Z80 SBCへの CPM 搭載（3）

　より理解を容易にするために、CP/M（Control Program　for Microcomputer)　が作動しているときのメモリ・マップを左図に示します。

　メモリは、８０８０、Ｚ８０が直接アクセスできる、００００Ｈ番地からＦＦＦＦＨ番地までのいわゆる６４ｋバイトのＲＡＭ(Random access memory) 領域が必要です。

　今回搭載した６２ｋ ＣＰ/ＭではＤＣ００Ｈ～Ｆ１ＦＦＨ番地に CCP (Console Command Processor) と BDOS（Basic Disk Operating System）が入り、次いでＦ２００Ｈ～Ｆ４３０Ｈ番地に BIOS（Basic Input and Output System）が入ります。

　そしてこの状態で、Ｆ２００Ｈ番地からプログラムをスタートさせればＣＰ/Ｍがスタートするのです。（もちろん前回までに述べたＤＩＳＫ（ＣＦＣａｒｄ）などが作動する環境で、、、、）


　ところがＣＰ/Ｍを移植するに際して、大変ありがたいことに、ＣＣＰとＢＤＯＳを合体させたファイルが、CPM22.sys 62kCPM.sys など呼ばれて存在します。
　既述のCPUVille のサイトのＣＰ／Ｍの項目（ http://cpuville.com/Code/CPM-on-a-new-computer.html )でのべられているように、「The Nonofficial CP / M Web Site」にある　http://www.cpm.z80.de/binary.html の　CP/M 2.2 BINARY ファイル（左下図）がそれに相当します。

　このファイルをダウンロードすると cpm22-b というフォルダーが得られ、目的とした　ＣＰＭ．ＳＹＳのほか、ＣＰ/Ｍ８０のアプリケーション・ソフトが沢山入っていて有益です。（またこれらのソフトは個人が趣味で使うかぎり問題はないようです。）

　このＣＰＭ．ＳＹＳは６２ｋＣＰ／Ｍ用で、かつハードに依存しないので、そのまま使うことが出来ますが、今回の場合あらかじめ、バイナリ・エディタを使って、００００Ｈ～１５ＦＦＨにファイルの長さをそろえておく必要があります。（下図の下部にある青色の部分を消去）

　一方、個々のハードウェア依存部分はBIOSに集中されているので、この部分さえ修正すれば自作のボードでＣＰ/Ｍ８０を走らせることが出来るわけです。

　BIOSはオリジナルに雛形があり（A Skeletal CBIOS）、これにひとつひとつパラメータを入れていってもいいのですが、今回は
CPUVille のサイトで使われている z80_cbios.bin を使わせていただくことにしました。そうは言っても修正部分はありますが、ほんのわずかです。

「Z80 SBC（シングルボード・コンピュータ）の製作　（６）　モニタープログラムの搭載」で述べたように、このz80_cbios.bin中にある82C51 の
　Data Register address　　 を 02H -> 30H へ
　Control Register address　を 03H -> 31H へ変更します。

　さらにz80_cbios.binファイルの先頭に、左図のように 00 00 00 00 とＮＯＰをアドレスを整合させるため、４個挿入しておきます。

　このようにして出来た、新しいＣＰＭ．ＳＹＳとz80_cbios.binをそれぞれＣＰＭ．ＳＹＳをＤＣ００Ｈ～Ｆ１ＦＦＨに、z80_cbios.binをＦ２００Ｈ～にメモリに置き、Ｆ２００Ｈからプログラムをスタートさせれば a>　とプロンプトが表示されるはずで、動作の確認が出来ます。（この段階では Copyright のクレジットは出ませんし、プロンプトも A> ではなく小文字です。DISKへのアクセスも出来ません）

さらにシステム全体を理解するために下図を示します。

　中央が前述した、メモリ領域をすべてＲＡＭにしたメモリマップで、ＣＰ/Ｍはこの状態で走ります。

　ついでながらＴＰＡ(Transient Program Area)はトランジェントコマンドがロードされるメモリ上の領域で０１００Ｈ番地から始まりますし、００００Ｈ～００ＦＦＨ番地はＣＰ/Ｍのワークエリアです。

　そして、左側が００００Ｈ～３ＦＦＦＨのＲＯＭ領域（１６ｋbyte)を表したもので、右に拡大したものを掲げました。

　Ｚ８０システムのスタート番地（００００Ｈ番地）には「Z80 SBC（シングルボード・コンピュータ）の製作　（６）　モニタープログラムの搭載」で述べたモニタープログラムがあります。
　１Ｃ００Ｈ～３４３０Ｈ番地にはＣＣＰ＋ＢＤＯＳ＋ＢＩＯＳが一体化して収めてありますので、Ｚ８０の便利なメモリ転送機能を利用してＣＰ/Ｍをスタートさせることが出来ます。
　すなわち、

MOUNT_CPM:
   LD   HL, 1C00H  ;Start addrs cp/m on ROM
   LD   BC, 1380H  ;Program Length
   LD   DE,0DC00H  ;Addrs to transfer
   LDIR
;
   3E   01H       ;Memory Bank Change
   D3   38H
;
   JP   0F200H    ;Jp to CP/M Start Addrs

 しかしながら通常のＣＰ/ＭスタートはＤＩＳＫ（ＣＦＣＡＲＤ）から実行されます。

　左図はその説明図です。複数あるディスクの最初のディスク（ＤＩＳＫ０またはＤＩＳＫ Ａ）の最初のトラック（ＴＲＡＣＫ０）の最初のセクター（ＳＥＣＴＯＲ０）の部分を示しています。

ＴＲＡＣＫ０、ＳＥＣＴＯＲ０　には
　　ＩＰＬ（ Initial Program Loader )

ＴＲＡＣＫ０、ＳＥＣＴＯＲ２から２６
および　ＴＲＡＣＫ１、ＳＥＣＴＯＲ１から２５　には
　　ＣＣＰ＋ＢＤＯＳ＋ＢＩＯＳ

がそれぞれ記録してあります。

実施例で、この場合のＣＰ/Ｍスタートを説明すると、
・ モニタープログラムからＤＩＳＫのＩＰＬを８０００Ｈにロード
・ このＩＰＬを８０００Ｈからスタートさせると、ＤＩＳＫにあるＣＣＰ＋ＢＤＯＳ＋ＢＩＯＳをＤＣ００Ｈへロードし、
・ 次いで、メモリバンクをオールＲＡＭに切り替え、Ｆ２００ＨからＣＰ/Ｍをスタート
となります。

　以上から分かるように、ＣＰ/Ｍを構成するためのファイルは、前述の
　ＣＰＭ．ＳＹＳ（修正版）とz80_cbios.bin（修正版）にくわえて、
　ＩＰＬ：プログラムの役割については既述
　ＰＵＴＳＹＳ：ＤＩＳＫ０の最初の部分にＣＰＭ．ＳＹＳ（修正版）とz80_cbios.bin（修正版）およびＩＰＬを書き込む

　ＦＯＲＭＡＴ：ＤＩＳＫの使用セクターのすべてにＥ５を書き込む

などがあり、それらを組み合わせて構築します。

　詳細は　ＣＰＵＶｉｌｌｅ　http://cpuville.com/Code/CPM-on-a-new-computer.html　を参照ください。

　以上はZ80 SBCへの CPM 搭載についての全体像の備忘記録で、マニュアルではありませんので整合性や誤解などについてはご容赦ください。

　とはいうもののこのＣＰＵＶｉｌｌｅの記事「 Setting up CP/M 2.2 on a New Z80 Computer」は本当に役に立ちました改めて Donn Stewart　さんに感謝です。

　現在は自作のZ80 SBCでＣＰ/Ｍ‐８０が軽快に動いています。
　強いて気になる点は、ＤＩＳＫの１セクターが５１２バイトもある中で、１２８バイトしか使われていないので、１２８ＧＢのＣＦカードでも２４３ｋバイトのＤＩＳＫ４台構成である点です。

　またZ80 SBCもAKI-80ボードを使えばよりシンプルになることを思いつき、これに　Grant Searle　さんのシステムを載せてみたいと考えています。

完

Z80 SBCへの CPM 搭載（2）

　先回の予告とは異なって、もう少しＣＦカード搭載の話を続けたいと思います。

　ＣＦカードはＩＤＥのコネクタに接続可能だと言いましたが、正確には左写真のように、ＣＦカードをアダプターに挿し、そのアダプターがＩＤＥと同じ配列の４０ピンコネクタを持っていると言うことです。

　ちなみにこの写真にあるアダプターはｅｂａｙで安価に入手（国内でＣＦカードソケットのみを購入すると同じくらい）できますが、オーダーしてから４週間ほど待たねばならないのが毎度のことながら難点です。

　参考までに、ＧＲＡＮＴさんの図をリファインした、ＣＦカードのピン配置を以下に示します。

　これは正面からの図ですが、左右両端のガイド溝（細い楕円で囲まれた部分）の大きさで左右を判定します。

　ピンは５０ピンありますが、必要なのは、前回お話したように、このうち１８ピンのみです。もちろんＧＮＤなど共通なものは１ピンとします。

　左写真は、今回製作した Z80 SBC にＣＰ／Ｍ-８０を搭載した際に設置したＣＦカードソケットの様子（写真上部）です。

　こうして見ると結構大きく、場所をとりますので、ＣＦカード・ソケットが手元にあったのを幸い、カードアダプターも自作してみました。

　ベースは秋月のユニバーサル基板で、これにＣＦカード・ソケットと１８ピンを載せただけのものです。

　ただピンが微細にこみいっていますので、ハンダ付けには細心の注意が必要です。

　左写真に詳細を示しましたが、プル・アップ用１ｋΩの表面実装用がうまく半田付けされています。

　そして右写真は、ＡＫＩ－８０を用いた、ＣＰ／Ｍボードですが、前述の Z80 SBC よりも一回りコンパクトに収まっています。


　と言うことでいよいよ本題に入っていきます。

　ＣＰ／Ｍでは、ディスク上の任意の１セクターのＲＥＡＤ、ＷＲＩＴＥが必須ですが、逆にディスクへのアクセスはこれしかありません。

　したがって、モニタープログラムで、この操作が出来ることをあらかじめしっかりと確認しておくことが必要です。

　上図は、前回も紹介した、 CPUVille のサイトのＣＰ／Ｍの項目（ http://cpuville.com/Code/CPM-on-a-new-computer.html )にある、セクター・リードのプログラムを私流にアレンジして、 Z80 SBC のモニターとして使っているものです。（同様のセクター・ライトのプログラムもあります）

　このプログラムは上側に赤く囲ってあるように、ＨＬ：ＤＭＡアドレス、Ｅ：ＤＲＩＶＥ番号、Ｂ：ＴＲＡＣＫ番号、Ｃ：ＳＥＣＴＯＲ番号　に、あらかじめそれぞれの数値をいれてコールすれば、目指すＳＥＣＴＯＲのデータをＤＭＡアドレスから始まる５１２バイトに読み出してくれます。（今回のＣＰ／Ｍでは、このうち１２８バイトしか使いませんが、、、、）

　このプログラムは、ＣＦカードのＬＢＡ（ Logical block addressing 論理ブロックアドレス指定）方式をつかっています。

すなわち、ＣＦカード上では、左図のようにＳＥＣＴＲ番号が右端の０から順に番号付けされていますので、これをＬＢＡ２：ＤＲＩＶＥ番号、ＬＢＡ１：ＴＲＡＣＫ番号、ＬＢＡ０：ＳＥＣＴＯＲ番号　に割り振ってあるのです。


　今回移植するＣＰ／Ｍ-８０は標準に近く、ＤＲＩＶＥ　４、ＴＲＡＣＫ　７７、ＳＥＣＴＯＲ　２６というＩＢＭ仕様？になっています。

　ＬＢＡを使用するために、プログラム上では中ほどの緑で囲った部分の記述があります。
　Ｅ０ＨをＣＦカードのポート０ＦＨに出力することでＬＢＡモードにしています。

　ＣＦカードのポートは左図のようにＡ０～Ａ２のアドレスで設定されますが、アドレス・デコーダ７４ＨＣ１３８と組み合わせることで今回は０８Ｈ～０ＦＨの８個のＩ／Ｏアドレスを設定しました。

　今回のケースは、ＬＢＡモードの図から０３７Ｆ１Ｆ Ｈと読み取れます。２２９１５１個のＳＥＣＴＯＲを使うと言うことで、２２９１５１ Ｘ ５１２ ＝ １１７３２５３１２　となりますので、最低限１２８ＭＢのＣＦカードが必要と言うことでしょうか。

　なおこのままだとＣＦカードは１６ｂｉｔモードのままです。普通に使うには何の支障もありませんが、私は気持ちが悪いので、下記のプログラムをシステム立ち上がりのときに走らせて、８ｂｉｔモードにして使っています。

　これまでに入手した、ＣＦカードはほとんどが支障なく使えましたが、なかにはダメなものもありました。何故だかは分かりませんが配線を最短に、とかバッファーを入れるとよい、、、、ナドト言われています。（私は試していませんが）

　ＣＦカードについては参考に出来る資料があまり多くはありません。今回述べたことは、たまたまの成功体験を自己流に解釈しているだけですので、いい加減な説明をご容赦ください。

　以下は次回です。

Z80 SBCへの CP/M 搭載（1）

　今年の秋はことのほか多忙で、なかなかブログ作成に割く時間がとれず、しばらく間が空いてしまいました。


　私のブログ、Z80 SBC（シングルボード・コンピュータ）の製作　（1～6）でとりあえず、Z80 シングルボード・コンピュータがモニター・ベースで走るところまで紹介しました。

　今回からは稿を改め、Z80 SBCへの CP/M 搭載 として話を続けたいと思います。

　CP/M（Control Program for Microcomputer）とは1970年代にデジタルリサーチ社 (Digital Research Inc.) の創業者ゲイリー・キルドールによって開発、1976年に発売された、パソコン用のシングルユーザー・シングルタスクのオペレーティングシステム (OS) です。

　CP/Mは①8080マイクロプロセッサおよびそのZ80などの上位互換CPU、②0番地から配置されたメモリ、③フロッピーディスク、そして④シリアル端末があれば動作させることが出来ました。

　同時代に出現したフロッピーディスク（発明は中松氏でなくIBM？）を利用して、ファイルの管理が出来るこのCP/Mシステムはそれこそ最先端の技術であり、垂涎の的で、個人が所有するなどは夢のまた夢でした。

　今の時代にこのCP/Mシステムを再現することは、我々老人のノスタルジーには違いはないものの、当時の最先端の膨大なソフト・ウエア（BASIC,FORTRAN,COBOL,ALGOL,Cなどなど）が商用に供さない限り自由に使うことが出来、興味はつきません。　冒頭の写真は Z80 SBC で CP/M をスタートさせたところですが、「 62K CP/M 2.2 Copyright 1979 (c) by Digital Research 」の記述は何度見ても飽きません。

　さて、Z80 SBCにCP/Mを搭載するに当たって、前述の必要項目①～④のうち欠けているのは、③のフロッピーディスクのみです。
　いまさら入手困難な絶滅種のフロッピーディスクでもありませんので、ここはSDカードといきたいところですが、Z80に接続するには、インターフェースおよびソフトウエアの面で煩雑さが伴います。

　ということで、残された選択肢はCFカードと言うことになります。CFカードも絶滅危惧種ではありますが、このような用途に使用する１Gb以下のもの（かつて産業用に使われた？）はネットで安価に入手できます。







　CFカードは少し前にHDDなどで使われたIDEバスの規格に準じていますので、そのままZ80のバスに接続できますし、興味があるならIDEバスを持ったHDD（シリコンドライブが良いかも？）やFDDも接続できそうです。









　その後確認したことですが、SD-CFカード・アダプターを使えば、左写真のように、SDカードも、マイクロSDカードも使うことが出来ました。

　右に配線図を示します。IDEコネクタは差し込まれる端子を上から見たものです（要注意！）。/CS0 はアドレス・デコーダ（74HC138)の14ピン(08H) へ接続です。


　また、40ピンIDEコネクタはVCC（+5V)がありませんのでこれも注意です。

　40ピンIDEコネクタはあまりにも場所をとりすぎますので、私は独自に18ピンのコネクターを作り使っています。（左）


　ということで過日述べたように、「 CPUville 」という Donn Stewart さんのサイトをお手本にして、Z80 SBCへの CP/M 搭載の準備ができました。

では、次回、、、、

Z80-MBC を Z80-MBC2 に改造

　このブログで現在連載中の「Z80 SBC（シングルボード・コンピュータ）の製作」がしばらく滞っているのは、「Z80-MBC を Z80-MBC2 に改造」に注力していたからです。

　過日ブログで紹介した、HACKADAY.IO のホームページに掲載されている「 A 4$, 4ICs, Z80 homemade computer on breadboar 」はまさに秀逸であり私も早々に組み上げてそのすばらしさを享受しました。

　さらに、かねての予告どうり、その改良版である Z80-MBC2  がこの夏発表されたのですが、ソフト類の完成が少し遅れていて、１０月になってようやく全体像がはっきりして来ました。

　ハード・ウエアについては、早い時期に回路図がKICadデータも併せて発表されていましたので、 Z80-MBC2 基板はすでに入手してありました。

　ということでさっそく製作にかかろうとしたのですが、 Z80-MBC2 の基板が Z80-MBC の基板に比べてなんとなくチープで二の足を踏んでいました、、、、が、思い立ってZ80-MBC の基板を改造して Z80-MBC2 を構築してみることにしました。
　結果、完成したのが冒頭の写真です。

　ちょっと見にはほとんど分かりません、左上のＳＤカードと左側中ごろのトランジスタ２本が目に付く程度です。

　改造に先立って、 Z80-MBC と Z80-MBC2 の違いを Z80-MBC の回路図上に書込み、修正していきました。
　ありがたいことに新規部品はほとんど使っておらず（前述のトランジスタ２本くらいのもの）、 何とかいけそうな気がしてきました。

　改造点はあまり多くなく、以下にその概要を挙げておきます。

・アドレス・バスの Ａ１～Ａ１４ を１０ｋΩでプルアップする。（データ・バスはそのままでよい）

・従来ＬＥＤ点燈に使用していた７４ＨＣ００のＮＡＮＤロジック２個をメモリ・バンク切り替えに使うため、トランジスタ（２ＳＡ１０１５）２個と置き換え。

・アドレス・バスＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７からＡＴＭＥＧＡ３２ＡのＰＩＮ２５，２６，２７，２８，２９，１６，１７，１８へのそれぞれの配線をカット。

・コントロール・バス/ＷＲ、/ＲＤ、/ＭＲＥＱ、/ＲＥＳＥＴからＡＴＭＥＧＡ３２ＡのＰＩＮ５，６，７，８へ行っている、それぞれの配線をカットし、ＰＩＮ２５，２６，２７，２８へ接続する。

・自由になったＡＴＭＥＧＡ３２ＡのＰＩＮ５，６，７，８はＳＤカード用の/ＣＳ、ＭＯＳＩ、ＭＩＳＯ、ＳＣＫとして使う。（/ＣＳ、ＭＩＳＯ、ＳＣＫは１０ｋΩでプルアップ）

・その他いくつかについても同様に回路図を比較して修正する。
　　
　パターン・カットは左写真のようにルーターを使うときれいに、速く、確実にできます。

　また、データ・バスのプルアップには小さな表面実装用の抵抗を使いましたが、右写真のようにポリイミド・テープを使ってうまくいきました。


　左写真に完成して、作動中の基板裏を示します。思ったより簡単で、すっきりできました。
　中央に左下から右上に伸びている４本撚り線はＳＤカードアダプターソケットへの配線ですが、配置の関係でやむなくこうなってしまいましたが、無事動いています。

　この Z80-MBC 基板は自由に使える蛇の目部分があっていろいろな応用が可能なようで、つくりもよく、今後も少しストックを持っていようか、、、、とも思いました。
　ただ、この蛇の目は隣同士つながっている部分が多く、十分なチェックとパターンカットが必要なので要注意。

　ＳＤカードアダプターはｅｂａｙできわめて安く入手できますが、この実験に間に合わせるために自作しました。

　ＳＤカード・ソケットとレベルシフト用のＣＭＯＳ　Ｂｕｆｆｅｒ ＭＳＭ４０５０ＲＳ、および５Ｖ→３．３Ｖ降圧３端子レギュレータをかき集めて、右の回路図に従って作り上げました。

　ソフトは、最新版のS220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.hex ( arduino で .ino ファイルをコンパイルすればpreference.txt で指定したフォルダーにできる）をＴＬ８６６ＡプログラマーでＡＴＭＥＧＡ３２Ａに書き込みました。
　フューズ・ビットはＣＦ、Ｄ９を指定します。

　ＳＤカードはＦＡＴ３２でフォーマットしておき、これに SD-S220718-R191018-v1 フォルダーの中身をそのままコピーしました。

　右に Z80-MBC2 がスタートして CP/M2.2 が立ち上がり、ＤＩＲコマンドで Disk A の内容を見たものを示します。

　コマンドの切り替えで、CP/M 3 なども使用可能で、ディスク・ドライブはＡ～Ｐまでの１６ドライブが使用可能で、各容量は８Ｍバイトもありますのでいろいろ試してみたいものと思います。

Z80 SBC（シングルボード・コンピュータ）の製作 （６） モニタープログラムの搭載

　さて、先回は左のようにパソコンのキーボードに打ち込んだ文字を Tera Term と言うターミナル・ソフトを使って、Z80 SBC（シングルボード・コンピュータ）へ送り、この文字を受け取った Z80 SBC が受け取った文字をそのままコンピュータへ送り返し、パソコンのモニタにディスプレイしました。

　ターミナル・ソフトの Tera Term はきわめて優秀で、使いやすく多く使われており、ネットでの情報も多く、詳細は省きますが、私の場合は上写真の設定(S)で右のような、端末およびシリアルポートの設定をしました。

　端末は VT100 、シリアルポートは、ボー・レート 19200 /データ 8 bit /パリティなし　/ストップビット 1 bit /フロー制御なし、にしています。
　送信遅延はとりあえず 30 ミリ秒／行のみ設定しておきました。

　またパソコンと Z80 SBC を結ぶ RS232C ケーブルはストレート・ケーブルを使います。（ Z80 SBC 上でクロスに配線がしてあるので）





　ということで、冒頭の何気ないパソコン・モニタへの文字ディスプレイは大きな意味を持ちます。すなわちこの状態になれば、あとはプログラムを作れば何だって出来てしまうからです。

　現状での Z80 SBC のメモリ・マップは左図のようになっています。

　 Z80 SBC がスタートしてプログラムが始まる 0000 - 3FFF 番地までが ROM 、以降 4000 - FFFF 番地までが RAM となっています。
　ですからプログラムを作成して、 ROM に焼き、 Z80 SBC にセットしてスタートさせればよいわけです。

　こうした SBC （シングル・ボード・コンピュータ）では開発段階でいろいろな機能を持たせたモニタ・プログラムを搭載することが多く、今回お手本にした「 CPUville 」（私のブログZ80 SBC（シングルボード・コンピュータ）の製作　（２）　構想と準備　参照）で紹介しているモニタを移植してみることにしました。

　インターネットで「 CPUville 」のホームページに行き、
上部にある「 Code 」タブから「 Code for Z80 kits and projects 」に入り、
その中段にある「 Z80 computer kit ROM archive 」にある、
「 ROM v. 8 binary file 」がお目当てのファイルですが、このファイルの文字をマウス・クリックすればそのままダウンロードできるようになっています。

　あわせて「 ROM v. 8 assembly language file 」、「 ROM v. 8 assembly list file 」も勉強のため入手しておくと良いと思います。

　しかしながら入手した「 ROM v. 8 binary file 」(ダウンロード・ファイルは 2K_ROM_8.bin となっている）をそのまま ROM に焼いても動きません、私の Z80 SBC とは 82C51のＩＯアドレスが異なっているからで、これを修正する必要があります。

　82C51 の
　Data Register address　　 を 02H -> 30H へ
　Control Register address　を 03H -> 31H へ変更します。

　変更箇所を右表に示しました、１６箇所ありますが、バイナリ・エディタの置換機能を使えばいとも簡単に変更できます。これを V_MON_8.bin として保存しておきます。

　さっそく ROM に焼いて Z80 SBC を起動します。

　おー、左のようになるのはあたりまえのことですが、やはりいささかな感動を伴いますし、この瞬間を求めてゴソゴソとやっているのですから、、、、

　最初にこのＲＯＭのタイトル ROM ver. 8 がディスプレイされ、続いてお定まりの＞（プロンプト）が出て入力待ちです。

　次いで、これも決まりもののコマンド、help を入力するとこのモニタは、dump,load,jump,run,?,help,bload,bdump,diskrd,diskwr,cpm のコマンドがあることが分かります、２ｋと小さな割には高機能です。

　さっそく dump を試してみました。
　0000 - 00FFH までの２５６バイトがきれいに表示されました。

　前に述べたように、「 ROM v. 8 assembly language file 」、「 ROM v. 8 assembly list file 」の２つのファイルはＺ８０のプログラム（アセンブラ）の勉強には最適です、というのも、これらのファイルには解説のためのコメントがビッシリト記述してあるからです。

  Ville のモニターもすばらしいものですが、やはり気に入ったものを自分で作ることにしました。

　右がそのモニターの HELP 画面です。
　いろいろ試した結果このようなものに落ち着いてはいますが、アイデアが出るたびにモニター・プログラムはどんどん大きくなっていきます。

　、、、、ということで、次回からは稿を改めてＣＰ/Ｍ－８０の搭載を考えていきます。

Z80 SBC（シングルボード・コンピュータ）の製作 （５） Ｚ８０のソフト開発環境

　今回のテーマに入る前に先回の続きです。

　回路を組み上げて最初にすることは、電源のショートチェックです。
　次いでＩＣ類を、ピンの曲がり具合に注意しながら、慎重にソケットに挿します。

　この際、ＩＣの逆挿しは致命的な結果になりがちですので、要注意です。
　左写真のボードに見られるように、私はＩＣの向きをすべて一方向に統一していますし、ＩＣの１番ピンのところにはすべて小さな白丸のマーキングをしています。（それでも時折間違えます）

　そして電流計を介して電源に繋ぎ、全神経（視覚、聴覚、臭覚、触覚、但し味覚は除いて）を全開にして電源をいれます。何事も無くＬＥＤが点燈し、電流計が５０ｍＡ程度（オールＣＭＯＳなので驚くほど少ない）を示せば一安心です。そうでない場合は直ちに電源を切り、再チエックです。

　これで一息つきましたが、古い言い方ですが、
「コンピュータ、ソフト無ければただの箱」とあります。今回の場合は「ただの板」でしょうか。

　というわけで、「Ｚ８０のソフト開発環境」の話にはいっていきたいと思いますが、あくまでも私のやり方なので、もっといいやり方があるかもしれません。

必要なハードウエア：
　　　コンピュータ　：　わたしはまだ WINDOWS 7 、しかも RS232C 端子つきを使っています。RS232C 端子がない場合はお定まりのＵＳＢ変換ケーブルなどでＯＫです。
　　　ＲＯＭライタ　：　私の場合は TL866 ユニバーサル・プログラマ ですがＲＯＭライタは必須です。

必要なソフトウエア：
　　　アセンブラ　　：　お手本の CPUville がつかっている、ＴＡＳＭ(Telemark Assembler)を使いました。ver3.1 と ver3.2 がありますが、使用したのは ver3.2 です。Vector からダウンロードできる ZASM も少し表記が異なる部分がありますが同様に使えました。
　　　エディタ　　　：　これも好みですが、TeraPad です。
　　　バイナリ・エディタ　：　Stirling を使いました、バイナリ・ファイルを直接編集したり、左右に並べたファイルから、継ぎ接ぎをして好みのファイルを作るのに便利です。
　　　ターミナル・ソフト　：　やはり Tera Term がいいようです、あとで XMODEM で CP/M とのファイル転送をするときにはこれがいいです。ちなみに上記 TeraPad とは何の関係もないそうです。
　　　その他　　　　：　ファイル変換ソフトいろいろ

　最初に作成するのは、ＳＢＣとパソコン上のターミナルとのあいだで文字を送受信するソフトで、ＳＢＣ上の８２Ｃ５１のチェックも兼ねています。

　今回のＳＢＣでは８２Ｃ５１のＩＯアドレスは、データ・ポート３０Ｈ、コントロール・ポート３１Ｈ、になっています。

　８２Ｃ５１の初期化はコントロール・ポート３１Ｈに４ＥＨと３７Ｈを書き込むだけです。
　いろいろなおまじないやら何やらと長々と書き込む説もありますが、新しいＩＣではたったこれだけでＯＫ！！

　この設定で、このＳＢＣでは１９２００ｂｐｓのボーレートとなっています。
　その下にある２つのサブルーチンはコンソールへの１文字入・出力の決まりモノです。


　上のプログラムを TraPad でつくり、8251T_01.ASM と言う名前で TASM と同じフォルダー（ C: の真下にある）にセーブし、左のようにＤＯＳ窓でアセンブルすると、 8251T_01.HEX と 8251T_01.lst と言うファイルが生成されます。

　あとは TL866 ユニバーサル・プログラマを使用し 8251T_01.HEX を W27C512 に書き込みます。　
　このプログラム書込み済みの W27C512 をＳＢＣのソケットに差し込み、電源ＳＷを入れればプログラムが走ります。


　パソコンのキーボードから適当に入力すると右のように入力した文字が Tera Term 上にエコー・バックされます。

　このようになれば先ずは第１段階突破と言うことで、さらに次に進むことができます。

Z80 SBC（シングルボード・コンピュータ）の製作 （４） 回路と組み立て

　さて、いよいよ組み立てにはいっていきます。
　とは言っても左写真は完成したSBC（シングルボード・コンピュータ）ですが、これも試作品を経ての第２作で、日々我家の標準器として、活躍しています。

　もちろんＣＰ／Ｍも搭載されていて、そのためのＣＦカードインターフェースも組み込みました。

　でも話を簡単にするために、まず先にマシン語のモニターを走らせるところまでで区切り、そののちＣＦカードインターフェースの組み込みやＣＰ／Ｍシステムの搭載へと進んで行きたいと思います。

　このようなＳＢＣは最近ではＫＩＣＡＤやＥＡＧＬＥなどのプリント基板作成のソフトがかなり自由に使えるようになってきたことと、プリント基板も安価に発注できるところが増えてきたため、いまさら半田ごてによる手配線ははやりませんが、これは私の趣味の世界ですのでご容赦を、、、、

　とはいえ恥ずかしながら裏面を、右写真に示しますが、確かに私もプリント基板作成に挑戦したほうがいいかもしれません。

　上写真の部品配置はあまり自慢できたものではありません、性能や、配線の手間に大きくかかわりますので、慎重に考えるべきでしょうし、またその時間も楽しいものです。

　左に回路図（いや接続図かもしれません）を示します。　 W27C512 と TC551001 の位置が冒頭写真と入れ替わっていますが問題ありません。

　配線と言っても所詮デジタル回路ですので、アナログ回路に比べれば調整箇所はほとんど無く、ずいぶん楽だと思います。

　配置が決まったら、最初に電源の配線です、図中にはありませんが、パワー・ＳＷや＋５Ｖの電源コネクターそして電源ＯＮのＬＥＤインジケーターも取り付けておくといいでしょう。

図中、赤で囲った＋５Ｖ，黒で囲ったＧＮＤを先に配線し、なおかつショートがないか確認が必要です。ムラサキのアドレス・バスとオレンジのデータ・バスはそれぞれの同じ記号の端子同士を結線しますが、実際にはアドレス・バスが１６本、データ・バスが８本と、合計２４本ありますので気長に配線することが必要です。

　８２Ｃ５１の１７ピン（／ＣＴＳ）は忘れないでＧＮＤに結線して置いてください。

　つぎはクロック発生（Ｚ８０用と８２Ｃ５１のボーレート発生用およびクロック）、リセット、ＲＳ２３２Ｃインターフェース部分です。

　発振はどこにでもあるインバータを使ったものですが、クリスタルの片方についている１００ＰＦは少し値が大きいように見えますが、正確に４.９１５２ＭＨｚを発信させるために調整した値です。（通常は２０ｐ ｘ２）

　この出力をインバータでバッファリングし、Ｚ８０と７４ＨＣ４０６０（１１ピン）に供給しています。

　７４ＨＣ４０６０の１２ピンはＧＮＤに接続してください。

　クリスタルはソケットを用意しておくと後で差し替えができ便利です。

　リセットは、これも当たり前の回路ですが、Ｚ８０と８２Ｃ５１では極性が異なるため、インバータで反転出力を作っています。

　パソコンとの通信にＲＳ２３２Ｃをつかうために、本来ＭＡＸ２３２のようなチップを使いますが、私はインバータと抵抗２本だけで済ましていますが、制御なしでの通信のため特に問題はありません。

　そして最後はメモリー周りです。
　ここにはいろいろな制御のためのＩ/Ｏアドレス・デコーダ、メモリ・バンク切り替えのため（あとでのＣＰ/Ｍ搭載には必須）のフリップ・フロップおよびこれらに必要ないくつかのロジックＩＣ（すべて７４ＨＣタイプ）があります。

　メモリ・バンク切り替えとは右図に示すように、Ｚ８０のリセット後は ＢＡＮＫ ０ の００００Ｈ番地からのＲＯＭからプログラムはスタートしますが、コンピュータ内のプログラムで、すべてのメモリー領域をＲＡＭにする（ＢＡＮＫ　１）ことができ、この状態がＣＰ/Ｍでは必要なのです。

　ただこのメモリ・バンク切り替え回路は、ＢＡＮＫ　０でＲＯＭを選択しているときでも００００Ｈ～３ＦＦＦＨのＲＡＭに書込みができるのが自慢です。

　いくつかあるロジックＩＣはＧＡＬのようなチップにまとめてしまう事ができ、さらに回路の簡素化、小型化が可能なため、私も導入すべく、ほぼ準備ができました。ＧＡＬは以前紹介した、ＴＬ８６６プログラマで焼くことができ好都合です。

　今回は以上ですが、回路図には誤記、抜けなど多くの間違いがある可能性がありますので、もしご利用になるならば十分に確認ください。