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５回］


●ＭＭＵ

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２のＣＰＵコアはＺ８０互換の８ビットＣＰＵです。
Ｚ８０互換ですからアクセスできるメモリアドレスは００００〜ＦＦＦＦの６４ＫＢに限られます。
その一方ですでに説明しましたように、ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２は内蔵の５１２バイトのＲＡＭのほかに外部にマキシマムモードでは最大５１２ＫＢのメモリを接続することができます。
その場合外部メモリのアドレスは０００００〜７ＦＦＦＦの範囲になります（内蔵ＲＡＭはＦＦＥ００〜ＦＦＦＦＦです）。
００００〜ＦＦＦＦの間のアドレスしかアクセスできないＣＰＵコアで、０００００〜７ＦＦＦＦおよびＦＦＥ００〜ＦＦＦＦＦの物理メモリ空間をアクセスできるようにアドレス変換をするのがＭＭＵ（Ｍｅｍｏｒｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）の働きです。

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２では６４ＫＢの論理メモリ空間をＲ０〜Ｒ４の５個のブロックに分けることができます。
論理アドレス上での配置順はＲ０＜Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４です。
このうちＲ０の先頭アドレスは００００で、かつ物理メモリアドレスの０００００に固定されています。
またＲ４の物理ベースアドレスはＦ００００に固定されています。
物理ベースアドレスは後ほど説明します。


上の図はマキシマムモードでの物理メモリと論理メモリの関連付けの例です。
あとで説明しますが、マキシマムモードで内蔵ＲＡＭをＲ４領域に割り当てると、アドレスＦＣ００〜ＦＤＦＦの範囲がメモリのない領域になってしまいます。
ですからここではＲ４のエリアは消滅させてしまってＲ３でカバーする構成にしています。
Ｒ０は下限アドレスが０００００に固定されていますから、自由に配置することはできませんが、Ｒ１〜Ｒ３は図のように物理メモリのどこにでも自由に結びつけることができます。

論理メモリアドレスから物理メモリアドレスへの変換は各領域の論理アドレスと物理ベースアドレスを加算することで行なわれます。



ＢＢＲ１（Ｉ／Ｏアドレス００）とＢＲ１（Ｉ／Ｏアドレス０１）は領域Ｒ１のレジスタです。
ＢＢＲ２（Ｉ／Ｏアドレス０２）とＢＲ２（Ｉ／Ｏアドレス０３）は領域Ｒ２のレジスタです。
ＢＢＲ３（Ｉ／Ｏアドレス０４）とＢＲ３（Ｉ／Ｏアドレス０５）は領域Ｒ３のレジスタです。
ＢＢＲ４（Ｉ／Ｏアドレス０６）とＢＲ４（Ｉ／Ｏアドレス０７）は領域Ｒ４のレジスタです。
ＢＢＲｎは領域Ｒｎの下限論理アドレスの上位６ビット（Ａ_１５〜Ａ_１０）を定義します。
ＢＢＲｎの上位２ビットはＢＲｎと合わせて物理ベースアドレスの上位１０ビット（Ａ_１９〜Ａ_１０）を定義します。
ただしＢＢＲ４の上位２ビットは常に０で、ＢＲ４は常にＦ０Ｈに固定されています。
いずれも下位１０ビット（Ａ_９〜Ａ_０）は０です。
まずは論理ベースアドレスについて下の図で説明をします。



論理ベースアドレスは同時に下位ブロックとの境界を示すアドレスでもあります。
たとえば上図の例でアドレス８０００はＲ１の先頭アドレス（論理ベースアドレス）であるとともにＲ０との境界のアドレスでもあります。
各ブロックは先頭アドレス（論理ベースアドレス）のみ定義します。
なぜならその終わりのアドレスは上位のブロックの先頭アドレス（論理ベースアドレス）によって決定されるからです。
Ｒ０の先頭アドレス（論理ベースアドレス）はシステムによって００００に決定されていて変えることはできません。
したがって各ベースアドレスは０１〜３Ｆの値を設定できますが、３Ｆは無効値とされていて、３Ｆを設定するとそのブロックは消滅します。
おそらく３Ｆにそのような特殊な意味を持たせたためだと考えられますが、本来の計算上のベースアドレス値から−１したものを設定値にするというルールになっています。

上の例でＲ１の先頭アドレスは８０００です。
その上位６ビットは２０になりますが、ＢＢＲ１に設定する値はそこから−１した１Ｆになります。
上の例ではＢＢＲ４に３Ｆを指定しているので、Ｒ４は消滅します。
そのときＲ３は上位のブロックがないため、終わりのアドレスはシステムの上限のＦＦＦＦになります。
各設定値の大小が逆転したり同じ値を設定すると、下位のブロックが消滅します。
たとえば上図の例でＢＢＲ１＝２８とするとその値は無効値とされ、Ｒ１が消滅します。

上の例では、ＢＢＲ１〜ＢＢＲ４の上位２ビットは０にしています。
その各２ビットは物理ベースアドレスの下位２ビットです。
ＢＢＲ４の上位２ビットは常に０になります（この２ビットはｒｅａｄ　ｏｎｌｙです）。
ＢＢＲ１〜ＢＢＲ３の上位２ビットは上の例では０にしていますが、いつも０でなければならないというわけではありません。
物理ベースアドレスについては後ほど説明します。

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２はリセット直後はシステムによりＢＢＲ１〜ＢＢＲ４の値が３Ｆに設定されます。
これによりＲ１〜Ｒ４は消滅しＲ０のみになります。
Ｒ０の先頭アドレスは物理アドレスの０００００に結びつけられているため、論理メモリ空間は下図のように物理メモリの０００００〜０ＦＦＦＦになります。


次は物理ベースアドレスの説明に移るわけですが、ちょっと説明が長くなってしまいましたので、この辺で一息入れて、続きは次回にすることにいたします。

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２マイコンボードの製作［第５回］
２０１６．１２．２０ｕｐｌｏａｄ

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