SBCZ80ルーズキットの製作（シリアルハンドシェーク編）

2020/09/24

 GRANTBASで、ASCIIART.BASを走らそうとしましたが、TeraTermでプログラムをペーストすると、シリアルポート入力の取りこぼしが発生しました。


TeraTermのフロー制御を"hardware"にしましたが、改善しませんでした。GRANTBAS.ASMの確認を行うと、RTSのハンドシェークがされていませんでした。下記のような、修正を行ったところ、問題なくペーストできるようになりました。大きなプログラムでは、必須な機能ですので、必要な方は、修正をお勧めします。


修正内容は、入力バッファの残りが4文字より少ない場合、RTSをINACTIVEに、入力バッファ中の文字数が4文字以下の場合。RTSをACTIVEにしています。

【修正前①】
;	CHECK BUFFER FULL
	LD	A,(RBFCNT)

【修正後①】
;	CHECK BUFFER HIGH
	LD	A,(RBFCNT)
	CP	RBFSIZ-4
	JP	M,CHKFUL
	LD	A,005H		; WR5
	OUT	(PSIOAC),A
	LD	A,0E8H		; RTS INACTIVE
	OUT	(PSIOAC),A
;	CHECK BUFFER FULL
CHKFUL:	LD	A,(RBFCNT)

【修正前②】
;	READ DATA
	LD	A,(RBFCNT)

【修正後②】
;	CHECK BUFFER LOW
	CP	4
	JP	P,RDDAT
	LD	A,005H		; WR5
	OUT	(PSIOAC),A
	LD	A,0EAH		; RTS ACTIVE
	OUT	(PSIOAC),A
	LD	A,(RBFCNT)
;	READ DATA
RDDAT:	LD	A,(RBFCNT)

なお、ZTB.ASMも同様です。

（再クロール更新：2022/12/22）

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SBCZ80ルーズキットの製作（ファームウェア編）

2020/09/22

 SBCZ80の改造で使用したPIC12F1822のファームウェアの紹介です。


今回は盛りだくさんになったため、全部ピン使用することになりました。

①シリアルインタフェース用クロック信号

②CPUクロック信号

③CPUリセット信号

④DRAMリフレッシュ用NMI信号


このPIC12F1822は、低価格で入手できます。秋月電子通商では、現在1個 ￥110（税抜き）で販売されています。ファームウェアを開発したり、書き込みしたり手間はかかりますが、その柔軟性に魅力があります。


今回、参照クロック、PWM、Timer0、Timer1各モジュールを使用しましたが、利用パターンに慣れると、結構簡単に利用できます。ただ、各モジュールで利用可能なピンの制約がある点に注意する必要があります。

PIC12F1822のファームウェアのソースコードを公開しますので、自己責任で自由に利用ください。なお、2MHz/4MHz/8MHz各CPUクロックのHEXファイルも同梱していますので、必要に応じ活用ください。


ちなみに、CPUクロック4MHz版は、Z80Aの4MHzに最適で、シリアルインタフェース用クロックと合わせて使用をお勧めします。シリアル速度自動設定が不要な場合は、5ピン（RXD）は、未配線にしておいてください。


DRAMリフレッシュ用NMI信号は、48KBにDRAM拡張する場合に使用したら良いかと思います。CPUリセット信号は、CPUリセット不良が発生するCPUとSIOの相性が悪い場合に利用ください。4ピン（PWR）に入れる直列抵抗は、ICSP（インサーキットプログラミング）しないのであれば、不要です。


この機会にICSP経由のソケットアダプタを製作しPICkit3との組み合わせて使いました。


下記は、電源投入時のPWR、~RST、~NMI、SIOのRTSの波形です。


次は、リセットボタン使用時のPWR、~RST、~NMI、SIOのRTSの波形です。


（再クロール更新：2022/12/22）

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SBCZ80ルーズキットの製作（改造編）

2020/09/21

 以下の改造には、組立前に基板の箔カットが必要になりますので、ご注意ください。


①DRAM容量アップ（48KB）


uPD41464（64kx4bit)を使用しました。M5M4416とピン互換ですが、4倍の容量があります。

改造ポイントは、


・CPUメモリアドレスデコーダの拡張


・アドレスマルチプレクサの拡張


・NMI信号の生成とZ80のNMIへの接続


Z80は、通常2mS/128リフレッシュしかサポートしていませんが、A7は、出力されますので、NMIで補完すると、4mS/256が実現できます。NMI信号の生成は、後述のPIC12F1822で行い、Z80のNMIに接続します。



・GRANTBAS、ZPTB、Universal Monitor Z80のRAM領域の変更および、NMIハンドラの追加（diff結果）


②クロック高速化（8MHz）


Z80クロック信号の生成は、PIC12F822で行います。


③シリアル速度自動設定（9.6kbps～115kbps）


シリアル速度自動設定は、PIC12F822で行います。


下記は、PIC12F822周りの改造回路です。IC11に実装しましたので、回路図は、IC11のピン番号になっています。


以下は、PIC12F822の仕様です。



①SCLK: SIOクロック(2PIN)


電源投入後2後～30秒までの間に、SIOのRXD端子からCRコードを検出して自動速度設定を行います。57.6kbpsと115.2kbpsでは、偏差が大きいので、使用できない場合があります。

検出速度  　実測周波数
9.6kbps   153.6kHz
19.2bps   307.2kHz
38.4kbps  614.5kHz
57.6kbps  914.5kHz
115.2kbps 1937kHz


②CLK: Z80のクロック(3PIN)


デフォルトは、4MHzにしていますが、PIC12F1822のプログラム切替で、2/4/8MHzの選択が可能です。


③PWR: 抵抗を介して、リセット用のCR回路に接続します。(4PIN)


④~NMI:DRAM 4mS/256リフレッシュ用割り込み(7PIN)


Z80のNMIに接続します。下記は、NMI割り込み処理で、Z80のRレジスタ更新を2mS毎に行います。ROMに埋め込む必要があります。

;	NMI HANDLER
;	TARGET: SBCZ80
;	ASSEMBLER: ARCPIT XZ80.EXE
;
NMI	EQU	0066H	;NMI HANDLER ADDRESS
;
;	NMI HANDLER
	ORG	NMI
	PUSH	AF
	LD	A,R
	XOR	80H
	LD	R,A
	POP	AF
	RETN


⑤~RST: Z80のリセット信号です。PWRのリセット用CR回路の電圧を監視しています。(6PIN)


~NMIは、このリセット信号解除に同期し、1mS後から出力されます。


⑥RXD: SIOのRXDA端子に接続します。シリアル自動速度設定に使用します。(5PIN)


最後に、以前の改造と同じように、ROMアドレス切替も行い、32KBのEEPROMを16KB+8KB+8KBに区切り、GRANTBAS、ZPTB、Universal Monitor Z80を切り替えて使用できるようにしました。同じくリセットCR回路のダイオードを電圧検出器に交換しています。追って、PIC12F822のソースコードを公開します。


下記は、改造後の基板の様子です。ジャンパが多くなってしましました。次は、8MHzも試してみる予定です。




立ち上げ画面です。"48766 Bytes free"となっています。


（再クロール更新：2022/12/22）

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