを半端な値にしなければなりません。
ＨＤ６４１８０の参考書では、そのためのＣＰＵクロックとして、６．１４４ＭＨｚとか４．６０８ＭＨｚなどという半端な値のクロックが記載されています。
ですから、ＣＰＵクロックを利用する代わりに外部からクロックを供給することにいたしました。
回路はなかなかに面倒なものになってしまうのですが、その代わりにＲＳ２３２ＣのボーレートもＭＩＤＩと同様にＣＰＵクロックには依存しない設計にすることができました。
下はＺ８Ｓ１８０のＡＳＣＩのチャネル０とチャネル１に外部から供給することにした、ＲＳ２３２Ｃクロック回路です。
この回路図ではボーレートの上限が９６００ｂｐｓになっています。
実は外部から供給するクロックにも制約があるのです。
９６００ｂｐｓを１／１６レシオで使う場合、供給するクロック周波数は９６００＊１６＝１５３．６ＫＨｚになります。
一方で外部から供給するクロックの周波数の上限はＣＰＵクロックの１／４０以下でなくてはならないのです。
ＣＰＵクロックが１０ＭＨｚの場合でも１００００／４０＝２５０ＫＨｚですから、９６００ボーが上限になります。
ＣＰＵクロックを２ＭＨｚで使う場合には、２０００／４０＝５０ＫＨｚですから２４００ボーが上限になります。
なかなかに悩ましい仕様ではあります。
しかし、この件につきましては、当初Ｙ様からは、外部に接続するつもりの機器との通信に使うものとして、その程度のボーレートが得られれば問題ありません、とのお答えをいただいておりました。
ま、しかし、以上のことは、Ｚ８Ｓ１８０がＨＤ６４１８０のまんまの仕様だったと思い込んでおりましたときには、こうするしかなかったのでありますが。
バージョンアップされた現行のＺ８Ｓ１８０では、ＡＳＣＩのボーレートジェネレータとして内蔵の１６ビットカウンタを使うことができるようになっている、ということが分かった今となりましては、果たして今までの仕様のままでよいものかどうか、これまたどうすべきか大いに悩んでしまいました。
その機能をうまく利用すれば、ＲＳ２３２Ｃ用の上記クロック回路は無くてもよいことになってしまいます。
でもそうするためには、まずはその新機能を使ってＲＳ２３２Ｃ通信が問題なくできるかどうかを確認しなくてはなりません。
せっかく試作基板を発注する目前まできておりますものを、ここでまたそのようなテストをして、その結果によってまたアートワークを変更するということになりますと、さらに手間と日数を要することになります。
で。
前回のＣＰＵクロックとあわせて、いかがいたしましょうか、とＹ様にお尋ねいたしました。
Ｙ様からは。
ＲＳ２３２Ｃクロックについても、現在の設計のままでいきましょう。
ＲＳ２３２Ｃのために、内蔵の１６ビットカウンタを占有してしまう、ということは避けたいと思います。
このカウンタはユーザーが割り込みを利用して高度なプログラムを作るときのために開放しておきたいと思います。
というご返事をいただきましたので、最終的に上の回路図の通りの仕様に落ち着きました。
しかし、そのことは必ずしもＡＳＣＩの機能が上記回路によって制約されるということを意味するわけではありません。
外部から供給するクロックは内蔵Ｉ／Ｏレジスタの設定によって無視することもできますから、もしユーザーが必要と考えるならば、内蔵の１６ビットカウンタを利用して、もっと高速の通信プログラムを組むことも可能です。
いずれ落ち着きましたならば、そのようなサンプルプログラムも作成して試してみるつもりです。
ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！［第３２８回］
２０１３．２．２４ｕｐｌｏａｄ
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