復活！ＣＰ／Ｍ　ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！
ＣＰ／ＭがＴＫ−８０互換のワンボードマイコンの上で復活します
ＮＤ８０Ｚ�VとＭＹＣＰＵ８０の上でＣＰ／Ｍが走ります！

［第５３４回］


●テーブル参照

とうとう大晦日になってしまいました。
このところずっとテーマ違いのままきています。
年が明けましたら少しずつ、テーマ別に再整理したいと思っているのですが、果たしてその時間がありますかどうか…。

前回からの続きです。
やっとテーブル参照の説明にたどりつきました。
下は前回もお見せしたメインプログラムのリストですが、ここでは前回も説明しましたようにテーブルを参照しています。

loop clrf cntr clrf udmk loop1 movlw 0a;=10 movwf limit loop2 bsf PORTE,2 movf cntr,w call Htable movwf t1Hdata movf cntr,w call Ltable movwf t1Ldata call t25ms bcf PORTE,2 call t25ms btfsc udmk,0 goto downcount incf cntr,f decfsz limit,f goto loop2 ;set downcount incf udmk,f decf cntr,f goto loop1 downcount decf cntr,f decfsz limit,f goto loop2 goto loop ;

テーブル参照の仕組みです。
ｗレジスタにキーになる値をいれてテーブルの先頭アドレスをＣＡＬＬすると、キーによって選択された結果の値がｗレジスタに入ってリターンしてきます。
下はメインプログラムでＣＡＬＬする２つのテーブルです。

; org 400 ; Htable addwf PCL,f retlw 0d8 retlw 0dc retlw 0e0 retlw 0e4 retlw 0e8 retlw 0ec retlw 0f0 retlw 0f4 retlw 0f8 retlw 0fc ; Ltable addwf PCL,f retlw 0f0 retlw 0d8 retlw 0c0 retlw 0a8 retlw 90 retlw 78 retlw 60 retlw 48 retlw 30 retlw 18 ; end

テーブル参照はコード変換と考えることができます。
Ｈｔａｂｌｅはキーが００のときにＤ８Ｈを、０１のときにＤＣＨを、０２のときにＥ０Ｈを、というようにそれぞれ値が選択されます。
その仕組みはこうです。
ＰＣＬはプログラムカウンタの下位８ビットです。
ａｄｄｗｆ　ＰＣＬ，ｆを実行する時点でプログラムカウンタにはその次のアドレスが入っています。
その値にｗレジスタの値を加算したものがＰＣＬの新しい値になります。
この命令の実行によってプログラムカウンタが更新されますから、その結果は次にそのプログラムカウンタが示すアドレスにジャンプして、そこにある命令が実行されることになります。
ａｄｄｗｆ　ＰＣＬ，ｆの次に並んでいる命令はｒｅｔｌｗ命令ばかりです。
ｒｅｔｌｗ　ｎｎ　は、ｎｎをｗレジスタに入れてリターンする命令です。
この仕組みによって、ｗレジスタの値が示す位置に置かれたｒｅｔｌｗ命令の値がｗレジスタに入れられて戻ってきます。

さて。
長々とここまで説明をしてきました理由は、上のリストに書かれた　ＯＲＧ　４００　にありました。
ＨｔａｂｌｅとＬｔａｂｌｅの置かれているアドレスは４００Ｈ番地台です。
ところがＰＣＬは８ビットですから、上位ビットの値である’４’はａｄｄｗｆ　ＰＣＬ，ｆでは計算できません。
ですから、普通にこういうプログラムを書くとプログラムが期待した通りには実行されずに大抵は暴走してしまいます。
そのような場合でも正しくテーブル参照が実行できるように用意されているのがＰＣＬＡＴＨレジスタです。
ＰＣＬＡＴＨレジスタについては［第５１３回］〜［第５１５回］で説明をしました。
あらかじめＰＣＬＡＴＨにテーブルのあるアドレスの上位５ビットを入れておくことで、テーブル参照が正しく実行されるようになります（ＰＩＣのプログラムカウンタは１３ビットです）。
しかしこのＰＣＬＡＴＨについては、ネット上ではかなり誤解されているところもあるようです。
そこで今回のサンプルプログラムでＰＣＬＡＴＨについて本当のところを確認してみたのです。

やれやれ。
やっと、結論までたどりつけました。
ネット上ではＰＣＬＡＴＨが文字通りプログラムカウンタの上位カウンタそのものである、と解釈して混乱してしまっている方などのページも見受けられます。
正確に言いますとＰＣＬＡＴＨはプログラムカウンタ（の上位５ビット）ではありません。
言うならばプログラムカウンタの仮レジスタのようなものです。
ＰＣＬＡＴＨは通常の命令では全く参照されません。
ではどういうときにＰＣＬＡＴＨが使われるかと言いますと、ａｄｄｗｆ　ＰＣＬ，ｆ　のようにプログラムカウンタの値を変更するような命令が実行されたときに、ＰＣＬＡＴＨが使われます。
ＰＣＬが変更されると同時に、ＰＣＬＡＴＨの（下位５ビットの）値がプログラムカウンタの上位５ビットに入れられます。
この働きによって、メインプログラムから離れたアドレスにあるテーブルでも参照することができるようになります。

実はＰＣＬＡＴＨが参照される命令が他にもあります。
それはｇｏｔｏとｃａｌｌです。
そのことをテーブル参照と合わせて説明しているページもあります。
そのように説明をしながら、筆者自身が誤解をしてしまっているのではないかと思われるサイトなどもあるようです。
ＰＣＬＡＴＨについてよく理解しないまま、ｇｏｔｏやｃａｌｌでも使われるなどという説明をしますと、それならテーブルと同じように上位アドレスが異なっているアドレスに置いたサブルーチンや割込みプログラムをｃａｌｌするときにもＰＣＬＡＴＨに値を設定しなくてはいけないのではないか、などという誤解をしてしまいます。
実はそのような混乱を避ける目的で、ＰＣＬＡＴＨについての説明図を引用しましたときに、わざとｇｏｔｏ、ｃａｌｌに関する部分をカットしてお見せしました（［第５１４回］）。

本当はこういう図になっています。


［出典］Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ．　ＰＩＣ１６Ｆ８８２〜８８７Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ

図の中でＰＣＨとあるのがプログラムカウンタの上位５ビットです。
ＰＣＨはプログラムで直接書き換えることはできません。
図の上側がテーブル参照に関係する部分です。
ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ＰＣＬ　ａｓ　Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ　という説明がついています。
意訳すると「ＰＣＬを書き換える命令」です。
図の下がｇｏｔｏ、ｃａｌｌに関する部分です。

ＰＩＣ１６Ｆのプログラムカウンタは１３ビットです。
ということはアクセスできる範囲は０００００　００００００００〜１１１１１　１１１１１１１１です。
つまり００００〜１ＦＦＦの範囲です。
バイトで表現すると８ＫＢです。
ところでこれも［第５１４回］で少し書いたことですが、ＰＩＣ１６Ｆのｇｏｔｏやｃａｌｌのマシン語コードのオペランドは１１バイトしかありません。
ということは２ＫＢの範囲しか直接アクセスできないことになります。
そこでプログラムメモリを２ＫＢずつのバンクに分割しているのです（［第５１４回］参照）。
そして上の図の下半分の説明は、ＰＣＬＡＴＨを使った、バンクを越えてアクセスする仕組みを説明している図です。

その図のように、ｇｏｔｏやｃａｌｌが実行されるときには、ＰＣＬＡＴＨの２ビットの値がプログラムカウンタの上位２ビットに入れられるのですが、そのような仕組みに気を使わなければならないのは、プログラムが２ＫＢを越えるような大きなプログラムを書くときだけですから、普通はこのことは考えなくてもよいと思います。
しかし、もしも２ＫＢを越えるような大きいプログラムを書くときには、図からわかりますように、ＰＣＬを書き換える命令で使われるＰＣＬＡＴＨの値と、ｇｏｔｏ、ｃａｌｌで使われるＰＣＬＡＴＨの値が２ビット重なっている点に十分注意する必要があります。

今回でちょうど終わるようにしたいと思っていたのですが、いろいろ書いておりますうちに、今回も時間切れになってしまいました。
この続きは次回に説明することにいたします。

今年一年拙文にお付き合いいただき有難うございました。
来年もよろしくお願いいたします。
皆様よいお年をお迎えください。

ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！［第５３４回］
２０１３．１２．３１ｕｐｌｏａｄ

前へ
次へ
ホームページトップへ戻る