ＰＩＣＢＡＳＩＣコンパイラ
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まるでインタプリタ。でもコンパイラです。超カンタン超シンプルです。
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［第６回］



●サンプルプログラム（２）出力波形

前回はＰＩＣＢＡＳＩＣのサンプルプログラムを見ていただきました。
ちょっと見にはＢＡＳＩＣインタプリタのようですがれっきとしたコンパイラです、と書きました。
コンパイラですからソースプログラムをマシン語コードに翻訳します。
普通のコンパイラはそのマシン語コードをＨＥＸファイルの形で作成します。
ＰＩＣの場合にはＰＩＣライターでそのＨＥＸファイルを読み込んでＰＩＣに書き込みます。
しかし当ＰＩＣＢＡＳＩＣコンパイラはＰＩＣライタを使わないでＨＥＸコードを直接ＰＩＣに書き込んでしまいます。
前回はターゲットボード（ＰＩＣＢＳ０３）をＰＩＣＢＳ０１を介してＵＳＢでＷｉｎｄｏｗｓマシンと接続したままでそのマシン語コードを実行するところをお見せしました。
説明としてはそのように書きましたが本当に実行しているのかどうかということについてはコマンドプロンプト画面に表示されるメッセージなどから推測するしかありません。
ＰＩＣに書き込んだマシン語プログラムは実際に実行されていますからそれを確認する一番簡単な方法はＰＯＲＴＣの出力波形をオシロスコープで見てみることです。
前回のようにＷｉｎｄｏｗｓパソコンとＵＳＢ接続された状態のままでもＰＯＲＴＣの出力波形を見ることはできますが、せっかくＰＩＣにマシン語コードを書き込んだのですから、ＰＩＣＢＳ０３ボードを単独で実行させてみることにします。
ＰＩＣＢＳボードのＰＩＣにマシン語プログラムを書き込んだあとはＰＩＣＢＳコンパイラシステムと切り離してＰＩＣＢＳボード単独で動作させることができます。
その場合にはターゲットボード（ＰＩＣＢＳ０３）に＋５Ｖの電源をつなぐこととボード上のＪ１にジャンパーピンをセットしてＪ１をショートします。
Ｊ１は［第４回］のＰＩＣＢＳ０３の回路図を参照してください。
下はそのようにしてＰＯＲＴＣの出力波形を観測中の写真です。

右側のＰＩＣＢＳ０３は単独で動作しています。
オシロスコープの波形はＲＣ０の波形です。

波形がはっきり見えるようにオシロスコープの部分を拡大しました。

ちょっと画面が不鮮明になってしまいましたが水平時間軸は１００ｎｓです。
Ｈの期間は３５０ｎｓほどでＬの期間は１５０ｎｓほどです。
こまかいところまでは読み取れませんが１回の周期はおよそ５００ｎｓほどです。
インタプリタと違ってコンパイラですから出力波形の時間を正確に計算することができます。
と書きましたが、今回のサンプルのように簡単なプログラムでなければそういうことは難しいです。
一般にはそれができるのはアセンブラプログラムです。
今回のサンプルプログラムでは前回コンパイル後のマシン語コードを表示させましたのでそれを解読することで出力波形の周期などを計算で求めることができます。
下は前回お見せしたマシン語コードのプログラムリストです。
右側にアセンブラのニーモニックを表記しましたが、今回はさらにそこに各命令の実行クロック数を（　）の中に記しました。

００　０Ｅ　ｍｏｖｌｗ　００
９４　６Ｅ　ｍｏｖｗｆ　ＴＲＩＳＣ
００　０Ｅ　ｌｏｏｐ：ｍｏｖｌｗ　００　（１）　←
８２　６Ｅ　ｍｏｖｗｆ　ＰＯＲＴＣ　（１）　＿＿＿Ｌ　ＯＵＴ
０１　０Ｅ　ｍｏｖｌｗ　０１　（１）
８２　６Ｅ　ｍｏｖｗｆ　ＰＯＲＴＣ　（１）　＿＿＿Ｈ　ＯＵＴ
０２　ＥＦ　ｇｏｔｏ　ｌｏｏｐ　（２）
１０　Ｆ０　　　　　　　　　　　　　　　　→↑

ＰＩＣのマシン語命令の多くは１命令クロックで実行されますがｇｏｔｏ命令など一部の命令は２クロックで実行されます。
上のリストを見ながらプログラムの動作とクロックの計算について説明をします。
４行目のところでＰＯＲＴＣに０が出力されます。
６行目でＰＯＲＴＣに１が出力されます。
この間がＰＯＲＴＣ＝０の期間です。
この間の命令の実行クロック数は１＋１＝２クロックです。
ＰＯＲＴＣが１になったあと７行目のＧＯＴＯ命令で３行目に戻ってふたたび４行目でＰＯＲＴＣに０が出力されるまでがＰＯＲＴＣ＝１の期間です。
この間の実行命令クロック数は２＋１＋１＝４クロックです。
ＰＩＣＢＳ０３のＣＰＵクロックは４８ＭＨｚです。
命令クロックはその１／４の１２ＭＨｚです。
１命令クロックの時間は１／１２μｓです。
そこでＰＯＲＴＣの出力波形のＬの期間を計算で求めると２／１２＝１／６ですから約０．１６７μｓになります。
Ｈの期間は４／１２＝１／３ですから約０．３３３μｓになります。
オシロの波形ではＨの期間とＬの期間はちょっと正確には読み取りにくいのですが１回の周期は０．１６７＋０．３３３＝０．５μｓですから計算結果と大体一致しています。

おお、そうでした。
こういうときこそ、ＣＰＬＤロジアナの出番です。

Ｌの期間は１６０ｎｓ、Ｈの期間は３４０ｎｓと読み取れます。
１回の周期は５００ｎｓです。

ＰＩＣＢＡＳＩＣコンパイラ［第６回］
２０２３．４．８ｕｐｌｏａｄ

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