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レトロマイコン86ボードの構想(その10)回路図整理とパターン設計 [8086]

 ブレッドボード上に作ったV20(8088互換)とPIC24を使ったPic24V20でCP/M-86が動いているようなので回路図を整理してパターン設計しました。

 回路図はレトロマイコン86シリーズの最初の記事の「レトロマイコン86ボードの構想」の内容から大体想像が付いてしまいそうですが、下図になります。
 8088はデータがアドレスに多重化されているので74HC573を2個使い、5チップ構成になります。
 アドレスとデータが多重化されたことでPIC24の使用ピンに余裕ができたので、RTCC(リアルタイムクロックカレンダ)モジュール用に水晶の実装回路も付けてみました。
 使用したCADはDesignSparkPCBです。

Pic24V20(8088ワンボードマイコン)の回路図


 従来通り、抵抗やコンデンサ等は表面実装部品を使いますが、ボトム面が割合空いているのでラッチ用のIC(74HC573)は5.2mm幅のSOPパッケージのものを使いボトム面に実装しました。

 パターン図(グランドをベタパターン化前のもの)は下図になります。赤色がトップ面、水色がボトム面のパターンです。
 細い線が何本かありますがこれらはグランドの接続線で、グランドをベタパターン化することで接続されます。

Pic24V20パターン図


 グランドをベタパターン化後のトップ面のパターンが下図です。

Pic24V20パターン図(トップ面)


 ボトム面は次のとおりです。

Pic24V20パターン図(ボトム面)


 部品の3Dデータは作っていないので表示がイマイチですが3D表示が下図になります。
 右端の黒いものはSDカードホルダーです。

3D表示(トップ面)


 ボトム面の3D表示は下図で、前述のようにラッチICを2個、ボトム面に実装しました。
 右側の赤い大きなものはリアルタイムクロック用の電池(CR2032)ホルダです。

3D表示(ボトム面)



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レトロマイコン86ボードの構想(その9)bootstrapでのCP/M-86の起動 [8086]

 前回の記事でCP/M-86をCold Start Loaderで起動できたことを書きました。
 今回はBootstrapを使ってCP/M-86を本来の起動方法で立ち上げます。

 BootstrapはDiskAのシステム用トラック(今回は1トラックをシステム用に確保しています)からCold Start Loaderを読込んで起動するだけの機能なので作成は簡単なのですが、ブレッドボード上で回路を組んでいるため、ハードが不安定になることが度々あり、その都度、原因調査と対策をして時間が掛かりました(何度か安定化したといっているのでオオカミ少年状態です(少年ではないのですがw))
 ブレッドボードで評価する時は、次回から新しいブレッドボードを使い、結線の線材も自作するなど、検討した方がいいかもしれません。

 話をBootstrapに戻すとシステムトラック上のBootstrapとCold Boot Loaderの配置はSDカードのブロックサイズが512bytesであることを考慮してCold Boot Loaderのヘッダを除く、コード部を0200H(2ブロック目)から配置しました。
 Bootstrapは先頭の128バイトに収めます。
   ; ++++ SD block assign ++++
   ;
   ;  blk No  adr  length  content
   ;    0    0000H   80H    Bootstrap
   ;    0    0080H  100H    not use
   ;    0    0180H   80H    ColdStartLoader's header
   ;    1    0200H  nnnn    code of ColdStartLoader
   ;   ...

 Bootstrapのソースは短いので全リストを貼っておきます。

Pic24V20でのCP/M-86用Bootstrap(アセンブラ)
CP/M ASM86 1.1 SOURCE: BOOTV20.A86 Pic24V20 booter title 'Pic24V20 booter' ;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ; Pic24V20 CP/M-86 booter for CpmLoader ; Ver 0.01 2019/08/27 skyriver ;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 0080 SEC_SIZE EQU 128 ; sector size 0200 SdBufSz EQU 512 ; SD card block size 0080 CmdHedSz EQU 128 ; CP/M CMF file's headder size ; ++++ SD block assign ++++ ; ; blk No adr length content ; 0 0000H 80H this(bootstrap) ; 0 0080H 100H not use ; 0 0180H 80H ColdStartLoader's header ; 1 0200H nnn code of ColdStartLoader ; ... ; ; ++++ memory assign definition ++++ 0000 BooterSeg EQU 0 ; booter start address 0380 BooterStart EQU 0380H ; booter segment 0400 LoaderSeg EQU 0400H ; CpmLoader segment 000B LoaderBlk EQU (( 1600H + SdBufSz - 1) / SdBufSz ) ; ++++ CpmLoader entry ++++ 1200 bios_code EQU 1200h ;start of LDBIOS 0003 ccp_offset EQU 0003h ;base of CPMLOADER 0406 bdos_ofst EQU 0406h ;stripped BDOS entry 000D cr EQU 0dh ;carriage return 000A lf EQU 0ah ;line feed 0000 CSEG BooterSeg ORG BooterStart ;++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ; PIC interface ;++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ; memory assign ; ffde0 ffde:0000 SD buf 512bytes ; fffe0 ffde:0200 work area 16 bytes ; ffff0 ffff:0000 reset jump ; FFDE PWrkSeg EQU 0FFDEH ; function No. 0000 FC_EXIT EQU 0 ; EXIT CP/M 0001 FC_CONST EQU 1 ; CONST 0002 FC_CONIN EQU 2 ; CONIN 0003 FC_CONOUT EQU 3 ; CONOUT 0004 FC_READ EQU 4 ; READ SD Card 0005 FC_WRITE EQU 5 ; WRITE SD Card 0006 FC_PUNCH EQU 6 ; PUNCH 0007 FC_READER EQU 7 ; READER 0000 SdBuf EQU 0 ; SD buffer offset 0200 PicWrk EQU SdBuf + SdBufSz ; Pic I/F work area 0200 FuncNo EQU PicWrk ; RB 1 ; function No 0201 CoData EQU FuncNo + 1 ; RB 1 ; conout data 0202 SdSec EQU CoData + 1 ; RB 4 ; SD block No. 0206 RetVal EQU SdSec + 4 ; RB 2 ; return value 0208 PreSd EQU RetVal + 2 ; RB 4 ; previos SD block No. 020C ChgFlg EQU PreSd + 4 ; RB 1 ; buffer change flag for Blocking/Deblocking 020D BlkCnt EQU ChgFlg + 1 ; RB 1 ; Block first write counter ; *** offset from PicWrk *** 0000 oFuncNo EQU FuncNo - PicWrk 0001 oCoData EQU CoData - PicWrk 0002 oSdSec EQU SdSec - PicWrk 0006 oRetVal EQU RetVal - PicWrk 0008 oPreSd EQU PreSd - PicWrk 000C oChgFlg EQU ChgFlg - PicWrk 000D oBlkCnt EQU BlkCnt - PicWrk 0380 8CC8 Start: MOV AX,CS 0382 8ED0 MOV SS,AX 0384 B8DEFF MOV AX,PWrkSeg 0387 8ED8 MOV DS,AX 0389 B80004 MOV AX,LoaderSeg 038C 8EC0 MOV ES,AX 038E BC0804 MOV SP,offset stkbase 0391 FC CLD ;set forward direction 0392 BB0002 MOV BX,PicWrk ; PIC I/F work 0395 BA0B80 MOV DX,08000H + LoaderBlk ; DL : load blk counter 0398 BEE003 MOV SI,offset StMsg 039B E82E00 03CC CALL Puts 039E C60704 MOV BYTE PTR oFuncNo[BX],FC_READ 03A1 C747020100 MOV WORD PTR oSdSec[BX],1 ; set first blk No. 03A6 BF0000 MOV DI,0 03A9 EE LOOP: OUT DX,AL ; read SD Block 03AA 8A4706 MOV AL,oRetVal[BX] ; get return value 03AD 84C0 TEST AL,AL 03AF 7514 03C5 JNZ ERR 03B1 BE0000 MOV SI,SdBuf 03B4 B90001 MOV CX,SdBufSz / 2 03B7 F3A5 REP MOVSW 03B9 FE4702 INC BYTE PTR oSdSec[BX] 03BC FECA DEC DL 03BE 75E9 03A9 JNZ LOOP 03C0 EA00120004 JMPF Init ; error handler 03C5 BEEE03 ERR: MOV SI,offset ErrMsg 03C8 E80100 03CC CALL Puts 03CB F4 HLT ; put string on console ; SI <- string adr 03CC C60703 Puts: MOV BYTE PTR oFuncNo[BX],FC_CONOUT 03CF 2E8A840000 Puts10: MOV AL,CS:[SI] 03D4 0AC0 OR AL,AL 03D6 7407 03DF JZ PutsEn 03D8 884701 MOV BYTE PTR oCoData[BX],AL 03DB 46 INC SI 03DC EE OUT DX,AL 03DD EBF0 03CF JMPS Puts10 03DF C3 PutsEn: RET 03E0 0D0A2E2E2E20 StMsg DB cr,lf,'... loading',0 6C6F6164696E 6700 03EE 205344206572 ErrMsg DB ' SD error',0 726F7200 03F8 CodEnd EQU offset $ ORG ( offset $ + 1 ) AND 0FFFEH 03F8 RW 8 0408 stkbase EQU offset $ 0400 CSEG LoaderSeg ORG bios_code Init: ; loader bios Init entry END END OF ASSEMBLY. NUMBER OF ERRORS: 0. USE FACTOR: 1%


 ハードが安定している時には、CP/M-86の起動がメチャ楽になりました。
 電源投入時からCP/M-86起動までのサンプルログを以下に示します。
 下記のサンプルログでは手動でCP/M-86を起動していますが、picle言語で書いたCP/M-86booterを自動起動するように設定すれば電源オンでCP/M-86が起動するようになります。

BootstrapでのCP/M-86の起動
picle compiler CP/M-86 Ver0.01 2019/07/03 by skyriver :¥¥ +B000-BDAB # CP/M-86 boot 2019/08/23 +C000-CC8D #LibCpm CP/M86(PMP) v0.01 2019/08/17 +D000-DEEB #LibSpi SPI lib V0.04 for CP/M86 2019/08/16 +E000-E4F6 # Memory check executer 2019/08/19 +F000-FC43 # Pic24V20 HexLoader v0.02 2019/08/12 :¥< 3499 :run ... loading Pic24V20 CP/M-86 Version 2.2 Segment Address = 0040 Last Offset = 31FF System Generated by skyriver 2019/08/14 A>dir A: ASM86 CMD : ASSIGN CMD : CONFIG CMD : CPM SYS A: DATA PFK : DDT86 CMD : DSKMAINT CMD : ED CMD A: FUNCTION CMD : GENCMD CMD : HELP CMD : HELP HLP A: PIP CMD : PRINT CMD : SETUP CMD : STAT CMD A: SUBMIT CMD : TOD CMD A>dir p: NO FILE A>stat A: RW, Free Space: 1,780k P: RW, Free Space: 1,944k A>


★2019/09/07 追記
 CP/M-86用のデジタルリサーチ社製Cコンパイラでhello表示してみた。
 stdio.hの67行目ででエラーが発生しましたがリンク後起動したところ、hello表示できました。

DRCでhello
B>type hello.c #include <stdio.h> main() { printf("Hello!"); } B>drc hello -------------------------------------------------- Digital Research C 04/17/84 Version 1.11 Serial No. 3073-0000-001282 All Rights Reserved Copyright (c) 1983,1984 Digital Research, Inc. -------------------------------------------------- Digital Research C Version 1.11 -- Preprocessor stdio.h:67: Illegal operator in constant expression Digital Research C Version 1.11 -- Code Gen hello.c: code: 14 static: 7 extern: 160 B>link86 hello=hello -------------------------------------------------- LINK-86 Linkage Editor 19 March 1984 Version 1.4 Serial No. 3073-0000-001282 All Rights Reserved Copyright (C) 1982-1984 Digital Research, Inc. -------------------------------------------------- CODE 05ADD DATA 00EA8 STACK 00000 USE FACTOR: 17% B>a:stat hello.* Drive B: User : 0 Recs Bytes FCBs Attributes Name 1 2k 1 Dir RW B:HELLO .C 213 28k 2 Dir RW B:HELLO .CMD 5 2k 1 Dir RW B:HELLO .OBJ 4 2k 1 Dir RW B:HELLO .SYM ---------------------------------------------- Total: 34k 5 B: RW, Free Space: 1,014k B>hello Hello! B>


★2019/09/15 追記
 デジタルリサーチ社の Personal Basic でASCIIARTを動かしてみました。
 Personal Basicはプロンプト行がそのまま入力行になっているためかプログラムからの出力が80文字手前で次の行へ改行してしまうので冒頭にwidth命令を追加して80文字/行に設定しています。

 実行時間は2分5秒でした(V20のクロックは8MHzです)
 因みにマイクロソフトのMBASICでの実行時間は2分42秒でした。
 CP/M-68Kではデジタルリサーチ社のCBASICはBCD演算のためかASCIIARTの実行時間がかなり遅かったのですがCP/M-86ではMSより速いですね。

Personal BasicでのASCIIART実行
E>basic -------------------------------------------------- Personal Basic Version 1.1 Serial No. 3085-0000-000530 All Rights Reserved Copyright (c) 1983 Digital Research, Inc. -------------------------------------------------- Ok merge asciiart Ok list 1 width 80 10 FOR Y=-12 TO 12 20 FOR X=-39 TO 39 30 CA=X*.0458 40 CB= Y*.08333 50 A=CA 60 B=CB 70 FOR I=0 TO 15 80 T=A*A-B*B+CA 90 B=2*A*B+CB 100 A=T 110 IF (A*A+B*B)>4 THEN GOTO 200 120 NEXT I 130 PRINT " "; 140 GOTO 210 200 IF I>9 THEN I=I+7 205 PRINT CHR$(48+I); 210 NEXT X 220 PRINT 230 NEXT Y Ok run 000000011111111111111111122222233347E7AB322222111100000000000000000000000000000 000001111111111111111122222222333557BF75433222211111000000000000000000000000000 000111111111111111112222222233445C 643332222111110000000000000000000000000 011111111111111111222222233444556C 654433332211111100000000000000000000000 11111111111111112222233346 D978 BCF DF9 6556F4221111110000000000000000000000 111111111111122223333334469 D 6322111111000000000000000000000 1111111111222333333334457DB 85332111111100000000000000000000 11111122234B744444455556A 96532211111110000000000000000000 122222233347BAA7AB776679 A32211111110000000000000000000 2222233334567 9A A532221111111000000000000000000 222333346679 9432221111111000000000000000000 234445568 F B5432221111111000000000000000000 864332221111111000000000000000000 234445568 F B5432221111111000000000000000000 222333346679 9432221111111000000000000000000 2222233334567 9A A532221111111000000000000000000 122222233347BAA7AB776679 A32211111110000000000000000000 11111122234B744444455556A 96532211111110000000000000000000 1111111111222333333334457DB 85332111111100000000000000000000 111111111111122223333334469 D 6322111111000000000000000000000 11111111111111112222233346 D978 BCF DF9 6556F4221111110000000000000000000000 011111111111111111222222233444556C 654433332211111100000000000000000000000 000111111111111111112222222233445C 643332222111110000000000000000000000000 000001111111111111111122222222333557BF75433222211111000000000000000000000000000 000000011111111111111111122222233347E7AB322222111100000000000000000000000000000 Ok



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レトロマイコン86ボードの構想(その8)Cold Start LoaderでのCP/M-86の起動 [8086]

 前回の記事に書いたようにCP/M本体をHexファイル化してHexファイルローダーでロードすることでCP/M-86が起動できたので今回はCP/MのコールドスタートローダーをHexファイルローダーで読込むことでCP/M-86を起動してみます。

 CP/M-86の起動シーケンスは前回も書いたように
  1. Bootstrap
     最初のセクタ(128バイト)から読み込んだBootstrapをV20にのメモリにロードし、起動することで第2セクタ以降に格納されているCold Start Loader(simple version of CP/M-86)をメモリに読込む

  2. Cold Start Loader
     DiskA内のCPM本体(CPM.SYS)をメモリに読込み起動することでCP/M自体が立ち上がる

という流れです。

 Cold Start LoaderはCP/Mのサブセット版なので専用のBIOSが必要になりますが、今回はBIOSをCP/M-86 System Guideに載っているサンプルを参考に作成しているので「loader_bios EQU false」の部分をtrueに変更することでLoader用のBIOSのHexファイルを生成できるようにしています。

 loader_biosのEQU宣言を変更する度にBIOSのソースファイルのタイムスタンプが変わるのが嫌だったのでEQU宣言をPicBois.defファイルに移し、includeするようにしました。
 include化したことで予想外のエラー(ソースにはない内容のエラーを検出)したので確認したところ、CPM86エミュレータはファイルのエンドにCP/MのEOFマークである01AHを渡していない模様で、PicBois.defファイルの末尾に01AHのコードを入れたらエラーは出なくなりました。

 アセンブルした結果、生成されたBIOSのHexファイルをCP/M-86関連のダウンロードファイルに入っているCold Start Loader用のCP/MとBDOSのHexファイルと連結します。
 連結方法としてシステムガイドには

PIP LOADER.H86=LDCPM.H86,LDBDOS.H86,LDBIOS.H86


と書いてあるのですが前回の記事で書いたようにms-dos player+cpm86.exeでのpip起動ではエラーになるのでエディタで連結しました。

 連結したLOADER.H86をgencmdコマンドでコマンドに変換すればCold Start Loaderが完成します。

C:¥picle¥V20¥asm¥bios¥cmd>msdos cpm86 gencmd loader 8080 CODE[A400]
CP/M-86 emulator for DOS vers 1.3 - 11/30/97
Copyright (c) 1985, 1997 Jim Lopushinsky

BYTES READ 1073
RECORDS WRITTEN 2C



C:¥picle¥V20¥asm¥bios¥cmd>


 [A400]のスイッチはセグメントを0400Hにするためです。
 生成されたLOADER.CMDを前回の記事で書いたようにCMDヘッダを削除しHexファイル化します(セグメントの値は0400H)。

 Cold Start Loader用のBIOSのINIT処理のエントリは1200HなのでCold Start LoaderのHexファイルをHexファイルローダで読込み、0400:1200Hから実行するとCP/M-86が起動します。

 Cold Start LoaderをHexファイルローダでロードしてCP/M-86を起動した際のサンプルログを貼っておきます。
 CP/M本体のセグメントアドレスと最終オフセットが表示されていますが、これはCold StartLoaderが表示しているもので、もう少し見栄えを良くしたいのですがソースが無いのでまずはそのままにしておきます。
 Cold Start LoaderのサイズはCP/M本体の半部以下なのでCP/M-86の起動が少し楽になりました。

Cold Start LoaderでのCP/M-86の起動
:¥¥ +B000-BDBA # CP/M-86 boot 2019/08/23 +C000-CC8D #LibCpm CP/M86(PMP) v0.01 2019/08/17 +D000-DEEB #LibSpi SPI lib V0.04 for CP/M86 2019/08/16 +E000-EDC7 # Memory check executer 2019/08/18 +F000-FC43 # Pic24V20 HexLoader v0.02 2019/08/12 :¥<$F000 3139 :run HexLoader Start 2000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000001 :¥< 3514 :run Pic24V20 CP/M-86 Version 2.2 Segment Address = 0040 Last Offset = 31FF System Generated by skyriver 2019/08/23 A>dir A: ASM86 CMD : ASSIGN CMD : CONFIG CMD : CPM SYS A: DATA PFK : DDT86 CMD : DSKMAINT CMD : ED CMD A: FUNCTION CMD : GENCMD CMD : HELP CMD : HELP HLP A: PIP CMD : PRINT CMD : SETUP CMD : STAT CMD A: SUBMIT CMD : TOD CMD A>stat A: RW, Free Space: 1,780k A>stat dsk: A: Drive Characteristics 15,552: 128 Byte Record Capacity 1,944: Kilobyte Drive Capacity 256: 32 Byte Directory Entries 0: Checked Directory Entries 128: 128 Byte Records / Directory Entry 16: 128 Byte Records / Block 64: 128 Byte Records / Track 1: Reserved Tracks A>



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レトロマイコン86ボードの構想(その7)HexローダーでのCP/M起動に成功^^ [8086]

 前回の記事で書いたようにPICのゆりかごの中で動作するV20(8088互換)の動作が安定になったのでCP/M-86のBIOSを作成し、CP/M-86の起動に先程、成功しました(^^)/

 CP/M-86の起動は「3チップ構成68Kマイコンの構想(その8)ローダーによるCP/Mの起動」で書いたようなCP/M-68Kの起動シーケンスと同様で

  • Bootstrap
     ROMまたは最初のセクタに格納されている最初に起動されるローダーでOS用にリザーブされたトラック(標準的な8インチディスクなら最初の2トラック)に格納されているCold Start Loaderを読込み起動する

  • Cold Start Loader
     CP/M本体のサブセット版(simple version of CP/M-86)でディスクA内にあるCP/M本体(CPM.SYS)をメモリに読込み起動する

のような起動シーケンスになります。

 今回は「3チップ構成68Kマイコンの構想(その4)CP/M-68K 初ブート」の記事で書いたCP/M-68Kの時と同じようにCP/M本体をHexファイルローダーでV20のメモリ内にロードし、CP/M-86を起動しました。

 起動手順の概要は次のとおりです。

  1. BIOSのアセンブル
     次のコマンドで今回のハード(Pic24V20)用に作成したbiosのソースをアセンブルします。

    C:¥picle¥V20¥asm¥bios¥cmd>msdos cpm86 asm86 picbios
    CP/M-86 emulator for DOS vers 1.3 - 11/30/97
    Copyright (c) 1985, 1997 Jim Lopushinsky

    CP/M 8086 ASSEMBLER VER 1.1
    END OF PASS 1
    END OF PASS 2
    END OF ASSEMBLY. NUMBER OF ERRORS: 0. USE FACTOR: 7%


    C:¥picle¥V20¥asm¥bios¥cmd>

  2. CP/MとbiosのHexファイルの連結
     ダウンロードしたCP/M-86関連ファイルに入っていたCPM.H86の末尾に上のbiosのアセンブルで生成されたBIOSのHexファイルを連結します。
     PIPコマンドで連結してもいいようなのですが、私の環境(ms-dos playerでcpm86.exe経由でpip.cmdを起動)ではうまく連結できなかったので秀丸エディタで連結しました。連結したファイルはCPMX.HEXのファイル名でセーブします。

  3. CPM.SYSの作成
     次のコマンドで上で連結したHexファイルからCPMX.CMDを作成します。CPMX.CMDはCPM.SYSにリネームすればCold Start LoaderからロードされるCP/M本体のファイルになります。

    C:¥picle¥V20¥asm¥bios¥cmd>msdos cpm86 GENCMD CPMX 8080 CODE[A40]
    CP/M-86 emulator for DOS vers 1.3 - 11/30/97
    Copyright (c) 1985, 1997 Jim Lopushinsky

    BYTES READ 2627
    RECORDS WRITTEN 65



    C:¥picle¥V20¥asm¥bios¥cmd>

  4. CMDファイルのヘッダ削除
     CP/M-86のCMDファイルには128バイトのヘッダが付いているのでバイナリエディタを使って最初の128バイトを削除し、CPMX_NH.SYSのファイル名で保存します。

    CPMX.CMDのヘッダ削除

  5. CPM_NH.SYSのHexファイル作成
     バイナリファイルを0040セグメントから始まるhexファイルに変換し、CPM_NH.HEXのファイル名でセーブします。
     hexファイル変換ツールでセグメント指定ができない場合は、先頭のセグメント指定の行として

    :020000020040BC

    を手動で追加します。

  6. CPM_NH.HEXのロードと起動
     作成したHexファイルをHexファイルローダーを使ってV20のメモリにロードし、0040:2500H(BIOSの先頭部)番地から実行するとCP/M-86が起動します。
     下記はHexファイルロードからCP/M-86起動までのログのサンプルです。

    Hexファイルローダーを使ったCP/M-86の起動
    :¥¥ +B000-BDBA # CP/M-86 boot 2019/08/23 +C000-CC8D #LibCpm CP/M86(PMP) v0.01 2019/08/17 +D000-DEEB #LibSpi SPI lib V0.04 for CP/M86 2019/08/16 +E000-EDC7 # Memory check executer 2019/08/18 +F000-FC43 # Pic24V20 HexLoader v0.02 2019/08/12 :¥<$F000 3139 :run HexLoader Start 2000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000001 :¥< 3514 :run System Generated by skyriver 2019/08/14 A>dir A: ASM86 CMD : ASSIGN CMD : CONFIG CMD : CPM SYS A: DATA PFK : DDT86 CMD : DSKMAINT CMD : ED CMD A: FUNCTION CMD : GENCMD CMD : HELP CMD : HELP HLP A: PIP CMD : PRINT CMD : SETUP CMD : STAT CMD A: SUBMIT CMD : TOD CMD A>ddt86 DDT86 1.2 -d 0000:0000 8F 25 40 00 36 08 66 7C 8F 25 40 00 2E 08 66 7C .%@.6.f|.%@...f| 0000:0010 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:0020 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:0030 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:0040 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:0050 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:0060 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:0070 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:0080 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:0090 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:00A0 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. 0000:00B0 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 8F 25 40 00 .%@..%@..%@..%@. -^C A>


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レトロマイコン86ボードの構想(その6)メモリチェックプログラムの製作 [8086]

 前回の記事で書いたようにヘキサファイルをV20のメモリ内にダウンロードできるようになったのでプログラムを作って遊んでいます。
 アセンブラはCP/M-86のASM86を使い、アセンブラから出力されるヘキサファイルをhexファイルローダーでV20内のメモリにダウンロードして動かしています。

 環境としてはMS-DOS Player上でCP/M-86エミュレータ(cpm86.exe)を動かし、ASM86.CMDを起動しています。

 しかし、プログラムを作成して動かしてみると、不安定であり、ブレッドボード上の配線のチェックを行ったところ、接続線が1本断線していましたorz
 今回は2度目の配線なのでテスタで線材の導通を確認しながら配線したのですが、最後の方で一部チェックせずに配線した部分で問題が発生していました(手抜きは駄目ですね・・)^^;

 状況は改善したものの例えばダミーのPUSH/POPを追加しただけで動作が変わることがあったり等、微妙に不安定な要素があったので手抜きせずにメモリチェックプログラムを作成して確認してみました。

 理想を言えばメモリ上に変数を置かずにレジスタだけで動作する(CALLも使用しない)方がいいのですが、そこまで不安定ではないのでメモリ上の変数やCALLは許容することにして、アドレスバスやデータバスのエラーはきちんと検出したいので
  • チェック書込みとチェック方法
     チェック対象メモリ全体にチェックデータを書込んだ後に書き込んだデータが読込めるか確認する。

  • 書き込みデータ
     簡易的な乱数(合同法)を使って生成し、書込み開始時に乱数のseedを保存し、チェック開始時に乱数seedを復元する。
    通常の合同法ではrand(n+1) = A x rand(n) + B(A,Bは素数が望ましい、Bは無い場合もある)ですが、LSBが固定されないように「A x rand(n)」の結果の特定ビットが1の場合、Bを加算するようにしました。

  • 長期安定確認
     上記の書込みとチェックを繰り返し動かし(乱数のseedは継続利用)、チェック開始時に何回目のチェックかを2バイトヘキサ表示する

ようにしました。

 プログラム自体は0010:0000からに置き、0030:0000~7FFE:0000をチェック対象にしています(メモリ最後の部分はPICとのI/F用とリセット時のジャンプ命令で使用するのでチェック対象外)。

 結果として、最初は結構すぐにエラーが発生する(例えばチェック1回目で「err 17E0:0000」が発生)状況でしたが、回路の抵抗値の調整等を行い少し安定になりました。
 最終的には、安定化電源で供給していた電圧がブレッドボード上では0.2V程度低かったので、5.0Vにしたところ数十回の連続チェックも通るようになりました^^

★2019/08/30 変更 {
 チェック処理中であることが判るように約1秒毎に'o'を表示するようにしました。
}
メモリチェックプログラム(アセンブラ)
CP/M ASM86 1.1 SOURCE: MEMCHK.A86 Check Memory title 'Check Memory' ;++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ; Check Memory for Pic24V20 ; Ver 0.01 2019/08/19 skyriver ;++++++++++++++++++++++++++++++++++++ FFFF true EQU -1 0000 false EQU not true 000D CR EQU 13 000A LF EQU 10 0008 BS EQU ( 'H' - 40H ) 0010 PrgSeg EQU 0010H 0030 StartSeg EQU 0030H 7FFE EndSeg EQU 7FFEH 0FFF MonMask EQU 0FFFH B46D SEED EQU 46189 1D05 MULVAL EQU 7429 81EF ADDVAL EQU 33263 0400 CHKBIT EQU 0400H ; memory assign ; ffde0 ffde:0000 SD buf 512bytes ; fffe0 ffde:0200 work area 16 bytes ; ffff0 ffff:0000 reset jump ; FFDE PWrkSeg EQU 0FFDEH 0200 SdBufSz EQU 512 0000 SdBuf EQU 0 ; SD buffer offset ; function No. 0000 FC_EXIT EQU 0 ; EXIT CP/M 0001 FC_CONST EQU 1 ; CONST 0002 FC_CONIN EQU 2 ; CONIN 0003 FC_CONOUT EQU 3 ; CONOUT 0004 FC_READ EQU 4 ; READ SD Card 0005 FC_WRITE EQU 5 ; WRITE SD Card 0006 FC_PUNCH EQU 6 ; PUNCH 0007 FC_READER EQU 7 ; READER 0200 PicWrk EQU SdBuf + SdBufSz ; Pic I/F work area 0200 FuncNo EQU PicWrk ; RB 1 ; function No 0201 CoData EQU FuncNo + 1 ; RB 1 ; conout data 0202 SdSec EQU CoData + 1 ; RB 4 ; SD block No. 0206 RetVal EQU SdSec + 4 ; RB 2 ; return value 0208 PreSd EQU RetVal + 2 ; RB 4 ; previos SD block No. 020C ChgFlg EQU PreSd + 4 ; RB 1 ; buffer change flag for Blocking/Deblocking 020D BlkCnt EQU ChgFlg + 1 ; RB 1 ; Block first write counter ; *** offset from PicWrk *** 0000 oFuncNo EQU FuncNo - PicWrk 0001 oCoData EQU CoData - PicWrk 0002 oSdSec EQU SdSec - PicWrk 0006 oRetVal EQU RetVal - PicWrk 0008 oPreSd EQU PreSd - PicWrk 000C oChgFlg EQU ChgFlg - PicWrk 000D oBlkCnt EQU BlkCnt - PicWrk 0010 CSEG PrgSeg ORG 0 0000 8CC8 START: MOV AX,CS 0002 8ED0 MOV SS,AX 0004 BC7801 MOV SP,StackBase 0007 B8DEFF MOV AX,PWrkSeg 000A 8EC0 MOV ES,AX 000C BE0002 MOV SI,PicWrk 000F 2EC7064A0100 MOV CS:ChkCnt,0 00 0016 BA0080 MOV DX,8000H 0019 2EC7064C016D MOV CS:RndVal,SEED B4 0020 BB2C01 MOV BX,offset StMsg 0023 E85100 0077 CALL PutStr 0026 B05B MA010: MOV AL,'[' 0028 E82000 004B CALL PutChar 002B 2EA14A01 MOV AX,CS:ChkCnt 002F 40 INC AX 0030 2EA34A01 MOV CS:ChkCnt,AX 0034 E81E00 0055 CALL PutHexW 0037 B05D MOV AL,']' 0039 E80F00 004B CALL PutChar 003C E86100 00A0 CALL Write 003F E88D00 00CF CALL Check 0042 EBE2 0026 JMPS MA010 ; exit 0044 26C60400 Exit: MOV ES:BYTE PTR oFuncNo[SI],FC_EXIT 0048 EE OUT DX,AL 0049 EBFE 0049 JMPS $ ; PutChar ; AL <- data PutChar: 004B 26C60403 MOV ES:BYTE PTR oFuncNo[SI],FC_CONOUT 004F 26884401 MOV ES:BYTE PTR oCoData[SI],AL 0053 EE OUT DX,AL 0054 C3 Return: RET ; put hex(Word) ; AX <- data PutHexW: 0055 86C4 XCHG AL,AH 0057 E80200 005C CALL PutHex 005A 86C4 XCHG AL,AH ; go through PutHex ; Put Hex(Byte) ; AL <- data 005C 8AD0 PutHex: MOV DL,AL 005E D0E8 SHR AL,1 0060 D0E8 SHR AL,1 0062 D0E8 SHR AL,1 0064 D0E8 SHR AL,1 0066 E80200 006B CALL PutNbl 0069 8AC2 MOV AL,DL ; go through PutNbl ; put nible ; AL <- data 006B 240F PutNbl: AND AL,0FH 006D 0430 ADD AL,'0' 006F 3C3A CMP AL,'9'+1 0071 7202 0075 JC PutN10 0073 0407 ADD AL,'A' - '0' - 10 0075 EBD4 004B PutN10: JMPS PutChar ; put string ; BX <- string(segment:CS) 0077 2E8A870000 PutStr: MOV AL,CS:[BX] 007C 84C0 TEST AL,AL 007E 74D4 0054 JZ Return 0080 E8C8FF 004B CALL PutChar 0083 43 INC BX 0084 EBF1 0077 JMPS PutStr ; rand ; AX -> rand 0086 53 Rand: PUSH BX 0087 52 PUSH DX ; destroyed by mul 0088 2EA14C01 MOV AX,CS:RndVal 008C BB051D MOV BX,MULVAL 008F F7E3 MUL BX 0091 A90004 TEST AX,CHKBIT 0094 7403 0099 JZ Rand10 0096 05EF81 ADD AX,ADDVAL 0099 2EA34C01 Rand10: MOV CS:RndVal,AX 009D 5A POP DX 009E 5B POP BX 009F C3 RET ; write memoy 00A0 2EA14C01 Write: MOV AX,CS:RndVal 00A4 2EA34E01 MOV CS:SeedVal,AX 00A8 BB3000 MOV BX,StartSeg 00AB 8EDB Wri10: MOV DS,BX 00AD BF0000 MOV DI,0 00B0 B90800 MOV CX,8 00B3 E8D0FF 0086 Wri20: CALL Rand 00B6 8905 MOV WORD PTR [DI],AX 00B8 47 INC DI 00B9 47 INC DI 00BA E2F7 00B3 LOOP Wri20 00BC F7C3FF0F TEST BX,MonMask 00C0 7505 00C7 JNZ Wri30 00C2 B06F MOV AL,'o' 00C4 E884FF 004B CALL PutChar 00C7 43 Wri30: INC BX 00C8 81FBFE7F CMP BX,EndSeg 00CC 75DD 00AB JNZ Wri10 00CE C3 RET ; check memory 00CF 2EA14E01 Check: MOV AX,CS:SeedVal 00D3 2EA34C01 MOV CS:RndVal,AX 00D7 BB3000 MOV BX,StartSeg 00DA B80100 MOV AX,1 00DD F8 CLC 00DE 8EDB Chk10: MOV DS,BX 00E0 BF0000 MOV DI,0 00E3 B90800 MOV CX,8 00E6 E89DFF 0086 Chk20: CALL Rand 00E9 3B05 CMP AX,WORD PTR [DI] 00EB 7521 010E JNZ ChkErr 00ED 47 INC DI 00EE 47 INC DI 00EF E2F5 00E6 LOOP Chk20 00F1 F7C3FF0F TEST BX,MonMask 00F5 750F 0106 JNZ Chk30 00F7 B008 MOV AL,BS 00F9 E84FFF 004B CALL PutChar 00FC B020 MOV AL,' ' 00FE E84AFF 004B CALL PutChar 0101 B008 MOV AL,BS 0103 E845FF 004B CALL PutChar 0106 43 Chk30: INC BX 0107 81FBFE7F CMP BX,EndSeg 010B 75D1 00DE JNZ Chk10 010D C3 RET 010E BB4301 ChkErr: MOV BX,offset ErrMsg 0111 E863FF 0077 CALL PutStr 0114 8CD8 MOV AX,DS 0116 E83CFF 0055 CALL PutHexW 0119 B03A MOV AL,':' 011B E82DFF 004B CALL PutChar 011E 8BC7 MOV AX,DI 0120 E832FF 0055 CALL PutHexW 0123 BB4001 MOV BX,offset CrLfMsg 0126 E84EFF 0077 CALL PutStr 0129 E918FF 0044 JMP Exit 012C 0D0A53746172 StMsg DB CR,LF,'Start Memory Check' 74204D656D6F 727920436865 636B 0140 0D0A00 CrLfMsg DB CR,LF,0 0143 0D0A65727220 ErrMsg DB CR,LF,'err ',0 00 ;EnMsg DB CR,LF,'complete',0 014A ChkCnt RW 1 014C RndVal RW 1 014E SeedVal RW 1 0150 RW 20 0178 StackBase EQU ( offset $ + 1 ) AND 0FFFEH END END OF ASSEMBLY. NUMBER OF ERRORS: 0. USE FACTOR: 2%


 アセンブル時のコマンドはこんな感じです。

C:¥picle¥V20¥asm¥bios¥cmd>msdos cpm86 asm86 Memchk
CP/M-86 emulator for DOS vers 1.3 - 11/30/97
Copyright (c) 1985, 1997 Jim Lopushinsky

CP/M 8086 ASSEMBLER VER 1.1
END OF PASS 1
END OF PASS 2
END OF ASSEMBLY. NUMBER OF ERRORS: 0. USE FACTOR: 2%


C:¥picle¥V20¥asm¥bios¥cmd>


 アセンブルした結果、生成されたHexファイルをHexファイルローダーでダウンロードしている様子が下記です。
 Hexファイルの内容をTeraTermにコピペするとデータタイプを表示しながらV20のメモリにロードされます。

:¥¥

+E000-EDC7 # Memory chack executer 2019/08/19
+F000-FC43 # Pic24V20 HexLoader v0.02 2019/08/12

:¥<$F000
3139
:run
HexLoader Start
e3aaaaaaaaaaaaa1
:


 安定化した後の確認結果も貼っておきます。
 尚、途中でリセットして中断していますが、リセットしなければ永遠とメモリチェックを繰り返します。

メモリチェック結果
:l 1:# Memory check executer 2019/08/19 2:# ver 0.01 by skyriver 3: 4:use LibCpm; 5:use LibSpi; 6: 7:var ProgWrk,_WrkVal,_PicDma,SdSec; 8:var EscFlg,EscY; 9: 10: 11:proc PicSrv() { 12: var i,fno,rval; 13: 14: while (1) { 15: while (LATA[-1]&1) {} # wait reset 16: while (LATC[-1]&$40) {} # wait ready off 17: CMCON[0] = CMCON[0]&$feff; # CMP1 off 18: PmpOn(); 19: PmpSetAdr(ProgWrk); 20: fno=MemRd(); # dummy 21: for (i=0;i<2;i=i+1) { 22: _WrkVal[i]=MemRd(); 23: } 24: fno=_WrkVal[0]; # function No 25: rval=0; 26: if (fno=3) { # CONOUT 27: PrnChar_( _WrkVal[1] ); 28: } 29: else if (fno=0) { 30: break; 31: } else { 32: PrnStr_("\nFunc err"); 33: PrnHexB_(fno); 34: } 35: PmpOff(); 36: BusRelease(); 37: CMCON[0] = CMCON[0]|$0100; # CMP1 on 38: } 39:} 40: 41: 42:proc main() { 43: init(); 44: initPmp(); 45: initSpi(); 46: initSd(); 47: 48: ProgWrk = $ffe0; # work addr(fffe0) 49: _PicDma = $fde0; 50: 51: _WrkVal = Alloc(5); 52: SdSec=_WrkVal+2; # long SdSectorNo 53: 54: LATA[0]=LATA[0]|1; # on reset:a0 55: BusReq(); 56: LATA[0]=LATA[0]&$fffe; # off reset:a0 57: 58: PmpOn(); 59: 60: PmpSetAdr($07f0); 61: MemWr($ea);MemWr($00);MemWr($00);MemWr($10);MemWr($00); 62: 63: PmpOff(); 64: LATA[0]=LATA[0]|1; # on reset:a0 65: BusRelease(); 66: 67: Timer_ = 1; 68: while ( Timer_ ); 69: LATA[0]=LATA[0]&$fffe; # off reset:a0 70: 71: while ((LATC[-1]&$40)=0); # wait ready on 72: 73: PicSrv(); 74: 75: BusReq(); 76: PrnStr_("** end **"); 77: 78: Rdump($0100); 79:} :run Start Memory Check [0001][0002][0003][0004][0005][0006][0007][0008][0009][000A][000B][000C][000D][000E][000F][0010][0011][0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][001A][001B][001C][001D][001E][001F][0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029][002A][002B][002C][002D][002E][002F][0030][0031][0032][0033]



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