［第１７５回］
●ＮＤ８０Ｚ４Ｅの回路図から ＰＩＣの効用
ＮＤ８０Ｚ４Ｅの回路図は［第１５６回］にあります。
ＮＤ８０Ｚ３．５の初期モデルとしてＮＤ８０ＺⅢ組立キットを製作して販売を開始したのは２０１１年でしたからそれからもう１４年も経ってしまいました（［第１１０回］）。
このころは消費税もまだ５％だったのですね。
価格は２２０００円（税別）でしたからつい先日までのＮＤ８０Ｚ３．５組立キットと同じ価格でずっとやってきたことになります（その間に消費税は倍の１０％になりました）。
その１年後にＮＤ８０ＺⅢをマイナーチェンジしＮＤ８０Ｚ３．５として販売を開始しました。
その変更はＺＢ３ＤＯＳ（ＣＰ／Ｍ互換ＤＯＳ）に対応する目的で基板上に増設ＲＡＭ回路を追加したことです（ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！［第２３７回］）。
十年ひと昔といいますからひと昔を越えてずっと同じ価格でやってきたことになります。
その間にパーツの仕入価格も少しずつ上がりことに近年の円安もあってさすがにこのままでは無理というところまで来てしまいました。
それでやむを得ず先日ＮＤ８０Ｚ３．５組立キットおよび完成品の値上げに踏み切りました。
ことはＮＤ８０Ｚ３．５だけではなくてそのほかのほぼ全製品に及びます。
時間をみつけて少しずつ原価計算をし直しながら価格の改定をしていく予定です。
しかしただ単に原価が上がったから値上げをするというのもなんだかなあという感じですし１０年以上も同じ回路のままやってきていることですからここらで何とか一工夫できないものかと無い知恵をしぼった結果誕生したのがＮＤ８０Ｚ４Ｅです。
ＥはＥｃｏｎｏｍｙの意です。
必要性が低いと思う回路は思い切って省くことにしました。
いまどきＲＳ２３２Ｃも無いだろうということで省きました。
ＲＡＭのメモリバッアップもＳＡＶＥ／ＬＯＡＤの機能を使えば省くことが可能と考えて省いた結果メモリ周りもすっきりしました。
ＮＤ８０Ｚ３．５では８２Ｃ５５の全ポートをユーザーに開放するためにＴＫ－８０ではキースイッチのアクセスに８２５５を使っていたところを７４ＨＣロジックＩＣで代用していました。
ここもＴＫ－８０に戻って８２Ｃ５５でキースイッチにアクセスするように改めました。
もっとも大幅に回路を変更したのが７セグメントＬＥＤ表示回路です。
下はＮＤ８０Ｚ３．５のＬＥＤ表示回路です。
動作としてはＴＫ－８０と同じＤＭＡ回路になっています。
タイマーＩＣ５５５によって周期パルスをＣＰＵに送り短い時間ＣＰＵの動作を停止してアドレスバス、データバスとメモリのアクセス信号を開放させてＲＡＭのＬＥＤ表示データがあるアドレスを順に読んでそのデータを７セグメントＬＥＤに表示させています。
７４ＨＣ１９１はＬＥＤの表示桁を選択するためのカウンタで７４ＨＣ３７３はＲＡＭから読み出した表示桁に対応する値を表示期間中ラッチしておくために使っています。
７セグメントＬＥＤはダイナミック点灯を行なっています。
全桁を常時点灯させるのではなくて数百Ｈｚで短時間に一度に１桁だけを順に点灯することで人間の目には全桁が点灯して見える表示方式です。
各桁の表示はわずかな期間表示するだけなので表示する期間は大きな電流を流して明るく光らせます。
そのため各ＬＥＤのコモン端子には全セグメントの点灯時には短時間ですがかなり大きな電流が流れます。
その値は標準的な７４ＨＣロジックの許容値を越えますからＬＥＤドライブのために７４ＬＳ１４５を使っています。
いずれのＩＣも価格が高くなるとともに入手が困難になってきています。
特にＬＳ１４５は深刻です。
実はＮＤ８０Ｚ３．５の７セグメントＬＥＤ表示回路はＴＫ－８０よりも複雑になっています。
右下のＡ１０～Ａ１４につながる回路はＴＫ－８０には無い回路です。
ＴＫ－８０は小さなメモリ容量のＲＡＭを搭載していたので７セグメントＬＥＤの表示アドレスは８３ＦＸにありました。
ＮＤ８０Ｚ３．５では６２２５６型の３２ＫＢのＲＡＭを搭載していますからＲＡＭのアドレスは８０００～ＦＦＦＦになります。
右下の回路が無いと７セグメント表示データのアドレスはＦＦＦＸになってしまいます。
ＮＤ８０Ｚモニタプログラムではそのようになっているのですが昔のＴＫ－８０のプログラムを走らせようとすると７セグメントＬＥＤに表示できません。
ＮＤ８０Ｚ３．５のシステムＲＯＭにはＮＤ８０ＺモニタプログラムとＴＫ－８０モニタプログラムが入っていてスイッチで選択するようになっています。
右下の回路はＴＫ－８０モニタプログラムが選択されていたらアドレスのＡ１０～Ａ１４を強制的に０にすることで８３ＦＸが選択されるようにするためのものです。
その部分を含めて全体としてかなり多くのロジックＩＣを使っているのでコスト低減のためにはここは一番なんとかしたいところでした。
実のところ最大のコスト高の要因はキースイッチの高騰でした。
なかなかにしっかりしたキースイッチなのですが仕入れの度に価格が上がって今では昔の数倍になってしまいました。
これが一番のコストアップ要因でしたのでＮＤ８０Ｚ４Ｅでは比較的低価格で入手できるタクトスイッチに変更しました。
話がそれてしまいましたがキースイッチに次いでなんとかしたいと思ったのが上記の７セグメント表示回路でした。
で。
回路図を眺めていて思いついたのがこの回路をＰＩＣに置き換え出来ないかという考えでした。
今は少しお休みしていますがついこの間までＰＩＣＢＳコンパイラとかＰＩＣＷＲＩＴＥＲとかで結構ＰＩＣをいじくっていたじゃありませんか。
今こそ。
ここにＰＩＣを使うべき。
がしかし。
ＣＰＵ回路にＰＩＣを使おうとするときに障害となるのはＰＩＣが遅いということです。
何を言ってるの。
ＮＤ８０Ｚ３．５のＣＰＵクロックは６ＭＨｚだけどいまどきのＰＩＣなら普通に２０ＭＨｚはいけるでしょう。
そうなのですけれど。
その程度のクロックではＣＰＵの周辺ＬＳＩとしてはとても使えないのです。
計算を簡単にするためにＺ８０のクロックが４ＭＨｚだったとしてＩＯＷＲ信号のパルス幅はわずか０．５μｓしかありません。
一方でＰＩＣは２０ＭＨｚのとき１命令を０．２μｓか０．４μｓで実行しますがそれではＣＰＵから出されるＷＲ信号を見て何らかの処理をすることはとてもできません。
割込みを使ったとしても無理です。
ＣＰＵバス信号に合わせられるような機能のＰＩＣもあるようですが単純なＰＰＩ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）として使うならともかくとして今使いたいと思っているようなちょいと複雑な回路の置き換えにはとても使えません。
やっぱりなあ。
無理だよなあ。
一旦は諦めようとしたのですけれど。
そこをもうひと頑張り。
回路図をうーんとうなって見詰めていましたら。
やっと気が付きました。
あれ？
そうだった。
この回路、ＤＭＡじゃありませんか。
つうことは。
クロックが遅くてもとにかく見た目不自然にならない程度の速度でダイナミック点灯ができればいい！
それならできるじゃありませんか。
ということに気がついてＰＩＣに置き換えたのが下の回路です。
この回路図は［第１５６回］でお見せしました。
ＮＤ８０Ｚ３．５の７セグメントＬＥＤ表示回路をＰＩＣ１個で置き換えてしまいました。
なおＰＩＣのポート出力でも７セグメントＬＥＤのダイナミック点灯をダイレクトに行なうのは少しきついのでトランジスタでドライブしています。
ここは７４ＬＳ１４５の置き換えです。
ワンボードマイコンをつくろう！［第１７５回］
２０２５．１０．３１ｕｐｌｏａｄ
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