２０１８．７．２７
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ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２マイコンボードの製作
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ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２はＺ８０互換の高速高性能８ビットマイクロコントローラです。
残念なことに数年前に生産中止になってしまいました。
しかし当社ではＫＬ５Ｃ８０Ａ１２を使った組込みマイコンボードはまだ健在です。
そのＫＬ５Ｃ８０Ａ１２を使ったＮＤ８０Ｚ３．５上位互換マイコンボードの製作記事です。
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［第２５回］


●ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２のクロック

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２の最高動作周波数は１０ＭＨｚです。
［第２３回］ではＫＬ５Ｃ８０Ａ１２のクロックが２０ＭＨｚだと書いてしまいましたが１０ＭＨｚの誤りでした。
現在は訂正済みです。
ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２は水晶発振回路を内蔵しているので、外部に直接２０ＭＨｚ水晶を接続することができます。
ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２はその２０ＭＨｚを１／２に分周して得た１０ＭＨｚをＣＰＵクロックとして使います。
Ｚ８０にも１０ＭＨｚバージョンがありますから、ＣＰＵクロックの１０ＭＨｚはそれほど大したものという印象は受けません。
しかしＫＬ５Ｃ８０Ａ１２の１０ＭＨｚはとびっきりの大したものです。

下はＫＬ５Ｃ８０Ａ１２のメモリアクセスタイミング図です。

［出典］川崎製鉄　ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２ハードウェアマニュアル

ノンウェイトの場合のメモリアクセスは上の図にありますように、０．５クロックほどですから、クロック１０ＭＨｚのとき、およそ５０ｎｓです。
通常のメモリ（特にＲＯＭ）には速すぎますから、メモリアクセスにはソフトウェアで１ウェイトを挿入して使います。
１ウェイトを挿入してもメモリアクセスは１５０ｎｓほどです。
実は、１ウェイトを挿入してもＫＬ５Ｃ８０Ａ１２はメチャメチャといっていいほど速いのです。
大抵の命令をＺ８０の半分以下のクロックで実行してしまいます。

「１６ビットマイコンボードの製作」［第５１回］でＡＭ１８８版８０８６ＢＡＳＩＣにＤＡＴＥ＄、ＴＩＭＥ＄を組み込むための準備として５μｓのパルスのテストプログラムを作ってオシロでその波形を確認しました。
ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２版のＺＢ３Ｖ３ＢＡＳＩＣでもＤＳ１３０７を使ったＤＡＴＥ＄、ＴＩＭＥ＄を組み込むつもりです。
そのためのテストとして、ＡＭ１８８のときと同じプログラムをＫＬ５Ｃ８０Ａ１２用に直して、実行して確認してみることにしました。
下はそのＫＬ５Ｃ８０Ａ１２用の５μｓテストプログラムです。

2018/7/27  10:  kl5cckts.txt
END=8019
              ;;; clock test for kl5c80a12
              ;
                ORG $8000
              ;
8000 3E80       LD A,80
8002 D383       OUT (83),A
8004 AF       LOOP:XOR A;2
8005 D380       OUT (80),A;7  5.2+0.6+0.2+0.7=6.7us
8007 CD1380     CALL T5US;5.2us
800A 3D         DEC A;2
800B D380       OUT (80),A;7  5.2+0.2+0.7=6.1us
800D CD1380     CALL T5US;5.2us
8010 C30480     JP LOOP;6
              ;
              ;5us timer clock 10MHz
8013 0E04     T5US:LD C,04;4
8015 0D       T5US2:DEC C;2
8016 C21580     JP NZ,T5US2;6,,,8*4=32
8019 C9         RET;6  CALL=10,,, 0.4+3.2+1.6=5.2us
              ;
              ;END
LOOP         =8004  T5US         =8013  T5US2        =8015

命令の後ろにつけた数字はその命令の実行クロック数です。
たとえばＤＥＣ　ＡはＺ８０では４クロックですがＫＬ５Ｃ８０Ａ１２は２クロックで実行してしまいます。
記載した数値はメモリアクセス時に１ウェイトを挿入したときのクロック数です。
ＪＰ命令はＺ８０では１０クロックですがＫＬ５Ｃ８０Ａ１２では６クロックですし、ＣＡＬＬ命令はＺ８０では１７クロックですがＫＬ５Ｃ８０Ａ１２では１０クロックです

現在製作中のＫＬ５Ｃ８０Ａ１２版ＮＤ８０ＫＬ／８６システムで上のプログラムを実行しました。


オシロで測定した出力波形の写真です。

ＡＭ１８８のときは命令の実行クロックから計算で求めた出力波形の数値がオシロで観測した数値と合わなかったために、大いに悩んだのですが、ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２は計算で求めた数値とオシロで観測した数値がぴったり一致しました。
オシロの波形ではＨの期間が約６．８μｓ、Ｌの期間が６μｓに見えます。
テストプログラムに書き込んだ数値ではＨが６．７μｓ、Ｌが６．１μｓです。

以上ちょいと見ていただいただけでも分かりますように、ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２はなかなかの優れものです。
川崎製鉄も気張ってこんないいＣＰＵを世に送り出したというのに、時代の波には勝てなかったということでしょうか。
いただけないのは生産中止になってから後の始末です。
ホームページのサイトもいつのまにか閉じてしまって、データシートなどの貴重な技術資料も一切ダウンロード出来なくなってしまいました。
それについて言いたいこともありますけれど、言ってもしょうがありませんから、何も言いません。

ＫＬ５Ｃ８０Ａ１２マイコンボードの製作［第２５回］
２０１８．７．２７ｕｐｌｏａｄ

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