２０１９．６．２０
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［新連載］ＣＰＬＤ入門！
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いつか使うことになるだろうと思ってはいたのですが。
何を今頃になって、というようなものですが。
ようやく本気で、ＣＰＬＤと四つに取り組みます。
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［第７３回］


●ＶＨＤＬサンプルプログラム１　８２Ｃ５５（６）

前回まで８２Ｃ５５回路プログラムのポート出力について書いてきました。
今回はポートからの入力です。

●Ａ、Ｂ、Ｃポート入力

入力回路の記述は出力回路に比べると簡単です。
しかし出力回路に比べると危険を伴います。

--in data from port
process(IOR)
begin
        if IOR='0' then
                if ADRSIN="11110000" then
                        if ainout='1' then
                                DINOUT<=PA;
                        else
                                DINOUT<=paout;
                        end if;
                elsif ADRSIN="11110001" then
                        if binout='1' then
                                DINOUT<=PB;
                        else
                                DINOUT<=pbout;
                        end if;
                elsif ADRSIN="11110010" then
                        if chinout='1' then
                                DINOUT(7 downto 4)<=PCH;
                        else
                                DINOUT(7 downto 4)<=pchout;
                        end if;
                        if clinout='1' then
                                DINOUT(3 downto 0)<=PCL;
                        else
                                DINOUT(3 downto 0)<=pclout;
                        end if;
                else
                        DINOUT<="ZZZZZZZZ";
                end if;
        else
                DINOUT<="ZZZZZZZZ";
        end if;
end process;

出力回路はデータの向きがＣＰＵデータバス→出力ポートになっています。
プログラムにまずいところがあっても、正しい出力が得られないだけで、ＣＰＵシステムに影響は及びません。
しかし入力回路はそれとは逆にデータの向きがＣＰＵデータバス←入力ポートになります。
もしプログラムにまずいところがあると、ＣＰＵデータバスに影響が及んで、ＣＰＵシステムが誤動作してしまう可能性が出てきます。
上のプログラムでＣＰＵから８２Ｃ５５回路にアクセスするとき以外は
ＤＩＮＯＵＴ＜＝”ＺＺＺＺＺＺＺＺ”；
と書いて、８２Ｃ５５回路の側からはデータバスへの出力をハイインピーダンスにしているのはそのためです。
この文がないと、８２Ｃ５５回路に接続したＣＰＵシステムが暴走してしまいます。

ＣＰＵがＩＮ命令を実行すると、Ｉ／Ｏアドレスがアドレスバスに出力され、ＩＯＲがアクティブ（ＩＯＲ＝’０’）になります。
そのときにＣＰＵはデータバス上の値を読み込みます。
そこでポート入力回路はＩＯＲ＝’０’のときだけ実行されるようにプログラムを記述します。
Ａポートに対するＩＮ命令ではアドレスは”１１１１００００”（Ｆ０）になります。
そのときにもしもＡポートの向きを保持しているａｉｎｏｕｔの値が’１’ならばＡポートが入力モードに設定されていますから、Ａポートから読み込まれた値がデータバス（ＤＩＮＯＵＴ）に出力されます。
ｉｆ　ａｉｎｏｕｔ＝’１’　ｔｈｅｎ　ＤＩＮＯＵＴ＜＝ＰＡ；
のところです。
そうでないならば（つまりａｉｎｏｕｔ＝’０’ならば）データバスにはＡポートに出力されている値（ｐａｏｕｔ）が出力されます。
ＤＩＮＯＵＴ＜＝ｐａｏｕｔ；
のところです。

アドレスが”１１１１０００１”（Ｆ１）ならばＢポートに対する入力命令です。
Ａポートと同様の記述になります。
アドレスが”１１１１００１０”（Ｆ２）ならばＣポートに対する入力命令です。
そこまではｅｌｓｉｆでうけますが、その中では前回書きましたように、上位４ビットと下位４ビットに対する命令が同時に行なわれますから、そこは上位４ビットと下位４ビットに対するそれぞれ独立したｉｆ文で記述しています。

その次にあるｅｌｓｅは、「アドレスがＦ０、Ｆ１、Ｆ２以外のときは」を意味しています。
そのときはデータバスへの出力をハイインピーダンスにします。
ＤＩＮＯＵＴ＜＝”ＺＺＺＺＺＺＺＺ”；
です。

もうひとつｅｌｓｅがあります。
これは「ＩＯＲ＝’０’以外のときは」を意味しています。
そのときもデータバスへの出力をハイインピーダンスにします。
ＤＩＮＯＵＴ＜＝”ＺＺＺＺＺＺＺＺ”；
です。

プログラムの中で必要に応じていくつかのｐｒｏｃｅｓｓ文を書いてきました。
ここでひとつ忘れてはならない重要な約束事があります。
＜＝の左辺に置く信号名は、ひとつのｐｒｏｃｅｓｓ文の中で記述しなければならないという約束事です。
たとえば前回説明したＣポートの通常の出力とビット出力を別々のｐｒｏｃｅｓｓ文に分けて書くとコンパイルエラーになってしまいます。
今回の例でいうと、Ａポート、Ｂポート、Ｃポートの記述を特に工夫をしないでそのまま別々のｐｒｏｃｅｓｓ文に分けて記述するとコンパイルエラーになってしまいます。
ＤＩＮＯＵＴ＜＝という文が複数のｐｒｏｃｅｓｓ文の中に出てきてしまうからです。
うっかりして気が付かないで２つ以上のｐｒｏｃｅｓｓ文か組み合わせ文で＜＝の左辺に同じ信号名を書いてしまうことがあります。
するとコンパイル時に下のようなエラーメッセージが出てしまいます。

Error (10028): Can't resolve multiple constant drivers for net "pclout[3]" at trngio1d.vhd(51)

信号名の二重定義が行なわれている、というエラーメッセージです。
複雑な回路をＶＨＤＬプログラム化しようとすると、そこをクリアするために悩む場面がでてくるかもしれません。
そんなときはちょいとした頭の体操と思って考えてみるのもよいかもしれません。

ＣＰＬＤ入門！［第７３回］
２０１９．６．２０ｕｐｌｏａｄ

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