２０１０年４月４日 by ごきち
◆序章
２０１０年
封印していた機械弄りが完全に復活した。
ここ数年、仕事が忙しくなり休日は家族サービスに時間を費やすことが精一杯だった。
それでも３年ほど前から月に一度、ロックバンドを組んで楽器を弄るようになった。それもあって家では殆ど半田ごてに火を入れることが無くなっていた。
しかし、最近ちょっとした修理や音楽機材の改造の為に押入れに終っていたジャンクパーツを掘り漁る機会があり徐々に血が騒ぎだした。
更にはずいぶん前に買って放っていたブレッドボードで「仕事」を名目にインバータを模した回路を組んだことも拍車をかけた。
止めはＰＩＣマイコン。
久々にロジックＩＣで鳴りモノを工作をしていてＰＩＣマイコンに手を染める。
最初はブレッドボードで Ｚ８０ＣＰＵセットを組み立てようと考えていたが、あふぉか？と後で思った。ＰＩＣマイコンすげー（笑
短期集中で少しＰＩＣマイコンが弄れるようになってきた。
ネットを徘徊しているとＰＩＣマイコンとパソコンをＲＳ２３２Ｃで通信しているサイトを発見する。
「Ｗｉｎｄｏｗｓ 付属のハイパーターミナルを使えば簡単にＲＳ２３２Ｃ通信が出来る。」
目から鱗が落ちた。
パソコンがまだＮ８８べーしっく だった頃、９８パソコンのモニターモードでＲＳ２３２ＣでリンクさせるＣＰＵボードを組んだ。
ところがパソコンがＷｉｎｄｏｗｓへと変貌してから既成のソフトを弄ることが精一杯になる。
ＲＳ２３２Ｃを使ったターミナルモードに相当するソフトを見つけられず、お蔵入りとなっていた。
実はちゃんとあったんや。探せなかっただけやったんや。
製作から二十年弱が経過して。
自分の記憶から完全に消え去る前に、ＨＤ６４１８０ＣＰＵボードとＷｉｎｄｏｗｓパソコンを繋げて遊んでみた復活記録を残す。
◆ＨＤ６４１８０ＣＰＵボードを製作した経緯
私の卒業研究は「電子顕微鏡の自動画像処理」の一部で試料テーブルをＮＣ制御する部分の開発だった。
着手して半年後、制御用ＣＰＵボードとそのソフトウェアが完成した頃にペアだった相棒が退学（苦笑
彼の担当だった機械駆動部分の開発が進まない中、教授から提案があった。
スタンレーに就職した卒業生から貰ったＬＥＤアレーがある。これで文字やら絵やら出せる電光掲示板を作れないか？作れたら卒業させてあげる。（笑
そう言われて １６ ｘ ６４ドットのＬＥＤ表示器を二つ渡された。
ＮＣ制御用に丁度組みあがったＨＤ６４１８０ＣＰＵボードには駆動用に使えるシリアル出力もある。
結局、残り半年で回路、躯体、ソフトウェアを設計をして、１６ ｘ １２８ ドット の電光掲示板を教授にプレゼントすることで卒業できた。（笑
その頃は高価だった漢字ＲＯＭの代わりに９８パソコンのＢＡＳＩＣとターミナルコマンドを駆使して文字フォントデータをＣＰＵボードのＲＡＭエリアに転送し、上下左右スクロール、点滅、擬似乱数を使ってぱらぱら文字抜き、文字表示させる等など。
当時はＺ８０ＣＰＵとその周辺ＬＳＩのワンチップ化が流行っていて、東芝から ＴＭＰＺ８４Ｃ＊＊＊ 日立からＨＤ６４１８０＊＊＊ 等、それぞれＺ８０の互換ＣＰＵが出回った頃。
大阪日本橋のジャンク店、デジットで破格のお値段で売られていたＨＤ６４１８０ＣＰＵボード（基板だけ）を購入。
当初の目的だったＮＣ装置としての制御であれば、「買ったまんま」のＨＤ６４１８０ボードのままで不具合は無かった。しかし「ポータブル表示機」として賄えるよう、ＲＡＭのバッテリバックアップ回路を中心に改造を施した。
作品提出用にもう一セット製作したため、自前のプロトタイプが押入れの宝箱に眠っていた。
◆主な仕様
購入したＨＤ６４１８０ＣＰＵボードは、流石に安い基板だけあってメーカー推奨の回路そのものだった。
動くには動く。けれども使い勝手や作品として応用するため回路の改造を試行錯誤して繰り返し、完成させた。
リチウム電池でバックアップされた６４ｋバイトのＲＡＭエリアに、フォントデータとプログラムデータをブートしておくと、その指定された表示方法で表示される。
一通り表示し終わった後、ＲＡＭエリアの所定のアドレスにサブルーチンジャンプする。
何も無ければ一旦ＲＳ２３２Ｃポートを見に行き、文字データがあればモニタープログラムに入る。
ＲＳ２３２Ｃは割り込み制御でＸon／Ｘoff制御をサポートする。４８００ボー。リングバッファでがんがん送受信可能。
モニタプログラムのコマンドは以下を装備
Ｄコマンド： Ｄ，ｘ，ｙ ｘ番地からｙ番地のデータを表示する。（ダンプ機能）
Ｓコマンド： Ｓ，ｘ ｘ番地のデータを表示して入力されたデータを書き込み。（書き込み機能）
Ｇコマンド： Ｇ，ｘ ｘ番地へサブルーチンジャンプ（プログラム実行機能）
その他、研究室にあったＲＯＭライタ（ペッカー）にデータを転送するＨＥＸフォーマット出力やデータ転送サブルーチンがあった。しかし卒研終了間際だったらしく、良い状態で記録・保存されていなかった。（笑
◆ＨＤ６４１８０ボードの全貌
発掘された状態
中には見ての通りＣＰＵボードと電源、その他伝統の味が入っていた。（笑
【ＨＤ６４１８０ＣＰＵボード詳細】
全体像
写真左のサブ基板はデータバックアップ用のリチウム電池。
電圧はまだ３Ｖをキープ。ってことはデータは健在か？！
○ＣＰＵ
ＨＤ６４１８０ＲＦ８Ｘ − ８０ピンのフラットパッケージ
当時の半田付け技術では楽勝（だった
○リセット回路
元は抵抗＋コンデンサ＋ダイオード のオートリセットのみの回路だった。
電圧監視型リセットＩＣ ＰＳＴ５１８Ｂ を組み合わせ、電源を切った時にＣＰＵが暴走しないように改造。
○メモリ（ＥＥＰ−ＲＯＭ）
ＨＮ５８０６４Ｐ−２５
６４ｋビット（８ｋバイト）のＥＥＰ−ＲＯＭ（フラッシュＲＯＭ）
画像左上の抵抗は消去防止対策用。ピンに直接プルアップ抵抗を半田付けしたメモリを２７ピンを抜いたソケットを間に挟んで装着。
このフラッシュメモリは端子の信号一発で全消去するので必須回路。
これに気付くまで、電源を落とす度にデータが真っ白に（笑
ソフト開発、デバッグにかなり役に立った。
○メモリ（ＲＡＭ）
ＨＭ６２２５６ＬＰ−１２
２５６ｋビット（３２ｋバイト）のスタティックＲＡＭを２個で６４ｋバイト。
電源投入直後、モニタープログラム部分をＥＥＰ−ＲＯＭからコピーした後バンクを切り替える。
６４ｋバイトを全てＲＡＭの状態で動作させる。
ＲＯＭが８ｋバイトしかない。なので、それ以上のプログラムは当時パソコンからロードしたプログラムデータをバッテリバックアップで記憶している。
さて、１８年前のデータは残っているか？？
○バッテリバックアップ回路
−リチウム電池−
無理やりリチウム電池搭載。２４５０型と刻印があるのでΦ２４ｍｍの５ｍｍ厚？
製作から１８年経過している。テスターで電圧を測ると３．０７Ｖ。すげー（笑
ＲＡＭデータの生存に期待がかかる。
−基板の裏面−
ＲＡＭへの電源供給用ショットキーダイオードとバックアップ時用のプルアップ抵抗。
当時既に電流を流せるゲルマダイオードが市場から姿を消していた為高価なダイオードを採用。
−チップセレクトバッファ−
ＳＮ７４Ｓ０８Ｎ
メモリアクセス（チップセレクト）にＴＴＬのＳタイプロジックを挿入する。
Ｃ−ＭＯＳ のロジック出力のままだと、ＩＣ内部のラッチアップ防止用ダイオードが絡んでＨレベルを保持できずメモリバックアップが出来なくなる。
非反転ロジックは遅延時間が長く、ＬＳタイプでも同様に電流が逆流するたため、ショットキーＴＴＬを採用した。
当時、同様の問題解決策としてオートリセット回路とチップセレクト用のバッファロジックをセットにしたＩＣが市販されていた。が、そんなもの買わないところがアマチュア工作の良い所。（笑
○シリアルインターフェース
ＭＡＸ２３２Ｃ マキシム社を一躍有名にしたＲＳ２３２Ｃ用トランシーバーバッファ。
コンデンサのチャージポンプを利用して５Ｖ単一電源から２３２Ｃに必要十分な±９Ｖを生成し、かつドライバロジックを備えている。
このＩＣが登場するまでは±１５Ｖ電源とトランシーバ用バッファのＳＮ７５１８８／１８９が必要だった。
○パラレルインターフェース
μＰＤ７１０５５Ｃ （Ｃ−ＭＯＳ版 ８２５５）
８ビット ｘ ３ポート のパラレル入出力を装備。全てコネクタが出ているので即利用可能。
プルアップ、プルダウン抵抗が省略されている。
◆ＰＣとの接続実験
押入れからは装置と同時に、卒業研究資料のマシン語プログラムリスト、サブルーチンリストが比較的読みやすい状態で発見された。
破壊レジスタまで書いている。かなり時間をかけてハンドアセンブルした形跡も伺える。
ただし、完成間近のプログラム最終付近になると適当になっててワケワカメ。
とりあえず、通信用に２３２Ｃケーブルを作る。
プログラムシートを見ると、Ｘ制御されている様子。
トラ技ＳＰＥＣＩＡＬを参考にケーブルを作る。
これで きゅーはち と接続した実績あり。
とりあえず深く理由は追求せずに製作する。
９ピンコネクタはメスを買いましょう。（間違ってオスを買って無駄にした
早速ＨＤ６４１８０ボードとパソコンを接続し、ボードの電源を入れる。
ハイパーターミナルを立ち上げる。
フロー制御はＸon／Ｘoffに設定。
その後Telnetの設定のふんにゃらもんにゃらが出てくるが一切無視する（笑
おっしゃ。適当にリターンキーを押すと返事が返ってくるはず。
おおお、きた。（一部モザイクをかけています）
ん？キャラクタがかぶっている。
とりあえずデータの送受信はされているが、改行表示がおかしい。
ハイパーターミナルのプロパティで文字設定を弄ってみる。
下から三行目の「着信データに改行文字を付ける」にチェックを入れる。
Enterキーに改行反応するようになった。
改めて大文字で「G0」
更にEnterキーを入力してしばらく待つ
おおお！きた！
１９９２年から１８年間。とりあえずＥＥＰ−ＲＯＭ部分の記憶は無くなっていない。
０h番地からダンプリストを表示させてみる。
この部分はＥＥＰ−ＲＯＭからのコピープログラムが走っている部分。
１１００ｈ番地からは純粋にＲＡＭ領域
ＬＥＤアレーのデモ表示を終えて１１００ｈ番地にサブルーチンジャンプしてからまたデモに戻る。
２０００ｈ番地以降のデータも壊れずに保持している！完璧！すげーじゃん！
小さなプログラムを組んで動かしてみる。
ＦＥ１６ｈ、ＦＥ１７ｈ 番地にスタートアドレス、ＦＥ１８ｈ、ＦＥ１９ｈ 番地にエンドアドレスを指定して Ｃ００ｈから始まるサブルーチンコールすると、ヘキサフォーマットを出力してくれる。
※プログラムを書いた８０００ｈ番地から実行しなければいけないのに サブルーチンのアドレス Ｃ００ｈ に飛ばした為、この後暴走した。
気を取り直して ８０００ｈ番地 から実行！
ブラボー！ 使えるジャン！
最後の矢印マークは気になるが、チェックサムもきちんと出力している様子。
いろいろ試していて、ふと気が付いた。
発掘された資料と私の記憶では２０００ｈ〜４０００ｈ番地にデモ表示用のフォントデータを入れていたはず。
９８から大量のフォントデータをＲＡＭ領域にソートして表示させていたはずの１６Ｘ１６ドットフォントデータが見当たらない。
２０００ｈ番地からのプログラムを見ると、どうも怪しい。
ＰＩＯの初期設定やサブルーチンが書かれている。
・・・ぼんやり記憶が甦る。
卒業して二年目。知人から教授より渡されたものと似たＬＥＤアレーを頂戴した。
それを駆動するべく更に改装を施そうとした時に、一度飛ばしたんだわ。
パチンコ台のＬＣＤユニットを買ってきてそれを駆動して遊んだ記憶もある。
ＬＣＤ表示のフォントデータ、プログラムは消えたと言うより消してしまっていたようだ。
なので正確には１８年間ではなく１６年前のＲＡＭデータが残っていたと言うことになる。
勿論ＥＥＰ−ＲＯＭデータは丸々１８年生きていたことになる。
当時、ＥＥＰ−ＲＯＭの寿命は１０年間のデータ保持、が一般的だったから余裕で上回っている。
またリチウムバッテリによるＲＡＭデータのバックアップも１６年間という長期間保持が確認された。
◆あとがき
○実質は１８年前のデータではなかった。けれども１６年でも十分大したもの。スタティックＲＡＭの省電力にＥＣＯを感じた。
○リチウム電池の耐久性も素晴らしいの一言。１８年放っておいても殆ど電圧が下がっていない。アルカリやマンガン電池なんかだと跡形も無く吹き捲っているだろう。
○ＰＩＣマイコンネタ用に赤外線リモコンのデータ解析をやりたかった。コネクタを出すだけで簡単にデータ計測が出来そう。上手く利用できそうだ。
○しばらくはお小遣いを使うことなく遊べそう・・・かな？（笑
おわり
