電気回路の設計

質問

Z80CPU(ザイログ社製)を使って６4KバイトのUV-EPROM(TMS27C020)とSRAM(TC55257DFL)、あとは適当なI/O(M66500FP)を使うだけのマイコンを設計しています。メモリーマップの電気的な決め方とソフト的な決め方を教えて下さい。

回答No.2

joshua01 · ベストアンサー

どの程度の知識をお持ちかわかりませんが、とりあえずお話してみましょう。
メモリも手元に資料がないので容量もわかりませんが、型番から推定して、ROMは2Mビット(256Kバイト。アドレス線が18本）、RAMは256Kビット（64Kバイト。アドレス線が16本）かと推定します。
Z80は、メモリ空間が64Kバイト（アドレス線が16本）しかありません。
慣例では、メモリ空間は、0000～7FFF(32Kバイト）をROMに、8000～FFFFをRAMに割り当てます。
この場合、ROMのアドレス線の上位３本とRAMの上位１本は0固定(グラウンド）とし、残りのA0～A14はz80の同じ番号のアドレス線につなぎます。CPUのA15は、そのままROMのCS(バー；負論理)につなぐとともに、NOTを介してRAMのCS(バー；負論理)につなぎます。これで、A15が0(アドレスが7FFF以下）のときはROMが、1のときはRAMがデータバスにデータを出しますね。
I/O用のチップもわからないのですが、Z80はアドレスバス下位８ビットがポートアドレス（256ポート）となりますので、例えば４ポートを持つI/Oチップの場合、A0.A1をI/OチップのA0.A1につなぎ、残りの６本とI/OREQ(バー；負論理)をNOTして、７入力NANDにつないでその出力をCS(バー；負論理)につなぐと、00H～03HのアドレスのI/Oになります。おっと、当然R/W'もつないでね。
なお、慣例として、次のようなアドレス割り当てをする方が多いようです。
0000H(ROM)～；単に0100Hにジャンプとだけ書く。
0100H(ROM)～；プログラム本体。
（これらの不自然な配置は、z80の「割込機能」を使うと、勝手に0038H付近にジャンプしてしまうので、この周辺を空けておくため。）
6000H(ROM)～；BIOSなどのサブルーチン類
FF00H～FFFFH；I/0のイメージ（写し）。特に出力は、CPUが自分で命令しておきながら、今どうなっているのかわからなくなっちゃうので、I/Oに出力したら、同じデータをこのアドレスに書き込んでおく。
また、意外と面倒なのがI/Oチップの初期化です。CPUは、電源を入れれば（リセットで）勝手に0000Hから命令を実行し始めますが、最近の高機能のI/Oチップは、あらかじめ指定されたアドレスに決まった命令を書き込まないと、出力としても入力としても使えないことが多いのです。このため、0100H（プログラムの開始直後）付近（又はサブルーチン領域）では、かなり長いプログラムをI/Oチップの初期化コマンドのために作るはめになっています。

お礼

有難う御座います。初めての設計なので、多いに助かりました。

回答No.4

joshua01

joshua01です。
albertparkさんのいわれるとおり、RAMのFFFF付近は、特に指定しない場合のスタッカに使ってました。自分の作ったもののマップをみたら、I/OイメージはF000H～F0FFHを使ってました。
各種変数はF100H以降に使ってました。

回答No.3

albertpark

電気的要件：

・複数のメモリICが重複するアドレスをつくらないこと。
・デコードIC（または直接接続）で簡単にチップを選択できること。
・デコードを簡単な回路ですませるにしても、I/O空間との重複も避けること。
・メモリマップドI/Oを採用する場合は、そのアドレス領域にメモリを配置しないこと。

特に、I/Oポートについては、上位8ビットにCPUのAレジスタあるいはBレジスタの内容が出力されることにも留意。

ソフト的要件：

・CPUはリセット後に0000Hから実行するので、この部分をROMにすること。
・0000H～0038HはRST命令、0066HはNMI割込みが使用します。
・リセット後のスタックポインタの値は0000Hです。このため、最初にstack-inされる内容は、FFFEHに格納されます（変更すれば別ですが）。
・バンク切替えによりメモリ空間を拡張する場合、特にROMを切り替える場合は切替えを行うコードの配置に注意すること。

くらいだと思います。
このため、一般的には↓の方の回答のような配置になりますね。

RAMについて明記してないようですが、
最終アドレス（FFFFH）がRAMになるように配置するのが普通のようです。
32Kバイトなら8000H～FFFFH、16KバイトならC000H～FFFFHとか。
これは、一般にスタック領域を～FFFFHに置くことによります。

お礼

有難う御座いました。よく分りました。

回答No.1

nanashisan

割り込みベクタがある下位アドレス側にROMを持ってくるのがよいと思う。
しかし、Z80のメモリー空間は64KBだから、メモリーをフルに使用しようとすれば、アドレスバスとCSに細工してバンク切換か？
I/Oはメモリーと別空間にあるので特に気にしなくても良い。