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2114アクセススケッチ

　１ワード＝４ビットの2114を入手できたので、動作するか
　を調べてみました。



　ピンアサインが不明だと、接続できないので手持ちの
　参考書籍で掲載されているZ80関係の本を利用しました。



　ピンアサインは、以下となっています。



　Arduinoに接続するには、次の３種の信号線群に分けて
　考えます。

アドレス
データ
制御

　アドレスは動作テストができればよいので、カウンタICを
　挟んで2114と接続します。１ｋワードとなるので10ビット
　以上の出力をもつ、CMOSの4040を使います。



　カウンタはリセット（ゼロクリア）と＋１処理だけができると
　よいので、ポートＣのPC0、PC1を使います。



　データは、ポートＢのPB3からPB0の４ビットを使います。



　制御は、nCS、nWEがあればよいので、ポートＣのPC3、PC2の
　２ビットを使います。



　接続仕様を決めたので、ポートの初期値と入出力方向を
　定義します。

  /* initialize PORT values */
  PORTB = 0x00 ;
  PORTC = 0x0e ;
  PORTD = 0x01 ;
  /* initialize PORT directions */
  DDRB = 0xff ;
  DDRC = 0xff ;
  DDRD = 0xfe ;

　4040の制御には、PC1(CLK)、PC0(RST)を使います。
　リセットは正論理、クロックは負論理として制御用
　に、２関数を定義します。

  #define RST_BIT 0
  #define CLK_BIT 1

  void rst_cnt(void)
  {
    PORTC |=  (1 << RST_BIT);
    PORTC &= ~(1 << RST_BIT);
  }

  void clk_cnt(byte x)
  {
    if ( x ) { PORTC |=  (1 << CLK_BIT); }
    else     { PORTC &= ~(1 << CLK_BIT); }
  }

　4040が、アドレスのゼロクリア、＋１を担当するので
　メモリの制御を担当する関数を定義します。

  #define SIG_ENABLE  0
  #define SIG_DISABLE 1

  #define WE_BIT  2
  #define CS_BIT  3

  void cs_2114(byte x)
  {
    if ( x == SIG_ENABLE ) { PORTC &= ~(1 << CS_BIT); }
    else                   { PORTC |=  (1 << CS_BIT); }
  }

  void we_2114(byte x)
  {
    if ( x == SIG_ENABLE ) { PORTC &= ~(1 << WE_BIT); }
    else                   { PORTC |=  (1 << WE_BIT); }
  }

　メモリにデータをライトするには、次のタイミングチャートに
　従って、信号線をON、OFFします。



　データをライトする場合、次のシーケンスを実行します。

アドレス、データを出力
nCSを'L'に下げる
nWEを'L'に下げる
nWEを'H'に上げる
nCSを'H'に上げる

　関数にまとめます。

void put_memory(byte xdat)
{
  /* put data */
  PORTC &= 0xf0 ;
  PORTC |= ((xdat >> 4) & 0x0f) ;
  PORTB &= 0xf0 ;
  PORTB |= (xdat & 0x0f) ;
  /* enable nCS */
  cs_2114(SIG_ENABLE) ;
  /* enable nWE */
  we_2114(SIG_ENABLE) ;
  /* disable nWE */
  we_2114(SIG_DISABLE) ;
  /* disable nCS */
  cs_2114(SIG_DISABLE) ;
}

　アドレスは、ゼロクリアと＋１の操作しかないので
　関数put_memoryの外で処理します。

　データリードのタイミングチャートから
　シーケンスを考えます。



アドレス
nCSを'L'に下げる
データ取得
nCSを'H'に上げる

　関数にまとめます。

byte get_memory()
{
  byte dh ;
  byte dl ;
  /* change port direction */
  DDRC = 0xf0 ;
  DDRB = 0xf0 ;
  /* enable nCS */
  cs_2114(SIG_ENABLE) ;
  /* get upper nibble */
  dh = PINC & 0x0f ;
  /* get lower nibble */
  dl = PINB & 0x0f ;
  /* disable nCS */
  cs_2114(SIG_DISABLE) ;
  /* change port direction */
  DDRC = 0xff ;
  DDRB = 0xff ;

  return( (dh << 4) | dl ) ;
}

　シリアルポートを利用して、Arduinoにコマンドを
　与えて、メモリの操作をしていきます。

　コマンドは、以下としました。

? help
H set SRAM contents as 'FF'
L clear SRAM contens as '00'
S show SRAM contents

　コマンドを決めると、インタプリタを定義できます。

  if ( uflag == ON ) {
    /* clear flag */
    uflag = OFF ;
    /* new line */
    crlf();
    /* get command */
    cmd = *(sbuf+0) ;
    /* judge */
    if ( cmd == '?' ) { show_help(); }
    /* set SRAM contents as 'FF' */
    if ( cmd == 'H' ) {
      /* address zero clear */
      rst_cnt();
      /* repeat */
      for ( cnt = 0 ; cnt < 1024 ; cnt++ ) {
        /* set data */
        put_memory(0xff) ;
        /* increment */
        clk_cnt( ON );
        clk_cnt( OFF );
      }
    }
    /* clear SRAM contens as '00' */
    if ( cmd == 'L' ) {
      /* address zero clear */
      rst_cnt();
      /* repeat */
      for ( cnt = 0 ; cnt < 1024 ; cnt++ ) {
        /* set data */
        put_memory(0x00) ;
        /* increment */
        clk_cnt( ON );
        clk_cnt( OFF );
      }
    }
    /* show SRAM contents */
    if ( cmd == 'S' ) {
      /* address zero clear */
      rst_cnt();
      /* repeat */
      *(msg+2) = 0 ;
      for ( cnt = 0 ; cnt < 1024 ; cnt++ ) {
        /* get data */
        tmp = get_memory() ;
        /* convert */
        *(msg+0) = get_hex( (tmp >> 4) & 0x0f ) ;
        *(msg+1) = get_hex( tmp & 0x0f ) ;
        /* show */
        rs_puts( msg );
        /* new line */
        if ( (cnt % 16) == 15 ) { crlf() ; }
        /* increment */
        clk_cnt( ON );
        clk_cnt( OFF );
      }
    }
  }

　コマンドインタプリタ内部で利用している
　関数を定義します。

void  rs_putchar(char x)
{
  Serial.write(x);
}

void  rs_puts(char *x)
{
  while ( *x ) {
    rs_putchar(*x);
    x++ ;
  }
}

void  crlf(void)
{
  rs_putchar('\r');
  rs_putchar('\n');
}

void  show_help(void)
{
  rs_puts("? help");               crlf();
  rs_puts("H set SRAM as FF");     crlf();
  rs_puts("L set SRAM as 00");     crlf();
  rs_puts("S show SRAM contents"); crlf();
}

byte get_hex(char x)
{
  byte result ;
  /* default */
  result = 0 ;
  /* convert */
  if ( '0' <= x && x <= '9' ) { result = x - '0' ; }
  if ( 'A' <= x && x <= 'F' ) { result = x - 'A' + 10 ; }
  if ( 'a' <= x && x <= 'f' ) { result = x - 'a' + 10 ; }

  return result ;
}

　必要な関数は揃ったので、スケッチを定義します。
　ただし、2114を２個利用し８ビットデータ幅をもつ
　メモリとします。

#define OFF 0
#define ON  OFF+1

#define WE_BIT 5
#define CS_BIT 4

#define RST_BIT 5
#define CLK_BIT 4

#define SIG_ENABLE  0
#define SIG_DISABLE 1
  
#define BSIZE 8

#define MASK0F 0x0f
#define MASKF0 0xf0 
#define MASKFF 0xff 

#define LAST 1024

byte uflag ;
char sbuf[BSIZE] ;
byte sindex ;
char cmd ;

void rs_putchar(char x)
{
  Serial.write( x );
}

void  rs_puts(char *ptr)
{
  while ( *ptr ) {
    rs_putchar( *ptr );
    ptr++ ;
  }
}

void  crlf()
{
  rs_putchar('\r');
  rs_putchar('\n');
}

void  show_help() 
{
  rs_puts("? help");               crlf();
  rs_puts("H set SRAM as FF");     crlf();
  rs_puts("L set SRAM as 00");     crlf();
  rs_puts("S show SRAM contents"); crlf();
}

byte get_hex(char x)
{
  byte result ;
  /* default */
  result = 0 ;
  /* convert */
  if ( '0' <= x && x <= '9' ) { result = x - '0' ; }
  if ( 'A' <= x && x <= 'F' ) { result = x - 'A' + 10 ; }
  if ( 'a' <= x && x <= 'f' ) { result = x - 'a' + 10 ; }

  return result ;
}

void rst_cnt()
{
  PORTC |=  (1 << RST_BIT);
  PORTC &= ~(1 << RST_BIT);
}

void clk_cnt(byte x)
{
  if ( x ) { PORTC |=  (1 << CLK_BIT); }
  else     { PORTC &= ~(1 << CLK_BIT); }
}

void cs_2114(byte x)
{
  if ( x == SIG_ENABLE ) { PORTC &= ~(1 << CS_BIT); }
  else                   { PORTC |=  (1 << CS_BIT); }
}

void we_2114(byte x)
{
  if ( x == SIG_ENABLE ) { PORTC &= ~(1 << WE_BIT); }
  else                   { PORTC |=  (1 << WE_BIT); }
}

void put_memory(byte xdat)
{
  /* put data */
  PORTC &= MASKF0 ;
  PORTC |= ((xdat >> 4) & MASK0F) ;
  PORTB &= MASKF0 ;
  PORTB |= (xdat & MASK0F) ;
  /* enable nCS */
  cs_2114(SIG_ENABLE) ;
  /* enable nWE */
  we_2114(SIG_ENABLE) ;
  /* disable nWE */
  we_2114(SIG_DISABLE) ;
  /* disable nCS */
  cs_2114(SIG_DISABLE) ;
}

byte get_memory()
{
  byte dh ;
  byte dl ;
  /* change port direction */
  DDRC = MASKF0 ;
  DDRB = MASKF0 ;
  /* enable nCS */
  cs_2114(SIG_ENABLE) ;
  /* get upper nibble */
  dh = PINC & MASK0F ;
  /* get lower nibble */
  dl = PINB & MASK0F ;
  /* disable nCS */
  cs_2114(SIG_DISABLE) ;
  /* change port direction */
  DDRC = MASKFF ;
  DDRB = MASKFF ;

  return( (dh << 4) | dl ) ;
}

void  send_memory(byte x)
{
  word cnt ;
  /* address zero clear */
  rst_cnt();
  /* repeat */
  for ( cnt = 0 ; cnt < LAST ; cnt++ ) {
    /* set data */
    put_memory( x ) ;
    /* increment */
    clk_cnt( ON );
    clk_cnt( OFF );
  }
}

void  show_memory()
{
  word cnt ;
  byte tmp ;
  char msg[3] ;
  /* address zero clear */
  rst_cnt();
  /* repeat */
  for ( cnt = 0 ; cnt < LAST ; cnt++ ) {
    /* get data */
    tmp = get_memory() ;
    /* convert */
    *(msg+0) = get_hex( (tmp >> 4) & MASK0F ) ;
    *(msg+1) = get_hex( tmp & MASK0F ) ;
    /* show */
    rs_puts( msg );
    /* new line */
    if ( (cnt % 16) == 15 ) { crlf() ; }
    /* increment */
    clk_cnt( ON );
    clk_cnt( OFF );
  }
}

void  setup()
{
  /* initialize serial port*/
  Serial.begin(9600);
  sindex = 0 ;
  /* initialize PORT values */
  PORTB = 0x00 ;
  PORTC = 0x0e ;
  PORTD = 0x01 ;
  /* initialize PORT directions */
  DDRB = 0xff ;
  DDRC = 0xff ;
  DDRD = 0xfe ;
  /* clear flags */
  uflag = OFF ;
}

void loop()
{
  /* command interpreter */
  if ( uflag == ON ) {
    /* clear flag */
    uflag = OFF ;
    /* new line */
    crlf();
    /* get command */ 
    cmd = *(sbuf+0) ;
    /* set SRAM contents as 'FF' */
    if ( cmd == 'H' ) { send_memory( MASKFF ) ; }
    /* clear SRAM contens as '00' */
    if ( cmd == 'L' ) { send_memory( 0x00 ) ; }
    /* show SRAM contents */
    if ( cmd == 'S' ) { show_memory() ; }
  }
}

void serialEvent() 
{
  char ch;

  if ( Serial.available() > 0 ) {
    /* get 1 charactor */
    ch = Serial.read();
    /* store */
    sbuf[sindex] = ch ;
    /* increment */
    sindex++ ;
    /* judge */
    if ( ch == '\r' ) {
      sindex = 0 ; 
      uflag = ON ;
    }
  }
}

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