ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２マイコンボードの製作
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ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２はＺ８０互換の高速高性能８ビットマイクロコントローラです。
残念なことに数年前に生産中止になってしまいました。
しかし当社ではＫＬ５Ｃ８０Ａ１２を使った組込みマイコンボードはまだ健在です。
そのＫＬ５Ｃ８０Ａ１２を使ったＮＤ８０Ｚ３．５上位互換マイコンボードの製作記事です。
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［第１９回］


●ＲＯＭ／ＲＡＭ切換え回路とＫＬ５Ｃ８０Ａ１２のＭＭＵの制約

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２はＺ８０互換の８ビットＣＰＵなので、直接アクセスできるメモリ空間はＺ８０と同じ００００〜ＦＦＦＦの６４ＫＢに限られます。
しかしＫＬ５Ｃ８０Ａ１２はＭＭＵ（Ｍｅｍｏｒｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）を内蔵していて、その助けを借りて最大５１２ＫＢの外部メモリ（物理メモリ）を００００〜ＦＦＦＦの論理メモリ空間に割り付けることができます。

ところでＮＤ８０Ｚ３．５は標準の仕様では００００〜７ＦＦＦをＲＯＭ、８０００〜ＦＦＦＦをＲＡＭに割り当てています。
しかしＺＢ３ＤＯＳ（ＣＰ／Ｍ互換ＤＯＳ）を機能させるためは００００〜ＦＦＦＦをＲＡＭにする必要があります。
そこでＺＢ３ＤＯＳオプションの仕様として、００００〜７ＦＦＦの同じアドレス空間にシステムＲＯＭと３２ＫＢのＲＡＭを配置し、バンク切換えの手法で、Ｉ／Ｏアドレス９Ｃにビット３＝０のデータを出力するとＲＯＭが選択され、ビット３＝１のデータを出力するとＲＡＭが選択されるようにすることができます。

今回のＫＬ５Ｃ８０Ａ１２マイコンボードでは最初からスタンダードの仕様としてシステムＲＯＭとは別に５１２ＫＢのＲＡＭを実装するように考えています。
すでに書いてきましたように、このＫＬ５Ｃ８０Ａ１２マイコンボードでもＺＢ３ＤＯＳ（ＣＰ／Ｍ互換ＤＯＳ）の動作テストを行いました。
そのためには当然００００〜のエリアをＲＯＭからＲＡＭに切り換える仕組みが必要になります。
ここまで書いてきた文の流れからして、それにはＫＬ５Ｃ８０Ａ１２の内蔵ＭＭＵを利用しているはず、とお考えになるかもしれません。
ええ。
私自身もなんとか利用できないかな、と最初は考えました。
しかしなんともできませんでした。

下は今回のＫＬ５Ｃ８０Ａ１２マイコンボードのＲＯＭ／ＲＡＭ切換え回路です。

説明のために一部の回路を省略して簡略化しています。
１７５ｐｉｎ１５のラインはＩ／Ｏアドレス９Ｃにビット３＝０のデータを出力すると０になり、ビット３＝１を出力するまでその状態が維持されます。
さらにＡ１８とＡ１７がともに０のときにＲＯＭが選択され、それ以外のときにＲＡＭが選択されます。
Ａ１８＝Ａ１７＝０のメモリアドレスは０００００〜１ＦＦＦＦになります。
今回のボードはＲＯＭとしては２７Ｃ１００１までを搭載するように考えているため、そのＲＯＭのアドレス範囲をカバーするためにそのような回路になっています。
このとき初期状態では０００００〜１ＦＦＦＦはＲＯＭがアクティブになりＲＡＭは２００００〜７ＦＦＦＦがアクセス可能なアドレスになります。
ＲＡＭの０００００〜１ＦＦＦＦはＲＯＭの「裏」に隠れていて、Ｉ／Ｏアドレス９Ｃにビット３＝１のデータを出力するとＲＯＭの代わりにＲＡＭがアクティブになります。

えー？
それってＭＭＵを全然使ってないじゃないの？
ええ。
使ってないじゃなくて、使えないのです。
ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２のＭＭＵについては［第５回］と［第６回］で説明していますが、あまり要領よく説明できませんでした。
そこで説明に使った図を下に再掲します。

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２がソフトウェアでアクセスできる６４ＫＢのメモリ空間（００００〜ＦＦＦＦ）を論理メモリ空間と名付けます。
論理メモリ空間は最大でＲ０〜Ｒ４の５個のブロックに分けることができます。
このうちＲ０の下限アドレスはシステムによって００００になっていて、かつ物理メモリアドレスの０００００にマッピングされています。
これはソフトウェアで変えることはできません。
それではＲ１の下限アドレスは、というとこれには制約はありません。
ならばＲ１の下限アドレスも００００にして、それを物理メモリアドレスの２００００に割り当てれば、ＲＯＭとＲＡＭのバンク切換えが外部回路無しにできてしまうではないか？

ところが、Ｒ１の下限アドレスを００００にはできないのです。
［第５回］の説明は少し舌足らずでわかりにくいかもしれません。
Ｒ１〜Ｒ４の下限アドレスを示す値としては００〜３Ｅ（ただし６ビットの値）を与えることができます（３Ｆは無効値）。
この値は１６ビットアドレスの上位６ビットなのでＡ１５〜Ａ１０を示します（Ａ９〜Ａ０は０）。
それなら下限アドレスとして００００〜Ｆ８００を示すことができそうなのですが、ここで「ただし」が付け加わります。

その６ビットの値に１を加算した値が実際の論理下限アドレス値になります。
つまり実際には下限アドレスとしては０４００〜ＦＣ００の範囲しか割り当てることができません。
どのように工夫してもこのＭＭＵの仕様からは００００〜０３ＦＦの範囲はＲＯＭにしか割り当てることができません。
おそらくＫＬ５Ｃ８０Ａ１２の開発チームは組み込み用のＣＰＵであることを強く意識していたはずで、その場合少なくとも０００００〜００３ＦＦの１ＫＢはＩＰＬを含むＲＯＭであることがノーマルな仕様となるはずで、さらには内蔵の５１２バイトのＲＡＭ（アドレスはＦＦＥ００〜ＦＦＦＦＦ）を利用することで外付けＲＯＭだけのシンプルな制御システムが実現できるはず、と考えたと思います。
まあ、制御用としては妥当な考え方なのですけれど、それを汎用として使おうとしますと、こういうことになってしまうのはいたし方のないことなのかもしれません。

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２マイコンボードの製作［第１９回］
２０１８．２．１１ｕｐｌｏａｄ

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