なんとか家を建てる

マイコン病が続いています。たぶん、娘の中学受験の間、相当我慢をしていて、娘が中学に何とか合格したので、安心して重い病気が発病したのだと思います。

オレンジピコでuPD8080Aを1個買ったのをトリガに、6809をいじくるプロジェクトが途中ですが、8080Aを動かそうプロジェクトを始めてしまいました。

eBayで、uPB8224（クロックジェネレーター）、uPB8238(バスコントローラー）を入手できることを確認した瞬間、intelの8080Aも購入、eagleでボードのアートワークを開始、fusionPCBに発注したのが4/1でした。中国は、4月頭はお休みでしたので少し基板の完成が遅くなり、昨日ようやく我が家で受け取り。はんだ付けを楽しみました。

基板は、２枚組、１枚が8080Aと8224, 8238 、12V, -5V電源を搭載しました。

もう１枚は、256kbit SRAMと,EPROM, それから、I2Cコントローラーと8251(シリアル通信）、DC入力とそのスイッチを備えるようにしました。

２枚は、ヘッダーで積み重ねる感じで接続します。最初、メモリと通信のボードを上に持ってこようと思ったけど、クロックの18MHzクリスタルが昔の背の高いHC-49Uのを調達した関係と、やっぱりご本尊が見えるところにないのは気持ちが悪いので、上下を入れ替えました。

こんな感じでとりあえず、電源周りが正しく動作していることだけ確かめました。5V 310mA程度。

案の定いくつか問題発覚。なんでアートワークを眺めたときに気が付かないかなあ！

・上下を入れ替えたから電源スイッチ動かすのが超辛い。DCジャックともどもCPUの方に移動させます。I2Cのコネクターもアクセスしづらいので、DCジャックを移動した跡地に移設するつもり。ヘッダーコネクターの付近には親切に信号名を苦労して書いたんだけど、入れ替えた関係で見えないし。

・１２V電源の回路定数を何も考えずにvintagechipsさんのこちらを横着してそのままパクったのですが、そしたら１２Vが出ず焦った(100kΩであるべきところを10kΩを実装）。チップのマニュアルを自分で読むようにしないといけないですね。

・アドレスバスバッファのeagle ライブラリを何も考えずに選んだら、ICの幅がワイドサイズのチップを選んでたのに気が付かずそのままボードにしてしまった→無理やり付けた。

・コネクターやヘッダーと部品が干渉しているところもちらほら。。。

これはやっぱりrev2を作れってことか！まあ、今回はまだましな方で、電源が繋がってないとか、発注前にちょっとチェックをすれば気が付くことに気が付かないことの多い私です。

早くメモリとシリアル実装してモニタ動かしたい！でも眠いからもう寝ます。

 

ゆったりとしたペースで、SBC6809とその拡張版で遊んでいますが、これまでは、人の仕立ててくれたBASICを動かしたり、モニターがただただ動くのを確認して楽しんでいました。

I2Cのインターフェースをつけたりしたんで、実際に自分のプログラムを組んでみようと思いましたので、ちょっと真面目に開発環境を整理することに。

1. 実行環境

ハードウェアはSBC6809を拡張してRAM32k, ROM16kにしたのを使ってますが、ちょっとしたハードウェアの動作の確認をするには、BASICでPOKE, PEEK()することで一応できますので、そうしてます（かなり低速ですが、そもそも現代において6809は超低速なのでいいのだ）。

ただ、今後、アセンブラを超昔を思い出して書いてみようと思うのと、Cでプログラムを書いたりしようとすると、クロスアセンブラ、クロスコンパイラでアセンブル、コンパイルして作ったMotrola S-record をモニターで送り込んで実行。というのがいいと思いますので、それはこちらのモニタープログラムを使っていますが、他の方がされているようにモニターやその他便利プログラム、それから、私はBASICが好きなので、それを一緒に焼いたのを作ろうかなと思っているところです。BASICには、I2Cインターフェースをいじくるコマンドも実装していきたいと思っています。

2. アセンブラ

私は、Windowsを使っているんですが、DOS関係はどうもなじめないので、linux のコマンドラインツールで開発するのが好きです。というわけで、アセンブラは、こちらのas09を使うのですが、BASICのアセンブルをしようとしたところ、改行コードがCRLFだと文句を言われるのと、’A’のような定数の書き方がすんなりアセンブルを通りませんでしたので、小改造してそのままアセンブルできるようにしました。

(追補 18/4/12)

上のように書いたんですが、as09 は私のところでは、インデックスモードのアドレシング処理がおかしいという深刻なバグがあり、現在のところちゃんと使えていません。とりあえず、as9は大丈夫そうなので、下のas63か、as9を使うようにしようと思います。

(追補おわり）

これはS-recordを直接吐きますが、binaryファイルに変換する必要があるかも、ということで、こちらの変換ツールを入れていますが、まだ使ってません。

それと、HD6309も型番と動作が一致しない怪しい代物ですが、入手してあるので、6309のインストラクションのアセンブルができるものが欲しいな、ということで、こちらのアセンブラ(as63 v1.20T)をas09と同様に改行コードその他の文句を言われないよう改造してみました。それで、また、BASICをアセンブルしようとしたんですが、なんかオペランドが1byteに収まってないとか多量に文句を言われたので調べてみたら、BASICのソースの

TOK_USR     EQU     *-FUNC_TAB/2+$7F

のようなところのアドレスの計算がas09などはちょっと変な扱いをしているということがわかりました。本来は、*-FUNC_TAB/2+$7Fは、(*-FUNC_TAB)/2+$7Fをやりたいんだけど、*-FUNC_TAB/2+$7Fと書くと、as09では狙い通りの計算をしてくれちゃうんだけど、真面目な（？）アセンブラ(as63のような）では真面目に計算して、全然狙いと違った計算結果になっちゃうという。。。

ちょっと悩んだけど、ここは、BASICのソースをカッコを入れた計算式に修正することにしました。ひょっとすると、標準アセンブラの正しい所作がカッコなしの計算順序が「まちがった」ものである可能性もあるので、アセンブラ処理系の方はいじらないようにしようと思いました。

（追補 18/4/12)

as9のもとになった

http://eecs.vanderbilt.edu/Courses/ee218/Asman.html#2.2.3.7%20Operators

のマニュアルを見ると、

Expressions are evaluated left to right and there is no provision for parenthesized expressions. Arithmetic is carried out in signed two-complement integer precision (that’s 16 bits on the IBM PC).

と書いてあった。うわー、演算子の優先順位なしですか。。。

ラベルの計算でカッコはas9では正しく処理できないようです。というか、アセンブラのexpressionって完全処理系依存なのね。悲しい。

演算子の順番が謎なルールに従うのが抵抗ある。。。

(追補終わり）

多分、じきに悩んだことすら忘れちゃうと思うので、備忘録として。。。

前回はSBC6809に無理やり256kbit SRAMをつけたところまででした。あとで、I2CインターフェースICをつけようとしてたんですが、手配線がめんどくさいので、基板を起こしてみました。

表から見たところ。もともとのSBC6809にリスペクトを表し、極力変更無いようにしてみました。ただ、PCF8584P (I2C インターフェース）とNANDゲートを追加し、256kbit SRAMに交換しようとすると場所が不足で、仕方なく、追加の部品については、表面実装部品を使っています。

なんか半端な感じ。

裏、

256kbit SRAMが変なところに張り付いていますが、場所が足りない！

また、PCF8584PのRD- を配線するのを忘れていたことにFusion PCBに基板を発注した後に気が付いたので、いきなりジャンパーを飛ばす羽目に。

それから、CPUの制御信号(FIRQ-, NMI-, MRDY, HALT-, DMA-)には、配線を後からできるように、直接Vccにつながっていたのを裏面の抵抗でプルアップするように変更。6809E対応が簡単になるのと、Assist 09 対応もあとからやりやすい。

とりあえず、BASICでプログラムを書いて、I2Cの信号出力がなされるところまで動作確認で、力尽きました。BASICの文法をほとんど忘れているので、プログラミングが一向に進まない。

I2C接続のRTCや、EEPROMの読み書きしたりしたいけど、いつになることやら。

あと、PCF8584Pは、すでに廃番品種なので、ebayで調達してます。というわけで、I2Cインターフェースはもっと入手性の良いチップで作った方が良いんだけど。。。よく考えずにとりあえず突っ走る癖が相変わらず抜けないです。

補遺 18/4/8)

I2CのＲＴＣモジュールを接続して、時刻を繰り返し読みだすプログラムをＢＡＳＩＣで書いて動いたけど、PCF8584Pのチップのデータシートに書かれている通りの手順だとどうもうまくいかない。一体どこを勘違いしているのか？それともデータシートが間違えているのか？

問題なく動かせるようになったら、MicrosoftBASICにI2Cと通信する関数を追加したいと思っているところ。

BASICはサブルーチン内でローカル変数が使えないところがツライなあ。

 

 

 

 

SBC6809ですが、メモリが8kBなのはちょっと物足りないので、RAMを増やしたいな、それから、I2Cインターフェースもつけたいな、と思いましたので、なるべく少ない改造でそれらを実現したいなと考えました。

問題となるのは、アドレスデコーダーです。SBC6809では、LS138によって8kBバンク分割されていますが、IOをつけようとすると、自前のアドレスデコーダーを実装しない限りは、1つのIOをつけると8kB無駄になります。結構悩んだけど、いい解決法を思いつかなかったので、これは我慢することにしました。

6809のメモリマップトIOは、FMを使っているときはどうとも思いませんでしたが、こうやって自分でマイコンいじりをすると、悩ましいですね。ハッキリ言ってZ80のようにIOが分離している方がハードウェアが組みやすいのではないでしょうか。

メモリマップを

0000-7FFF  SRAM

8000-9FFF  シリアルI/F (LS138 pin11をCS-)

A000-BFFF  I2CインターフェースIC(PCF8584) (LS138 pin 10をCS-)

C000-FFFF  ROM

とすることにしました。このアドレスデコーダーは、A15が0の時SRAMを選択、A15, LS138 pin 10,11がいずれも1の時に（つまりROM以外のどれも選択されていない時）ROMを選択するというようにすれば良いことになります。

最初、追加ハードウェアを最小にしようと思ってすでに搭載されているPIC12F1822のソフトウェアで上記のアドレスデコーダーを実現しようとしたんですが、さすがに無謀でした。意外に1MHz CPUクロックは速い。

というわけで、仕方なく手持ちの74HC00 でアドレスデコーダー(3入力NAND)を実装。SRAMは256kbit SRAMを秋月から調達（めちゃ安！）。

下記の通り、やっつけ配線を基盤の裏面にしました。SBC6809の美しいお姿が台無し。追加部品は両面テープで貼ってます。

メモリの動作確認は、こちらのモニターで行いました。もちろん、SRAMを増設したので、もともとの64kbit SRAMはソケットから取り外してます。

ちゃんとメモリが見えています！

I2Cインターフェースチップは、これもまた、裏面に貼りつけようと思っていますが、メモリが32kB使えることを確認して力尽きました。