(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第３４７回］
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●緊急のご連絡です！！！必ずお読みください（２００９．９．３０ＡＭ９：３０）
組み立て中のお客様からメールをいただきました。
緊急ですのでとりあえず情報のみＵＰいたします。
（１）組立説明書２８ページ ３－３．抵抗の取付け
Ｒ７８が１００ＫΩになっていますが１ＫΩ（茶黒赤金）の間違いです。１ＫΩ（茶黒赤金）に訂正願います。
ＹＴ様、ご指摘ありがとうございました。
（２）組立説明書２２ページ １－１５．動作テスト でディップスイッチＤＳ３についての説明がありません。
ここではＤＳ３は全部ＯＦＦ（上側）にしておいてください（そうしないと正しく動作しません）。
ＨＴ様、ご指摘ありがとうございました。
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●［１０］ＩＮ、ＯＵＴ、ＲＬＣ～ＲＡＲ、ＳＴＣ、ＣＭＣ、ＣＭＡ命令回路の実装です
［第３１５回］で説明した作業です。
今回はＩＮ、ＯＵＴ、ＲＬＣ～ＲＡＲ、ＳＴＣ、ＣＭＣ、ＣＭＡ命令の回路を実装します。
実装する部分は、こちらのシルク図で、レモンイエロー色で着色したところです（の、はずだったのですが…）。
試作の段階では、ＩＮ命令とＯＵＴ命令の動作テストをするのに、ＭＹＣＰＵ８０基板の外に、８２Ｃ５５をつないでテストしました（［第１０７回］および［第１６６回］を参照してください）。
８２Ｃ５５というのは８０８０のファミリーＬＳＩとして最もポピュラーなペリフェラルインタフェースです。双方向に設定可能な８ビットのＩ／Ｏポートを３組もっています。
うーん。しかし、ご購入いただいた皆様に、ＩＮ命令、ＯＵＴ命令のテストをしていただくのに、「外部に８２Ｃ５５をつないでください」ってのは、いや、それはないでしょう。
それは応用篇としてならいいのかもしれませんが、基本的な動作テストで、それはちょっと、いくらなんでも、まずいでしょうねえ。
さて、どうしましょう。
おお、そうでした。
ＴＫ８０回路の中に、何ビットか汎用に使えるＩＮ、ＯＵＴ回路を用意していました。
それを使えばよいじゃありませんか。
組立説明書を作成した時点では、Ｉ／Ｏ回路はＴＫ８０回路に含まれているため、当然その実装作業は一番最後の ［１３］ＴＫ８０回路の実装 のところで行うことにしてありました。
その［１３］の作業のうち、ＩＮ命令、ＯＵＴ命令のテストに必要な回路だけは、今回の［１０］の作業で行うように、変更しなければいけません。
そこで、ＩＮ命令、ＯＵＴ命令をテストできるように、［１３］で作業する予定になっていた下記の部品も［１０］で組付けるように変更しました。
ＩＣ２６３ ７４ＨＣ１３８
ＩＣ２６４ ７４ＨＣ２４４
ＩＣ２６５ ７４ＨＣ３２
ＩＣ２６６ ７４ＨＣ３７３
ＩＣ２６９ ７４ＨＣ０２
Ｂ４５ 集合抵抗１０ＫΩ×８
ＣＮ３ １０ｐｉｎストレートコネクタ
今回の追加作業を含めて着色し直したシルク図です（作業する部分が基板の広範囲に分かれているため、必要な部分だけを切り取って編集してあります）。
追加作業を含めて［１０］で行う作業部分はレモンイエロー色で着色しています。
前回までの作業部分は灰色にしてあります。
シルク図をクリックすると、拡大画像を見られます。
●組立作業を終わったところの写真です
写真をクリックすると拡大画像を見られます。サイズが大きいので（約１．６ＭＢ）、インターネットの低速接続環境では、ダウンロードに時間がかかります。ご注意ください。
●［１０］ＩＮ、ＯＵＴ、ＲＬＣ～ＲＡＲ、ＳＴＣ、ＣＭＣ、ＣＭＡ命令回路の動作テストです（操作説明書から）
●２３．ＩＮ、ＯＵＴ命令のテスト
ＭＹＣＰＵ８０組立説明書 Ⅲ組立 ［１０］ＩＮ、ＯＵＴ、ＲＬＣ～ＲＡＲ、ＳＴＣ、ＣＭＣ、ＣＭＡ命令回路 の組立作業後に行う動作テストの説明です。
●２３－１． テスト用の回路を準備する
ＩＮ命令は外部Ｉ／Ｏ回路から８ビットのデータを入力します。
ＯＵＴ命令は外部Ｉ／Ｏ回路に８ビットのデータを出力します。
動作はメモリに対するＲＥＡＤ／ＷＲＩＴＥとよく似ています。
メモリに対するＭＯＶ命令などでは外部アドレスバスＡ１５～Ａ０にメモリアドレスを出力し、データバスＤ７～Ｄ０を使ってデータの読み書きをします。
これに対してＩＮ、ＯＵＴ命令はアドレスバスの下位８ビットＡ７～Ａ０にＩ／Ｏアドレスを出力し、データバスＤ７～Ｄ０を使ってデータの入出力を行います。
アドレスバスＡ７～Ａ０はメモリ回路と共通していますから、そのままではメモリ回路も同時にアクセスされてしまいます。
そうならないように、ＩＮ、ＯＵＴ命令ではメモリ制御信号のＭＥＭＲＤ、ＭＥＭＷＲを使う代わりに、ＩＯＲＤ、ＩＯＷＲ信号をアクティブにします。
ＩＮ、ＯＵＴ命令回路のテストをするためには、Ａ７～Ａ０とＩＯＲＤ、ＩＯＷＲによってセレクトされるＩ／Ｏ入出力回路が必要です。
ＭＹＣＰＵ８０は基板上にそのための回路を実装しているので、外部にスイッチやＬＥＤを接続するだけで簡単にＩＮ、ＯＵＴの動作を確認することができます。
回路については
ＭＹＣＰＵ８０回路図№３１
ＭＹＣＰＵ８０回路図№３２
を参照してください（回路図の着色も変更しなければいけませんね。近いうちに直すことにします）。
Ｉ／Ｏアドレス９８～９Ｂでアクセスされる入出力信号端子がＣＮ３の１０ｐｉｎコネクタに配置してあります。
ＣＮ３には１０ｐフラットケーブルを接続します。
１０ｐフラットケーブルのコネクタがついていない側にテスト用のＬＥＤをとりつけます。
フラットケーブルの赤い色がついている側が１番ｐｉｎです。５番、１０番は緑色です。
フラットケーブルは隣同士のケーブル被覆が１０ｃｍごとにくっついていますが指先でつまんで引っ張るようにすると１本ずつばらばらにすることができます。
図のように１番、６番、９番、１０番の被覆を先端から１ｃｍほどはがして（＊１）、できればハンダあげ（＊２）をしておきます。
赤色ＬＥＤの長い側の端子に２．２ＫΩの抵抗をハンダづけします。
抵抗のもう一方のリード線にフラットケーブルの９番をハンダづけします。
赤色ＬＥＤの短い側の端子にフラットケーブルの６番をハンダづけします。
フラットケーブルの１番と１０番は図のように何もつながない状態にしておきます。
［注意］フラットケーブルの９番は＋５Ｖ、１０番はＧＮＤです。この２本が他の端子や基板配線などに接触しないように注意してください。とくに９番と１０番が接触すると電源がショートしますので十分に注意してください。
（＊１）ビニール被覆線の被覆のむきかた
（＊２）ハンダあげ
２３－２． フラットケーブルコネクタをＣＮ３に接続する
以上のように作業した１０ｐフラットケーブルコネクタをＣＮ３に接続します。コネクタの△マークと基板面のシルク印刷の△マークを合わせる向きで接続します。このとき１０本のコネクタ端子がずれたりしないで全部フラットケーブルコネクタにおさまっていることを確認してください。
●２３－３． ＩＮ、ＯＵＴ命令のテストプログラムをメモリに書く
メモリに次のプログラムを書きます（１． メモリにデータを書き込む の説明を参考にして操作してください）。
００００ ＤＢ９８ ＩＮ ９８
０００２ Ｄ３９８ ＯＵＴ ９８
０００４ Ｃ３００００ ＪＭＰ ＄００００
（リスト２０）ＩＮ、ＯＵＴ テストプログラム
たったこれだけの非常に短いプログラムです。
Ｉ／Ｏアドレス９８から入力したデータ（Ａレジスタに読み込まれます）を、Ｉ／Ｏアドレス９８に出力します。
同じアドレスですがＩＮとＯＵＴで回路は別になっていますから、入力ラインに出力されることはありません。
●２３－４． テストプログラムを実行する
プログラムの実行の仕方については ４． テストプログラムを実行する を参照してください。
ＲＥＳＥＴＳＷを押しながら、ディップスイッチＤＳ３－４をＯＦＦにします。その後ＲＥＳＥＴＳＷを離すとプログラムが実行されます。
プログラムが実行されると、ＩＮ ９８命令でＩ／Ｏアドレスの９８からデータがＡレジスタに入力され、その後ＯＵＴ ９８命令でＡレジスタに入力されたデータがＩ／Ｏアドレス９８に出力されます。そしてそれを繰り返します。
ＣＮ３に接続された１０ｐフラットケーブルの１番はＩ／Ｏアドレス９８のビット７入力です。
また赤ＬＥＤを接続した６番はＩ／Ｏアドレス９８のビット７出力です。
ＬＥＤはビット７出力がＨのとき消灯し、Ｌのとき点灯します。
プログラムを実行させたまま、１０ｐフラットケーブルの１番と１０番をショートさせてみてください。
１０番はＧＮＤですが、１番は入力信号端子ですからＧＮＤとショートさせても構いません。
するとＩ／Ｏ入力のビット７がＧＮＤにショートしてＬレベル（０）になりますから、そしてその他のビット入力は抵抗でプルアップされていてＨレベル（１）が入力されますから、Ａレジスタには７Ｆが入力されます。
ＡレジスタのＬＥＤは左端のビット７だけが消灯します。
同時にそのデータがＯＵＴアドレスの９８に出力されるため、フラットケーブルに接続した赤ＬＥＤが点灯します。
そしてフラットケーブルの１番と１０番を離すと１番の入力も抵抗でプルアップされているのでＨ（１）入力となり、ＡレジスタにはＦＦが入力されます。フラットケーブルにつないだ赤ＬＥＤは消灯します。
☆☆☆操作説明書には図はありますが画像（基板の写真）はありません。でもせっかくのホームページですから、写真もＵＰいたします。☆☆☆
●テストプログラムを実行中の写真です
ミノムシクリップで１０ｐｉｎケーブルの１番と１０番をショートさせています。
Ａレジスタのビット７が消灯し、フラットケーブルの６番に取り付けたＬＥＤは点灯しています。
ミノムシクリップを離すと、Ａレジスタのビット７は点灯し、フラットケーブルの６番に取り付けたＬＥＤは消灯しました。
なおＩＮ命令、ＯＵＴ命令については、当社ホームページの
「つくるＣＰＵ［第１６６回］」（http://www.alles.or.jp~thisida/mycpu166.html）
でも説明をしています。
●２４．ＯＵＴ命令のテスト
ＭＹＣＰＵ８０組立説明書 Ⅲ組立 ［１０］ＩＮ、ＯＵＴ、ＲＬＣ～ＲＡＲ、ＳＴＣ、ＣＭＣ、ＣＭＡ命令回路 の組立作業後に行う動作テストの説明です。
●２４－１． ＯＵＴ命令のテストプログラムをメモリに書く
メモリに次のプログラムを書きます（１． メモリにデータを書き込む の説明を参考にして操作してください）。
００００ ３Ｃ ＩＮＲ Ａ（８）
０００２ Ｄ３９８ ＯＵＴ ９８（８）
０００４ Ｃ３００００ ＪＭＰ ＄００００（１２）
（リスト２１）ＯＵＴ テストプログラム
Ａレジスタをインクリメント（＋１）して、その結果をＯＵＴアドレス９８から出力します。
これを繰り返します。
●２４－２． テストプログラムを実行する
プログラムの実行の仕方については ４． テストプログラムを実行する を参照してください。
ＲＥＳＥＴＳＷを押しながら、ディップスイッチＤＳ３－４をＯＦＦにします。その後ＲＥＳＥＴＳＷを離すとプログラムが実行されます。
プログラムが実行されると、Ａレジスタがインクリメント（＋１）され続けて、その値がＯＵＴアドレス９８から継続して出力されます。
ＯＵＴアドレス９８の各ビットからの出力は、Ａレジスタの各ビットの値と同じですから、それぞれの値のパルス出力になります。
２３－１． テスト用の回路を準備する で作成し、ＣＮ３に接続した１０ｐフラットケーブルの６番（赤ＬＥＤが接続されています）から出力されるパルスを計算してみます。
リスト２１の各命令の後ろに（）で示されているのが、その命令の実行クロック数です。
Ａレジスタが＋１され、ＯＵＴアドレスから出力される繰り返しの１回あたりのクロック数は、下の計算で求められます。
８＋８＋１２＝２８クロック
１０ｐフラットケーブルの６番はＯＵＴアドレスのビット７で、それはそのままＡレジスタのビット７ですから、１２８回の繰り返しごとに１と０が交互に出力されます（００～７Ｆのとき出力は０、８０～ＦＦのとき出力は１）。
２８×１２８＝３５８４クロック
１クロックは０．５μｓですから、３５８４×０．５＝１７９２μｓです。
１０ｐフラットケーブルの６番からは１．７９２ｍｓごとにＨとＬが交互に出力されることになります。
この出力をオシロスコープにつないで見ると、ＨとＬがともに１．７９２ｍｓの方形波（周期は３．５８４ｍｓ）が観測できます。
周波数カウンタがあれば、１／３．５８４≒０．２７９ですから２７９Ｈｚの測定値が得られます。
●オシロスコープで観測した出力波形の写真です
●２４－３． オシロスコープや周波数カウンタを使わないで観測する
次のプログラムをメモリに書いて、実行してください。
００００ ０４ ＩＮＲ Ｂ（８）
０００１ Ｃ２００００ ＪＮＺ ＄００００（１２ ｏｒ ８）
０００４ ３Ｃ ＩＮＲ Ａ（８）
０００５ Ｄ３９８ ＯＵＴ ９８（８）
０００７ Ｃ３００００ ＪＭＰ ＄００００（１２）
（リスト２２）ＯＵＴ テストプログラム（２）
実行クロック数を計算します。
Ｂレジスタが２５６回インクリメント（＋１）されるごとにＡレジスタが＋１されます。
Ａレジスタが＋１されるときのクロック数をまず求めます。
（８＋１２）×２５６－４＋８＋８＋１２＝５１４４クロック
－４は２５６回に１回、Ｂレジスタが００になったときだけＪＮＺ命令が８クロックになることによる補正です。
これが１２８回繰り返されるごとに１０ｐフラットケーブルの６番からの出力が反転します。
５１４４×１２８＝６５８４３２クロック
６５８４３２×０．５＝３２９２１６μｓ
０．３３秒ごとに１０ｐフラットケーブルの６番に取り付けた赤ＬＥＤが点滅するのが確認できます。
ＡレジスタのＬＥＤもインクリメントするのが観測できます。下位ビットは点滅が速いので（最下位ビットは２．５ｍｓ毎に点滅）、全点灯しているようにしか見えませんが、上位ビットは見分けが可能です。
最上位のビット７は１０ｐフラットケーブルに取り付けた赤ＬＥＤも同じ周期で点滅することがわかりますが、点灯、消灯の状態は逆になっています。
ＡレジスタのＬＥＤはビットが１のときに点灯するのに対し、１０ｐフラットケーブルに取り付けた赤ＬＥＤは０のときに点灯するようになっているからです。
２００９．９．２９ｕｐｌｏａｄ
２００９．９．３０一部修正＆追記
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