SuperSimpleController（その１１）HexLoaderの制作

　前回の記事でシリアル通信ができたことを書きましたが、たまに文字化けが発生する状態でした。
　今回開発しているSimple8Z側の問題なのか調査したところ、PICで生成しているSIO（MC6850）用のクロック精度が悪いことが原因だということが判ったのでPIC内蔵クロックから外付けの8MHzクリスタルに変更したところシリアル通信が安定しました。

　PICのソースも変更したので貼っておきます。

8MHzクリスタルでの9.6KHz生成ソース（PIC12F683）

/* * SIO clock genelator for Simple8Z test008 * PIC12F683 * Ver 0.01 made by skyriver 2021/03/17 */ #include <INT16CXX.H> // define config bit assign(PIC12F683) #define conf_FCMEN (1<<11) // Fail-Safe Clock Monitor Enable #define conf_IESO (1<<10) // Internal External Switchover bit #define conf_BODEN1 (1<<9) // Brown-out Detect Selection bit #define conf_BODEN0 (1<<8) // Brown-out Detect Selection bit #define conf_CPD_ (1<<7) // Data code Protection(0:enable) #define conf_CP_ (1<<6) // Code Protection(0:enable) #define conf_MCLRE (1<<5) // GP3/MCLR_ pin function secet bit(1:MCLR) #define conf_PWRTEN_ (1<<4) // Power-up Timer Enablr bit(0:enable) #define conf_WDTEN (1<<3) // Watchdog Timer enable bit(1:enable) #define conf_FOSC_RC 0b111 #define conf_FOSC_RCIO 0b110 #define conf_FOSC_INTOSC 0b101 #define conf_FOSC_INTOSCIO 0b100 #define conf_FOSC_EC 0b011 #define conf_FOSC_HS 0b010 #define conf_FOSC_XT 0b001 #define conf_FOSC_LP 0b000 //#pragma config = conf_CPD_ | conf_CP_ | conf_FOSC_INTOSCIO #pragma config = conf_CPD_ | conf_CP_ | conf_FOSC_HS /* initialize H/W and workarea */ void init( void ) { GPIO = 0b00000000; // GP0:IntReq WPU = 0b00000000; // 1:Pull-up enable TRISIO = 0b00111011; // 0:output, 1:input CMCON0 = 0b00000111; // Comparator off CMCON1 = 0b00000011; // comp output is asynchronization VRCON = 0b00001000; // Vref is off ANSEL = 0b00000000; // 0:dig, 1:ana OSCCON = 0b01110001; // 8MHz internal clock OPTION = 0b00000000; // PortB_PullUp Fosc/4 T1PreScaler:1/2T WPU = 0b00110111; // PullUp enable // 8000000/(9600*4*1)=208.33 T2CON = 0b0000100; // Timer2 on,pre/post scaler 1:1 PR2 = 208; // (PR2+1)/2 = 104 : duty 50% CCP1CON = 0b00001100; // LSBS:00 PWM mode(active high) CCPR1L = 104; PCON = 0b00000000; } void main( void ) { init(); while ( 1 ) { } }

　今回の自作CPU（Simple8Z）には割込み機能は無いので連続した受信データ（9600bsp）の処理は難しいですが、TeraTermの設定でキャラクタ間に時間を設けてやれば処理できるはずです（TeraTermの設定は5ms/char、20ms/lineにしました）。Simple8Zのクロックも1MHzに上げてみました（上限はもっと高いと思う）。

★2021/04/03　追記　{
　不安定だった原因はJP関連の命令でクリティカルなタイミングがあったためでuCODEを見直したことで安定になりました。1MHzのクロックで動作時にTeraTermの設定が9600bpsで文字毎のウェイト無し（0ms/char）でも取りこぼしが発生しない状態になりました。また、シリアル通信用クロックもPIC内部発信で154.6KHz（＝9600x16）付近のクロックを生成することで文字化けもなくなりました。
}

　今後の作業のことも考慮して、まずはヘキサファイルのローダーを作成してみました。前回の記事にマシン語コード表を書きましたが一通りのマシン語を実装したつもりなので、現状のマシン語セットである程度の規模の処理を記述できるかの確認の意味もあります。

　ジャンプ命令でR1レジスタが壊れる等、癖がありますが結果としては何とかできました。メモリ上のワーク領域にある２バイトのアドレスデータの示すメモリにレジスタの内容を書込む処理ができなかったので、ワーク領域の直前にWR_RO命令のオペコードを書いてそこをコールするという方法で対応しましたｗ

　作成したHexLoaderのリストは下記になります。処理内容としては「Z80GALの構想（その４）簡易モニタの製作」の記事に書いたHexファイルローダーとほぼ同様で、この時はZ80で約120バイトでしたが、今回は約290バイトなので2倍以上のサイズになってしまいました（但し、今回は自動実行の処理を追加している）。
　Simple8Zはレジスタ数が少ない（R0,R1の2個）のでメモリアクセスが多くなることがサイズが大きくなった主な原因だと思います。

作成したSimple8Z用HexLoaderのソース（アセンブリ言語）

;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ; Simle8Z HexLoader program ; by skyriver ; V0.01 2021/03/25 ;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ .xlist include machine.inc .list WORK EQU 0FE00H ; work area on RAM STACK EQU 0FFFFH ; stack low byte STACKP EQU 0FEH ; initial stack low byte value SIO_CMD EQU 0C0H SIO_DAT EQU SIO_CMD + 1 OPWRR0 EQU 050H ; WR_R0 ope code OPRET EQU 0E0H ; RET ope code ASEG ORG 0 START: LD_R0 STACKP ; set stack pointer WR_R0 STACK LD_R1 SIO_CMD ; initialize MC6850 LD_R0 00010111B ; reset cmd OUT_R1_R0 LD_R0 00010100B ; clock x1 OUT_R1_R0 LD_R0 OPWRR0 WR_R0 WRPNT LD_R0 OPRET WR_R0 WRPRET LD_R0 <LOW MSG> CALL PUTS ; display opening message LOAD: CALL GETC LD_R1 ':' CP_R0_R1 JNZ LOAD CALL GBYTE ; get data count WR_R0 COUNT CALL GWORD ; get adr RD_R0 WDATA WR_R0 JPAD RD_R0 <WDATA + 1> ; save first adr to jump adr WR_R0 <JPAD + 1> JP LOAD10 LOADLP: CALL GETC LD_R1 ':' CP_R0_R1 JNZ LOADLP CALL GBYTE ; get data count WR_R0 COUNT CALL GWORD ; get adr LOAD10: CALL GBYTE ; get record type WR_R0 TYPE JZ LOADRD ; if data record DEC_R0 JZ LOADEN ; if end of data LD_R0 <LOW MSGERR> ; type error CALL PUTS HALT LOADEN: CALL DSPTYP ; execute AP LD_R0 <LOW MSGEX> CALL PUTS RD_R0 <JPAD + 1> LDF_R1_R0 RD_R0 JPAD JP_RX LOADRD: CALL GBYTE ; get data byte CALL WRPNT ; write data to memory with adr RD_R0 WDATA INC_R0 WR_R0 WDATA JNC LOAD20 RD_R0 <WDATA + 1> INC_R0 WR_R0 <WDATA + 1> LOAD20: RD_R0 COUNT DEC_R0 WR_R0 COUNT JNZ LOADRD CALL DSPTYP JP LOADLP ; output character to SIO ; R0 <- data PUTC: LDF_R1_R0 ; save data IN_R0 SIO_CMD SHR_R0 SHR_R0 LD_R0_R1 JNC PUTC ; if tx is not ready OUT_R0 SIO_DAT RET ; get char from SIO ; R0 -> data GETC: IN_R0 SIO_CMD CKLSBR0 ; check R0's LSB JNC GETC IN_R0 SIO_DAT RET ; get nible from SIO ; R0 -> data GETNBL: CALL GETC LD_R1 '0' SUB_R0_R1 LD_R1 10 CP_R0_R1 JC GETNB9 LD_R1 <10 + '0' - 'A'> ADD_R0_R1 GETNB9: RET ; get byte data from SIO ; R0 -> data ; ZF -> 1:zero GBYTE: CALL GETNBL SHL_R0 SHL_R0 SHL_R0 SHL_R0 WR_R0 GBYTMP CALL GETNBL LDF_R1_R0 RD_R0 GBYTMP OR_R0_R1 RET ; get word data from SIO ; WDATA -> data GWORD: CALL GBYTE WR_R0 <WDATA + 1> ; save high byte CALL GBYTE WR_R0 WDATA ; save low byte RET ; put string to SIO ; R0 <- pointer ; caution:pointer's high adr is 01H PUTS: DEC_R0 WR_R0 PUTSP PUTSL: RD_R0 PUTSP INC_R0 WR_R0 PUTSP RD_R1_R0 01H LDF_R0_R1 ; if R1 is 0 then set ZF JNZ PUTS10 RET PUTS10: CALL PUTC JP PUTSL if 0 ; disp 1byte with Hex ; R0 <- data DspHxB: WR_R0 DspHx SHR_R0 SHR_R0 SHR_R0 SHR_R0 CALL DspH10 RD_R0 DspHx LD_R1 0FH AND_R0_R1 DspH10: LD_R1 '0' ADD_R0_R1 LD_R1 <'9' + 1> CP_R0_R1 JC PUTC LD_R1 <'A' - 10 - '0'> ADD_R0_R1 JP PUTC endif ; display hex line type ; TYPE <- type data DSPTYP: CALL GBYTE ; read check sum CALL GETC ; read delimitor RD_R0 TYPE LD_R1 '0' ADD_R0_R1 JP PUTC MSG: DB 'HexLoader Start',13,10,0 MSGERR: DB ' err', 13,10,0 MSGEX: DB ' exec',13,10,0 ; ORG WORK ;GBYTMP: DS 1 ; GBYTE's tmp value GBYTMP EQU WORK ;PUTSP: DS 1 ; PUTS's pointer PUTSP EQU GBYTMP + 1 ;TYPE: DS 1 ; Hex line type TYPE EQU PUTSP + 1 ;COUNT: DS 1 ; data count COUNT EQU TYPE + 1 ;JPAD: DS 2 ; jump addr JPAD EQU COUNT + 1 ;WRPNT: DS 1 ; WR_R0 ope code WRPNT EQU JPAD + 2 ;WDATA: DS 2 ; GWORD's return value WDATA EQU WRPNT + 1 ;WRPRET: DS 1 ; RET ope code WRPRET EQU WDATA + 2 ;DspHx DS 1 DspHx EQU WRPRET + 1 ;GETTMP: DS 1 GETRMP EQU DspHx + 1 END

　HexLoader試験のために作成したテストプログラムはHelloを表示する単純なものです。

ローダー試験用プログラム

;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ; Simle8Z Loader test program ; by skyriver ; V0.01 2021/03/25 ;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ .xlist include machine.inc .list START EQU 8000H ; RAM's top address SIO_CMD EQU 0C0H SIO_DAT EQU SIO_CMD + 1 ASEG ORG START LD_R0 <(LOW MSG) - 1> ; x64(4) R0:5F R1:C0 WR_R0 saveR0 ; x75(11) R0:5F R1:00 LOOP: RD_R0 saveR0 ; x86(11) R0:5F R1:00 INC_R0 ; x89(3) R0:60 R1:00 WR_R0 saveR0 ; x100(11) R0:60 R1:00 RD_R1_R0 <HIGH MSG> ; x110(10) R0:60 R1:48 CKZR1 ; x113(3) R0:60 R1:48 LD_R0_R1 ; x116(3) JNZ LOOP1 ; x124(8) R0:60 R1:48 HALT LOOP1: CALL PUTC ; x148(24) JP LOOP ; x214(8) ; output character to SIO ; R0 <- data PUTC: LDF_R1_R0 ; x151(3) IN_R0 SIO_CMD ; x159(8) SHR_R0 ; x162(3) SHR_R0 ; x165(3) LD_R0_R1 ; x168(3) JNC PUTC ; x176(8) if tx not ready OUT_R0 SIO_DAT ; x184(8) RET ; x206(22) MSG: DB "Hello,world", 13,10,0 saveR0: DS 1 END

　上記の試験用プログラムをアセンブル＆リンクすることで下記のヘキサファイルが生成されます。

試験用プログラムのアセンブル＆リンクで得られたヘキサファイル

:2080000010255034806034803D50348080804F2FC31380FFB01980C004804098C03A3A2F37 :15802000C5198090C1E048656C6C6F2C776F726C640D0A00005D :00000001FF

　今回作成したHexLoaderはhexFileを1行読む度にレコードタイプを表示するようにしているのでデータ行数分'0'を表示後、終了レコードのレコードタイプである'1'を表示し、ロードしたアプリケーションを実行します。この時の実行アドレスは先頭のデータ行のアドレスにしています。
　HexLoaderを起動し、上記の試験用プログラムのHexFileをロードしている様子が下図の画面キャプチャーです。

HexLoader実行画面例

★追記　2021/03/25
　Twitterにポストした動画付きメッセージを貼っておきます。

ROMとGALを使ったオリジナルCPUを検討中
MC6850を接続してシリアル通信ができるようになったのでヘキサファイルのローダーを作成しました
これでアセンブルしたAPのロード作業が楽になり、いよいよCPUらしくなってきた^^https://t.co/lb2uduYhmj#Simple8Z #オリジナルCPU pic.twitter.com/6A4AjXq71B

— skyriver (@wcinp) March 25, 2021

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タグ：OriginalCPU TTL CPU Simple8Z HexFileLoader HexLoader Twitter ツイッター