PICの開発環境

早速、開発環境とCコンパイラをインストールし、PICプログラマを購入しました。

• 開発環境: MPLAB X IDE https://wak-tech.com/archives/51←無償、この記事のとおりにインストール
• Cコンパイラ: https://www.microchip.com/mplab/compilers←無償、ここで入手
• Microchip製プログラマPicKit4 ￥5,500 (秋月) 図258.1 PICマイコンプログラマ

対象となるPICマイコンは、秋月電子でも入手可能なPIC12F1501-I/Pとします。

• PICマイコン PIC12F1501-I/P @￥70 (秋月)

Eagleによる設計

PICマイコンをプログラマブルタイマーとして使用した回路図V5を図258.3に示します。回路は多いようですが、ほとんどがコネクタであり、Arduinoが1個と今回追加した8pinのICが全てです。他はZ80コネクタ、ロジアナ用ピンヘッダ、PICプログラム用コネクタから構成されます。

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FM-7 ROM吸出し器にDRAMリフレッシュ回路を追加

過去記事において、表記のボードを開発しましたが、DRAMのリフレッシュを失念していました。そこで、前回のオールソフトウエア(?)回路に対して、ハードウエアでリフレッシュ回路を追加します。バイトアクセスはオールソフトウエアで可能なことを実証できたのですが、DRAMリフレッシュは2msec以内に128カラムアドレスにアクセスが必要、という制約があるため、ソフトウエアでは厳しいと思われます。従って、ハードウエアで構成しますが、タイミング回路なので意外に回路規模を必要とします。せっかくArduino 1個で済ませたので、最小の回路構成としたいところです。

アナログタイマーIC 555

最初に思いついたのは小型のタイマーICである555です。ところがこれはアナログICであり、時定数設定のためにRやCを複数必要とします。さらに、リフレッシュ周期だけでなくリフレッシュパルス幅を確保しようとすると、555の2個入りを使用する必要があるだけでなく、外付けCRも倍の数になり、シンプルになりません。設計してみたものの嫌になりました。

プログラマブルタイマーPIC

そこで、プログラマブルタイマーで検討したところ、PICマイコンを使用すれば、開発環境その他は必要となりますが、8pinのIC1個で行けそうです。デジタルのほうがシンプルで、かつ調整も無くて好きです。

PICのリフレッシュアルゴリズム

リフレッシュアルゴリズムは以下のように考えています。

• 6809が\$FD05に1を書き、Z80W信号をLにします(Z80W=$6809/\overline{\text{Z80}}$)。
• ArduinoはPICからのバス権の要求RFREQが無ければ、RFGNTをLにしてバスを獲得します。バスアクセスはQB/EBをアサートすることで行います(RFGNT=$\text{PIC}/\overline{\text{Arduino}}$)。
• Z80W信号がLの際に、PICから周期的にRFREQをHとしてバス権要求をArduinoに通知します。
• Arduinoはバスアクセス中であれば終了後にバス権を放し、PICにRFGNTをHとして通知します。
• PICはRFGNTがHであればリフレッシュ可能と判断し、*REFCKをLとします。
• バス調停のオーバヘッドを削減するため、PICは*REFCKは4回アサートします。その代わり、リフレッシュ周期は1/4の16KHzとなります。
• リフレッシュが終了すると、PICはRFREQをLにします。
• ArduinoはPICがバス権を放したと判断してRFGNTをLにしてバスを獲得します。

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3D化による検討

基板と部品の配置を行うために3D化をします。これにより部品どうしの干渉などが発見できます。そのためには3D CADと3D部品が必要ですが、ここでは無償で使用可能なSketch Upを使用してみました。さらにEAGLEからSketch UPへのプラグインが必要となります。

そのプラグインの場所はここです。 https://eagleup.wordpress.com/

ImageMagickを入手してパスを記録しておいてください。ImageMagickのインストール時には、レガシーツール(convert.exe等)もインストールするように、チェックしておいてください。

EAGLEのULP->Browseをクリックし、EagleUpを実行します。最初の一度だけパスを表示する画面が出るので、必要な情報を入力します。

EAGLEからULPを開き、EagleUPを実行すると、SketchUpのプラグインで読み込む情報(.eupファイル)が生成されます。SketchUpを立ち上げ、プラグインを実行し、今作成された.eupファイルをロードしたものが図82.2です。ただし部品が一部未搭載です。

レンダリングしたものを図82.3に示します。ただし部品が一部未搭載です。

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プロトタイプボード

以前UltraZedボードに実装したスペースインベーダーを移植します。

Ultra96にはPMODインタフェースが無いため、PMODインタフェースを持つVGAインタフェースボードとI2Sインタフェースボードを接続するためのインタフェースボードを作成します。

仕様

Ultra96にPMOD仕様カードを接続するために、PMODコネクタだけでなく、レベル変換ICを搭載します。PMODは3.3V電源が標準ですが、Ultra96の低速インタフェースは1.8V電源であるため、1.8V⇐⇒3.3Vレベル変換ICが必要です。さらにUltraZedにも接続可能なように設計します。もともとUltraZedはPMODインタフェースが搭載されているので、論理的な意味は無いのですが、PMODカードが複数あり、抜き差しする手間を減らすために、共用にしてみました。

サプライヤ

プロトタイプボードを作成する場合には、これもひと昔前はワイアラッピングやハンダ付けで作成したものですが、最近では10ドル以下で5枚程度のPCBを作成できる工場が現れてきました。これだとユニバーサル基板で作成したほうが高くつくくらいです。送料は別として、

https://www.pcbway.com/⇒基板10枚で5USD
https://www.fusionpcb.jp/⇒基板10枚で4.9USD
https://www.boktech.cc/⇒基板5枚で1USD
https://jlcpcb.com/⇒基板10枚で2USD

Boktechはなんと5枚製造して1ドルという、ユニバーサル基板よりも安い金額ですが、送料が別途20ドル程度かかるので、今回はFusion PCBにしてみました。10枚製造して送料込みで7.9ドルです。

PCB設計ツール

PCB設計ツールも無償のものがあり、無償の範囲で十分実用的なPCBが設計できます。今回はEAGLEというPCB設計ツールをインタフェースボードの設計に使用してみました。

PCB製造業者とはGarberフォーマットのファイルでインタフェースしますが、設計が完了したレイアウトデータをビュワーにかけたものが図81.2です。

http://mayhewlabs.com/webGerber/

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