ＰＩＣでＵＳＢを！（知識ゼロからのスタートです）
ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０のＵＳＢ機能を１００％自前のソフトで制御する試みです。しかもアセンブラで！
当記事は２００９年１２月から「ＴＴＬでＣＰＵをつくろう！」というタイトルの もとにほとんど毎日連載をしてきたものを再編集したものです。 ２０１１．７．１２

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☆ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０

ＰＩＣ１８Ｆ２５５０では大きすぎて、計画中のＴＫ８０互換マイコンボードＮＤ８０ＺⅢには組み込めそうにないことがわかりました。
ＵＳＢ機能内蔵のＰＩＣにはＰＩＣ１８Ｆ４５５０、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０のほかに２０ｐｉｎのＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０があることはちょっと前から知っていました。しかしＵＳＢに関する部分がＰＩＣ１８Ｆ２５５０とはかなり異なっているようです。
案の定しっかり泥沼にはまってしまいました。

［第７３回］

●８ビットパラレルデータ伝送

前回、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０とＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０との間には、とんでもない、言うなれば、まことにけしからぬ相違がある、と書きました。
どこが、どのように違っておりますのか、もちろんそのことにつきましてはしっかり説明をさせていただきますけれど、お話の順序といたしましては、もうちょっと先になってからお話しすることになります。

今回はこちらのテーマからお話しいたします。
ＰＩＣ１８Ｆ２５５０を完全にあきらめてしまったわけではありませんが、先に作りましたＺ８０版ＴＫ８０ボード（ＮＤ８０ＺＨ）に搭載しておりました１８ｐｉｎのＰＩＣ１６Ｆ８８の代わりに乗せようとしますと、ＰＩＣ１８Ｆ２５５０の２８ｐｉｎというのは、回路配線を部分的にいじくる程度ではとてもできそうにはありません。
その点、ＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０の２０ｐｉｎならばなんとかなりそうです。
しかし２０ｐｉｎでは、今度は逆にＩ／Ｏの数が決定的に足りません。
それじゃやっぱりなんとかしてＰＩＣ１８Ｆ２５５０を使うしかないじゃないの？
ということなのですけれど、そこをクリアする方法がないわけではありません。

いままでＺ８０ＣＰＵとＰＩＣ１６Ｆ８８との間のデータの受け渡しは、８ビットパラレルでやってきました。
テスト的に取り付けたＰＩＣ１８Ｆ２５５０とＺ８０との間でも全く同じです。
そこのところを、８ビットでデータを送る代わりに、最初に下位４ビットをまず送り、次に上位４ビットを下位にシフトしてから送るようにすれば、８本使っていたデータラインが４本で済みますから、つまりＩ／Ｏが４本浮いてくる勘定です。

で、これもまたお話の順序といたしまして、その４ビットデータ伝送回路について説明をする前に、まずは現行の８ビットのデータ伝送について説明をすることにいたします。

Ｚ８０版ＴＫ８０ボード（ＮＤ８０ＺＨ）の試作基板にＰＩＣ１８Ｆ２５５０をとりつけたところの回路図は［第６９回］にあります。
データはＰＩＣ１８Ｆ２５５０のＲＢ０～ＲＢ７とＮＤ８０ＺＨ基板のＩ／Ｏアドレス９４との間でやり取りされます。
データはＺ８０ＣＰＵからＰＩＣの方向へも、逆にＰＩＣからＺ８０ＣＰＵの方向へも送りますから、双方向伝送です。
データラインの向きがぶつかってしまわないように、データを送信も受信もしていないときには、ＮＤ８０ＺＨ基板のデータ出力用ＩＣ（ＩＣ４、７４ＨＣ３７３）は出力禁止にしておきます。またＰＩＣ１８Ｆ２５５０のＰＯＲＴＢは入力にしておきます。

実はこういう回路の場合、あるタイミングでどちらが送信を開始するかを決定するのは、なかなかにむつかしいのです。同時に両方が送信を開始しようとすると、当然データラインがぶつかってしまいます。
しかし、今回の、Ｚ８０版ＴＫ８０ボードの場合には、そのタイミングはＣＰＵの側が決定することになりますから、データがぶつかってしまう心配はありません。

ＣＰＵからＰＩＣの向きにデータを送るのは、ＳＡＶＥ（ＳＴＯＲＥ）キーを押したときですし、逆にＰＩＣからＣＰＵにデータを送るのは、ＬＯＡＤキーを押したときですから、どちらの場合もＣＰＵがデータの方向を決定し、ＰＩＣはそれに従うことになります。
その方向を決定し、データを送信、受信するための制御をするのに４本のラインを使います。
ＰＩＣ１８Ｆ２５５０はＲＡ０～ＲＡ３で、ＣＰＵ基板の側は、［第６９回］の回路図ではＩ／Ｏアドレスの値が見えませんが、アドレス９８のビット０、ビット１の出力（ＩＣ３、７４ＨＣ３７３）と同じくアドレス９８のビット０、ビット１の入力（ＩＣ１、７４ＨＣ２４４）です。

実はここまで書いてきまして、それではそのあたりのところを簡単なタイミングチャートで説明をいたしましょう、というようにもっていくつもりでタイミングチャートを描こうとしましたら。
あれ？
もう描いてある？
そうか、そうか。いずれこのあたりの説明をしなくてはならないからということで、先週あたりにでも準備しておいて、それをすっかり忘れてしまっていたのだわ、きっと。

ふむ？
あれ、タイムスタンプが…。ええっ？
０９／０６／０２？？？？？

およそ１年も前ではありませんか！
さては？
ということで過去記事のそのあたりを読み直してみましたら、ありました。
しっかりと書いておりました。
ＣＰＵをつくろう！ＣＰＵをつくろう！［第１８１回］、ＣＰＵをつくろう！［第２３８回］、ＣＰＵをつくろう！［第２３９回］で説明をしておりました。
あ。その説明はＮＤ８０ＺＨではなくて、ＭＹＣＰＵ８０試作基板での説明ですけれど、やっていることは同じですから、今回説明をする予定でおりましたパラレル８ビットデータ伝送の仕組みにつきましては、そちらの過去記事をお読みいただきますようお願いいたします。
ＣＰＵをつくろう！第５００回（２０１０．５．１６ｕｐｌｏａｄ）を再編集

ＰＩＣでＵＳＢを！［第７３回］
２０１１．７．１２ｕｐｌｏａｄ

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