ＴＫ８０／ＢＳの
シンセシステムを復活／拡張したい〜
その５３
ＳＢＣ８０８０ボードを使った
ＴＫ８０ＢＳ互換機の拡張Ｉ／Ｆの作製
２０２０年
６月２０日
この日は夕方からガレージに来ました。Ｅｂａｙで購入したＶＤＰが来ていました。けっこう時間がかかりました。パッケージのデートコードは８２年、８３年でした。
早速、互換機のＶＤＰボードに挿して動作確認します。動作良好です。
６月２１日
先週シンセ用のテンポクロックの周波数が半分になっていた件を修正し
ます。カウンタの分周テーブルを変更して４０〜２５０Ｈｚにしました。プログラムは１６ステップシーケンサで中心周波数を決め、ボリュームのＡＤＣ値でプラスマイナスします。互
換機で使っているＰＳｏＣのうち、キーボード変換以外でＰＳｏＣのプログラムが動いているのは、このＰＳｏＣだけです。他は無限ループしているだけです。
テンポクロック用の１６ステップのアナログシーケンサ互換部のカウンタのクリアが同期式で、うまくクリアできない件です。元々は４０１７を使った１０ステップアナログシーケンサ用の信号をＴＫの８２５５で作っていました。なので、クリアの時にクロックは出力されません。非同期のクリアがあるカウンタはＰＳｏＣには無さそうなので、クリア信号で強制的にクロックを発生させるロジックを追加してみました。合成すると、クロックが非同期になるというワーニングがでます。
上記の強制クロックで正常にクリアされるようになりましたが、偶にステップ数が１つ進まず、マイナス１になるので、クロックも同期化しました。正常に動作するようになりました。
現在、本体は９ＶのＡＣアダプタ、拡張Ｉ／Ｆ部は１２ＶのＡＣアダプタに分かれているので、１２Ｖに統一します。本体のリアパネルに１２Ｖ出力を追加し、両端がジャックの電源ケーブルも作製しました。これで、本体のフロントパネルの電源スイッチで拡張Ｉ／Ｆも連動するようになりました。
互換機本体と拡張Ｉ／Ｆ部は同じ型番のタカチのカスタムサイズのアルミケースですが、微妙にサイズが異なり、カバーが交換できないことが分かりました。下の切り込みの寸法が１２ｍｍと１３．５ｍｍで違っています。カバーが入れ替えられませんが、特に問題にはなりません。
ＳＣ−０１の音声信号を本体側へ送り、ＴＫ８０上のＰＣ１（ゲーム音）と、ＰＳ／２キーボード変換のブザー、ＳＣ−０１の音声の３音をミックスしてリアスピーカから出力します。
互換機本体、拡張Ｉ／Ｆのリア側です。コネクタやボリュームにラベルを貼ります。本体と拡張Ｉ／Ｆは拡張Ｉ／Ｆ、ＥＴＣ、ＤＣの３本のケーブルで接続します。ケーブルは長めに作ってあり、左右にも配置できるようになっています。
拡張Ｉ／Ｆのテンポクロックが動くようになったので、ＭＣ８０＋からのテンポクロックをケーブル上で切断しました。そのままケーブルを接続するとテンポクロックがぶつかります。
Ａｍ９５１１（ＡＰＵ）の先週の続きです。Ａｍ９５１１（ＡＰＵ）をＶＤＰボードに取り付けて動作確認します。７Ｃ４０と４１にマップしたチップセレクトが正常に出ていること、ＰＡＵＳＥ信号でＣＰＵにＷＡＩＴがかかることを確認しました。レジスタのアクセスは簡易ＩＣＥからではうまくできないようで、次回、ＢＳモニタからアクセスして確認します。
６月２５日
手持ちの古い８０８０のＣコンパイラでＡｍ９５１１のライブラリを作れないか調べてみます。引数、戻り値がｆｌｏａｔの関数ｓｕｂを作成して、アセンブラのソースを生成してみます。まず、メイン関数です。８０８０とＣ言語の相性は良くなく、後ろに＃＃の付いたサブルーチンが多用されています。浮動小数点の定数はコード領域にＤＢ文で埋め込まれています。戻り番地はＤＢ文の後なので内部で調整していることが想像できます。浮動小数点は４バイトのＩＥＥＥ７５４ではなく、なぜか１０バイト確保されています。定数は８０ビット浮動小数点で埋め込まれるようです。
目標はＡｍ９５１１のライブラリ作成なので、呼ばれる方のｓｕｂを確認します。下は何もしないで、引数を戻り値にしている場合です。多用されているＤＡＤ ＳＰはＨＬ＝ＨＬ＋ＳＰという命令です。
続いて、２．０をかけて戻る例です。ＥＳＨＬ関数で左へ１回シフトしているようです。
続いて、２．５をかけて戻る例です。コード中にＤＢ文で定義して乗算関数ＥＭＵＬを呼んでいます。
続いて、引数が２つある場合です。引数を加算して戻る例です。加算関数ＥＡＤＤを呼んでいます。
続いて、ｍａｔｈ．ｈのｓｉｎ（）を読んだ時です。今までと違うコードになりました。ここまでに出てきた内部関数はＰＵＳＨＥＩ（定数のＥ退避）、ＥＴＯＦ（Ｅ−＞Ｆ）、ＥＴＯＤ（Ｅ−＞Ｄ）、ＦＴＯＥ（Ｆ−＞Ｅ）、ＰＵＳＨＦ（Ｆの退避）、ＰＯＰＦ（Ｆの復帰）、ＰＵＳＨＥ（Ｅの退避）、ＰＯＰＥ（Ｅの復帰）、ＥＭＵＬ（Ｅの乗算）、ＥＡＤＤ（Ｅの加算）です。リンクして実行コードを生成すれば内部関数の処理は分ります。あくまでも推測ですが、Ｅが８０ビット、Ｆがｆｌｏａｔの３２ビット、ｓｉｎ（）の時に出てきたるＤがｄｏｕｂｌｅで６４ビット？のサイズと思われます。
６月２７日
先週からのＡｍ９５１１の続きです。ＰＡＵＳＥ信号とＣＰＵのＲＥＡＤＹＩＮ信号の波形を確認します。
左はＰＡＵＳＥ信号をＲＥＡＤＹＩＮに接続しないときのチップセレクト、ＲＥＡＤＹＩＮ、ＭＥＭＲＤ信号です。右はＰＡＵＳＥをＲＥＡＤＹＩＮに接続した時のチップセレクト、ＲＥＡＤＹＩＮ、ＭＥＭＲＤ信号です。リードサイクルが伸びていることが分ります。
チップセレクトとＲＥＡＤＹＩＮ信号をオシロで確認します。ＲＥＡＤＹＩＮ信号はフロッピでも使っているのでワイヤードＯＲになっています。４．７Ｋのプルアップ抵抗をオープンコレクタでＬＯＷにしているので、立ち上がりが遅いですが、問題なさそうです。
Ａｍ９５１１のレジスタはスタック形式になっているので、モニタのコマンドで確認するのはやめて、アセンブラで簡単なプログラムを作ってＢＡＳＩＣからアクセスしてみます。コマンドとしては一番簡単なパイの値をデータレジスタにプッシュするコマンドＰＵＰＩ（１Ａ）を実行してデータレジスタを読んでみます。何回が実行してみましたが、正しく動作する時とダメな時があることが分かりました。右はデータレジスタの先頭がなぜか１Ａ（１０進で２６）が出てきますが、その後は正しそうな値が読み込まれています。期待されるデータは０２、Ｃ９、０Ｆ、ＤＡです。
Ａｍ９５１１とフォーマットが少し異なるＩＥＥＥ７５４の変換サイトでパイを変換してみます。結果は４０、４９、０Ｆ、ＤＡで、仮数部の後半は似ています。
６月２８日
データレジスタをバッファへ連続転送するアセンブラで書いたプログラムを実行すると、ＰＡＵＳＥ信号が戻らない不具合が発生しました。下は最後の１バイトの読み込みで止まっています。この時はリセットする以外に復帰させることはできませんでした。
Ａｍ９５１１の２ＭＨｚのクロックはＰＳｏＣで生成しているので、試しにＣＰＵのクロックを接続してみましが、現象は変わりませんでした。Ａｍ９５１１のアクセスが不安定という感じです。
７月２日
Ａｍ９５１１フォーマットの変換プログラムを作成しました。下がＡｍ９５１１の３２ビット浮動小数点フォーマットです。ＩＥＥＥ７５４と少し違っています。指数部は７ビットでゲタ無しでー６４〜６３を表します。仮数部は２４ビットです。こちらは１未満の小数点でビット数が違うだけです。
１６進文字列から実数の文字列への変換プログラムす。
こちらは実数の文字列から１６進文字列の変換です。
Ａｍ９５１１のＰＵＰＩコマンドで出力された、０２Ｃ９０ＦＤＡを変換してみます。３．１４１５９２５で小数点以下６桁まで合っています。続いて、３．１４１５９２６を１６進に変換してみます。０２Ｃ９０ＦＤＡで合っています。
７月４日
先週からの続きのＡｍ９５１１の不具合です。アクセスが不安定で正しい値が読めたり、読めなかったりします。また、ＰＡＵＳＥ信号がアクティブになりっぱなしになることもあります。バスのタイミングは問題なさそうです。データレジスタに特定の値を４バイトを書き込み、その後、読み出しして、ベリファイするプログラムを作成して確認しました。書き込むデータによってエラーが発生します。発生しないデータもあります。ＰＡＵＳＥ信号を使わないと即エラーになるので、ＲＥＡＤＹ制御は有効になっていることが分かります。色々と試して、回避する条件が分かりました。
先週も行ったＣＰＵの２ＭＨｚクロックをＡｍ９５１１に配線し、かつ、ＣＰＵを旧ソ連製？からＮＥＣ製に交換すると安定動作するようになりました。左は暫定的にクロックを引き出した所、右は交換したＮＥＣ製の８０８０ＡＦＣ、下がソ連製の８０８０です。
テストプログラムを作成してＡｍ９５１１で計算してみます。はじめはｓｑｒｔ（２）です。ＰＣのＡｍ９５１１用の変換プログラムで予め、２．０を１６進に変換します。０２、８０、００、００です。
上で変換した２．０をデータレジスタに書き込み、ＳＱＲＴコマンドを発行、ステータスレジスタを確認後、結果データを４バイト取り出して、バッファエリアに転送します。アセンブラでプログラムを作成して、ＨＥＸファイルを簡易ＩＣＥでダウンロードします。
スタックを使うので、ＢＳのモニタから実行しました。簡易ＩＣＥで停止させ、バッファエリアの内容を確認します。結果は０１、Ｂ５、０４、Ｆ３です。
Ａｍ９５１１用変換プログラムで１６進データを実数に変換します。１．４１４２１３５．．．で小数点以下７桁まで合っています。
続いて、ｓｉｎ（π／４）を計算してみます。プログラムはＰＵＰＩコマンドでπの値をプッシュ、スタックを１段プッシュ、４．０をデータレジスタにライト、ＦＤＩＶコマンドでπ／４を計算、続いてＳＩＮコマンドを実行、結果をバッファに転送します。下はプログラムの抜粋です。
プログラムを実行後、バッファエリアの内容００、Ｂ５、０４、Ｆ２を変換プログラムで実数に変換します。０．７０７１０６７．．．です。
ＢＣで検算します。０．７０７１０６７まで合っています。正しく計算できています。
７月５日
Ａｍ９５１１の恒久対策をします。ＣＰＵは元々ＴＫ８０Ｅに付いていたヒートシンク付きのＮＥＣの８０８０ＡＦＣを使いました。２ＭＨｚのクロックは３３オームを介してピンヘッダに接続し、本体からミニＤＩＮコネクタを介して拡張Ｉ／ＦのＡｍ９５１１へ送ります。
Ａｍ９５１１が無事動作したので、前から気になっていた、モニタ先頭部の必要の無い所へのベクタを書き込みを修正します。赤枠内が１３ＦＤと２０Ｄ８に割り込みベクタを書き込んでいる部分です。
互換機のモニタの入っているＵＶ−ＥＰＲＯＭをＲＯＭライタで読み込みます。
ＲＯＭライタのメモリエディタでベクタを書き込んでいる部分を直接変更してます。
新しいＲＯＭに書き込み、簡易ＩＣＥで逆アセンブラで確認します。２か所の書き込みをスキップして、間はＮＯＰで埋めておきます。
ＭＣ８０＋互換部の８ｘ９ドットＬＥＤが少し明るいので、制限抵抗を大きくしました。
ＶＤＰは高温になるのでヒートシンクを取り付けました。２００６年？に買った熱伝導性のエポキシ接着剤を使いましたが、冷蔵庫に保管しておいたので、まだ使えました。
Ａｍ９５１１にもヒートシンクを取付けました。拡張Ｉ／Ｆのカバーは空気の通る穴を開けた方が良さそうです。
拡張Ｉ／Ｆ部の動作確認を行いました。シンセ、フロッピ、Ａｍ９５１１、ＶＤＰ、ＳＣ−０１、パネル表示の動作良好です。
ハードウェアはこれでほぼ完成しました。ブロック図を更新しました。電源投入と同時にＳＣ−０１が連続音を発音してまうので、初期化プログラムをモニタに組み込みたいです。
