アスキーセーブされたBASICプログラムをついに読み込むことができました。
【5月１９日追記】修正版を「その５」としてアップしましたので、本記事中でのプログラムのアップは取り消します。必要でしたら「その５」からダウンロードしてください。
最後に残っていた難関でしたが、ついに解決しましたので、まだいくつかの制約が残っていますが、これで完成ということにしたいと思います。
まとめということで、画像と回路図を再掲しておきます。
中央左が68B21（PIA)、その右がレベル変換モジュール（１個は予備）、左端がZS-042（RTCモジュール）、右端がSDカードモジュール（5V-3.3Vレベル変換付き）です。
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| RTC_SDカード |
左上の5P端子（コネクタ未実装）はI2Cの拡張用です。I2CのLCDなどを接続することを想定しています。
SDカードモジュールは画像のものの他に秋月電子製のもののパターンも用意してあります。
(私としては珍しく１回目の基板でミスなく動作しました...）
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| RTC_SD基板 |
68B21を１個使用しAポートでI2Cを用いてRTCモジュールを、BポートでSPIを用いてSDカードをコントロールしています。
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| 回路図 |
アスキーセーブされたBASICプログラムの読み込みに最後までてこずった
アスキーセーブされたBASICプログラムファイルを読み込むためには、読み込んだファイルを一行ずつ中間言語形式に変換して所定のエリアに保存しなければならないわけですが、そのためにF-BASIC中には「一行翻訳ルーチン」が用意されています。
しかし、そのルーチンの使い方が良く分からず、当初はSDからファイルを読み込んだバッファから一行読むたびに「一行翻訳ルーチン」を呼び出して中間言語形式に変換していました。
結果はそれなりに正しいように見えて、しかも数行のプログラムでしたら読み込み後に実行することもできました。
ところが、特定の命令が誤変換されたり、あるいは行番号が100,110,...などだと変換された行番号がとんでもない値になったりと訳の分からない現象が生じるのです。
あれこれと色々なプログラムファイルを読み込ませている中で、行番号の値によって変換後は２バイトにならずに１バイトになってしまうことが原因だということが分かってきました。
中間言語形式のフォーマット（リンクポインタ２バイト、行番号２バイト、行本体、行末記号$00）では変換後の行番号は必ず２バイトでなければなりません。
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BASICプログラムの保存フォーマット |
ということで、どうも行番号については、それを単独に読み込んで２バイトに変換させる必要があるようだと気づき、F-BASICに用意されている「行番号読み込みルーチン」を使うように変更しました。それでも最初はうまく変換されなかったのですが、このルーチンを実行するために必要な前処理を追加することで、最終的に正しく変換されるようになりました。
結局、手順としては
（１）行番号の部分を「行番号読み込みルーチン」で読み込んで２バイトに変換しておく。
（２）行番号を除いた行本体を「一行翻訳ルーチン」を用いて中間言語形式に変換する。
（３）メモリの保存エリアにリンクポインタ２バイト分を空けて、その次の位置に行番号、続いて中間言語形式に変換された行本体、そして最後に行末記号として$00を書き込む。
（４）その行末記号の次の位置のアドレスを行の先頭のリンクポインタの位置に書き込む。
この（３）と（４）を行が続く限り繰り返す。
（５）最後の行の行末の次の位置にプログラム末記号として２バイトの$00を書き込み、その先頭位置のアドレスを$35,36に書き込む。
（くどくどと書き連ねましたが、同様な試みをしたいと考えておられる方に少しでも参考になればという気持ちからですので、ご容赦ください。）
これによってアスキーセーブされたBASICプログラムファイルも読み込めるようになりましたので、機能としては、SDカードに保存されているBASICファイル（バイナリセーブ、アスキーセーブ）や機械語ファイルを読み込むことと、SDカードに対してBASICファイル（バイナリセーブ）や機械語ファイルを書き込むことができることになり、当初の目的を達成することができました。
その他、必要な周辺プログラム
実際に使用する際にはファイルの保存時にタイムスタンプが必要になりますので、あらかじめRTCから日付・時刻を読み込んでF-BASIC側に設定しておく必要があります。
それを手作業で行うのは面倒ですので、F-BASICの起動時にSTARTUPファイルを自動実行させて設定することにしました。用意したプログラムは次の２つです。
・STARTUP
・RTC_SET
また、SDカード処理プログラムの本体が$6000～を占めているので、重なるエリアへの機械語ファイルはそのままでは読み込めないため、それに対処するために-$2000バイトのオフセット機能を選択できるようにしてあります。従って、読み込み後に元の位置に戻すための転送プログラムが必要となりますが、そのためのBASICプログラムも用意しました。
・SDTRS
作成したプログラム
・SDRWFM FM-7用SDカードリードライトプログラム
本体：$6000～$71D1、バッファ：$5E00～$5FFF
・STARTUP BASICプログラム：機械語ルーチン RTC_SET を呼び出して実行
・RTC_SET 機械語ルーチン：RTCを読んで日付・時刻をF-BASICに設定
・SDTRS BASICプログラム：読み込んだ機械語ファイルを$2000上方に移動
実現できた機能をまとめると
１．SDカードとSDHCカードの両方に対応している。
２．Windows上でSDカードに書き込んだBASICファイル、機械語ファイルやデータファイルがFM-7で読み込める。
３．FM-7上でBASICファイルや機械語ファイルをSDカードに書き込めて、Windows上で読み込める。
４．コマンドとしては F-BASICの FILES、LOAD、LOADM、SAVE、SAVEM、KILLに相当するものが実現できている。
５．オプション機能として、SDカード上のFAT、DIRなどのセクタ表示機能がある。
最大の特長は、特別な専用のフォーマットではなく、Windowsの標準形式で保存されたデータを読み書きできるということです。
制約事項は
F-BASICでの使用が前提なので下記の１，２，３，４はそれに合わせたものです。
１．大きなファイルには対応していない。（恐らく、20KB程度未満）
２．ディレクトリには対応していない。
３．F-BASICと同様、ファイル名には拡張子をつけない。
（あっても良いがチェックしていないので、有無で区別できない。）
４．BASICファイル、機械語ファイルはF-BASICのディスク保存形式でなければならない。
５．ファイル名に小文字は使えない。（ロングファイルネームには対応していないので。）
６．ファイルの保存時のタイムスタンプのためにF-BASICシステムの日付・日時を使用しているので、あらかじめ正しい時刻に設定しておく必要がある。
（STARTUPでRTCから読み込んで設定しておくことができる。）
７．SDHCカードは16GBまでしか動作確認できていない。（何故か手持ちの32GBは読めない...）
使用上の注意点は
１．本プログラムを起動する前に CLEAR ,&H5DFF を実行しておく必要がある。
２．ファイルのサイズをSDカードの１クラスタ（64セクタ）に限定しているので、64x512=32768バイトが上限となり、これを超える部分はカットされてしまう。
（実際にはメモリエリアの制約で上限はもっと低くて、恐らく20KB以下。）
３．ファイル形式は F-BASIC の方式に従っていなければならない。
・F-BASICファイル（アスキーセーブ）：先頭に改行（$0D,$0A）がある。
・F-BASICファイル（バイナリセーブ）：先頭が$FF($FE),$FF,$FFで始まる。
・機械語ファイル：先頭に５バイトのヘッダ（$00,２バイトのサイズ、２バイトの先頭アドレス）があり、末尾に５バイトのフッタ（$FF,$00,$00,２バイトの実行アドレス）がある。（実際には、フッタはチェックしていない。）
・以上の３つに該当しない場合にはデータファイルとして$2000からにロードする。
【注意】機械語ファイルでなくても、先頭が$00で始まっていると機械語ファイルと誤認識してしまう。
まだ手直しをした方が良い箇所があるとは思いますが、とりあえず現段階でのプログラムを下に示しておきます。
0001 * 0002 * SDRWFM.TXT 0003 * 0004 * SD Read/Write for FM-7 0005 * 0006 * use RTC & SD Card 0007 * 0008 * 6821(PIA) Port A -- RTC (I2C Mode) 0009 * 0010 * SBC RTC Ext IO 0011 * CA2 2 -- -- HV4 LV4 -- IO1 0012 * PA0 3 -- SCL -- HV1 LV1 -- IO4 0013 * PA1 4 -- -- HV2 LV2 -- IO3 0014 * PA7 10 -- SDA -- HV3 LV3 -- IO2 0015 * GND -- -- -- GND 0016 * -- -- -- 3V3 0017 * 0018 * 0019 * 6821(PIA) Port B -- SD (SPI Mode) 0020 * 0021 * SBC SD 0022 * CB2 12 -- HV4 LV4 -- SCK 0023 * PB0 13 -- HV1 LV1 -- CS 0024 * PB1 14 -- HV2 LV2 -- MISO 0025 * PB7 20 -- HV3 LV3 -- MOSI 0026 * GND 31 -- -- GND 0027 * VCC 33 -- -- VCC 0028 * 0029 * cf. all data line use level converter 0030 * 0031 * PB output mode 0032 * CB2 1bit output 0033 * 0034 * READ/WRITE BUFFER $5E00 - 5FFF 0035 * 0036 * Fix date routine '2023.04.12 0037 * Implement write cmd '2023.04.07 0038 * Add command '2023.03.14 0039 * Change use Port B '2023.03.07 0040 * Original version '2022.06.11 0041 * Copyright by Y.Yamamoto 0042 * 0043 6000 STTADR EQU $6000 0044 0045 FBB8 INCHA EQU $FBB8 for FM-7 0046 FBBB OUTCHA EQU $FBBB for FM-7 0047 FBF7 CSRON EQU $FBF7 for FM-7 0048 D807 LININP EQU $D807 for FM-7 (to $043D- ) 0049 00BF DEVNO EQU $BF for FM-7 0050 000D CR EQU $0D 0051 000A LF EQU $0A 0052 0020 SPC EQU $20 0053 001B ESC EQU $1B 0054 0055 5E00 RWBUF EQU STTADR-$200 0056 0057 02FA FMDAT EQU $02FA date of FM-7 0058 FD9E PBDAT EQU $FD9E for FM-7 0059 FD9F PBCTL EQU PBDAT+1 0060 0033 BASADP EQU $33 (33,34) pointer for F-BASIC top 0061 0035 BASAEP EQU $35 (35,36) pointer for F-BASIC end 0062 2000 TXTADR EQU $2000 load adr for TEXT 0063 00E5 DELMK EQU $E5 delete mark 0064 0065 6000 ORG STTADR 0066 0067 6000 16 0098 START LBRA MAIN 0068 6003 01 VN FCB 1 version no 0069 6004 00 SCTN0 FCB 0 top adrs of sct 0070 6005 00 SCTN1 FCB 0 0071 6006 00 SCTN2 FCB 0 0072 6007 00 SCTN3 FCB 0 0073 6008 00 RESDAT FCB 0 response data 0074 6009 00 SDHC FCB 0 sd:0,sdhc:1 0075 0076 600A 0000 SCTBPB FDB 00 sct no of BPB(4bytes) 0077 600C 0000 FDB 00 0078 600E 0000 SCTFAT FDB 00 sct no of FAT#1(4bytes) 0079 6010 0000 FDB 00 0080 6012 0000 SCTDIR FDB 00 sct no of DIR(4bytes) 0081 6014 0000 FDB 00 0082 6016 0000 SCTDSV FDB 00 save sct no of DIR(4bytes) 0083 6018 0000 FDB 00 0084 601A 0000 SCTCLT FDB 00 sct no of top CLUSTER(4bytes) 0085 601C 0000 FDB 00 if SD:#2, SDHC:#3 0086 601E 00 SCTPCL FCB 0 sct per cluster 0087 601F FF DIRENT RMB 32 directory entry 0088 603F FF WMDY RMB 3 mon,day,year 0089 6042 FF WFSIZ RMB 4 file size(4bytes) 0090 6046 FF FILSIZ RMB 2 file size 0091 6048 0000 CLSTH FDB 00 cluster High 0092 604A 0000 CLSTL FDB 00 cluster Low 0093 604C 00 CNT FCB 0 0094 604D 00 MCFLG FCB 0 0:machine code, $FF,$FE:binary save 1:else 0095 604E 00 TPGFLG FCB 0 1:top page 0:else 0096 604F FF FNAME RMB 11 file name(8+3) 0097 605A 00 DPGNO FCB 0 page no of empty dir entry 0098 605B 0000 DIROFS FDB 00 offset of empty dir entry 0099 605D 0000 BASEXP FDB 00 basic exe adr 0100 605F 0000 MCADP FDB 00 machine code start adr 0101 6061 0000 MCAEP FDB 00 machine code end adr 0102 6063 0000 MCEXP FDB 00 machine dode exec adr 0103 6065 0000 EXSTFL FDB 00 ofset of exist dir entry 0104 6067 0000 WK1 FDB 00 0105 6069 0000 WK2 FDB 00 0106 606B 0000 WK3 FDB 00 0107 606D 0000 WK4 FDB 00 0108 0109 606F FF INPBUF RMB 8 0110 6077 FF CNVBUF RMB 4 0111 607B FF FILBUF RMB 32 0112 0113 609B MAIN EQU * 0114 *=====reset pia===== 0115 *portB:output 0116 609B 86 30 LDA #$30 0117 609D B7 FD9F STA PBCTL select ddra, cb2:0 0118 60A0 86 FD LDA #$FD pb0,7:out,pb1:in 0119 60A2 B7 FD9E STA PBDAT set output mode 0120 60A5 86 34 LDA #$34 0121 60A7 B7 FD9F STA PBCTL select peripheral,cb2:0 0122 0123 *for pia exist check 0124 60AA 86 55 LDA #$55 test data 0125 60AC B7 FD9E STA PBDAT 0126 60AF B6 FD9E LDA PBDAT 0127 60B2 84 FD ANDA #$FD pb1=0 0128 60B4 81 55 CMPA #$55 0129 60B6 27 07 BEQ INIT 0130 60B8 8E 6F93 LDX #MERR 0131 60BB 17 0C68 LBSR PSTRNG 0132 60BE 39 RTS Return F-BASIC 0133 0134 60BF INIT EQU * 0135 60BF 17 0091 LBSR SDINIT 0136 0137 **************************************** 0138 * MAIN MENU 0139 **************************************** 0140 60C2 MENU EQU * 0141 60C2 8E 6EAB LDX #MSMENU1 0142 60C5 17 0C5E LBSR PSTRNG 0143 60C8 BD FBF7 JSR CSRON cursor on 0144 60CB BD 6E2D JSR INOUTC 0145 60CE 84 DF ANDA #$DF to upper 0146 0147 60D0 81 44 CMPA #'D 0148 60D2 26 05 BNE MENU1 0149 60D4 17 0328 LBSR DSPDIR 0150 60D7 20 E9 BRA MENU 0151 60D9 81 4C MENU1 CMPA #'L 0152 60DB 26 05 BNE MENU2 0153 60DD 17 03CD LBSR LDFILE 0154 60E0 20 E0 BRA MENU 0155 60E2 81 42 MENU2 CMPA #'B 0156 60E4 26 05 BNE MENU3 0157 60E6 17 05D8 LBSR WRBFILE 0158 60E9 20 D7 BRA MENU 0159 60EB 81 4D MENU3 CMPA #'M 0160 60ED 26 05 BNE MENU4 0161 60EF 17 0641 LBSR WRMFILE 0162 60F2 20 CE BRA MENU 0163 60F4 81 4B MENU4 CMPA #'K 0164 60F6 26 05 BNE MENU5 0165 60F8 17 0571 LBSR KILFILE 0166 60FB 20 C5 BRA MENU 0167 60FD 81 53 MENU5 CMPA #'S 0168 60FF 26 04 BNE MENU6 0169 6101 20 50 BRA SDINIT 0170 6103 20 BD BRA MENU 0171 6105 81 4F MENU6 CMPA #'O 0172 6107 26 04 BNE MENU7 0173 6109 20 0A BRA OPMENU 0174 610B 20 B5 BRA MENU 0175 610D 81 51 MENU7 CMPA #'Q 0176 610F 26 B1 BNE MENU 0177 6111 17 0B5D LBSR PCRLF 0178 6114 39 RTS Return F-BASIC 0179 0180 * 0181 6115 OPMENU EQU * 0182 6115 8E 6F01 LDX #MSMENU2 0183 6118 17 0C0B LBSR PSTRNG 0184 611B BD 6E2D JSR INOUTC 0185 611E 80 30 SUBA #$30 0186 6120 26 02 BNE OPMEN6 0? 0187 6122 20 9E BRA MENU 0188 0189 6124 4A OPMEN6 DECA 1? 0190 6125 26 05 BNE OPMEN7 0191 6127 17 024A LBSR RDSCT 0192 612A 20 E9 BRA OPMENU 0193 612C 4A OPMEN7 DECA 2? 0194 612D 26 05 BNE OPMEN8 0195 612F 17 01C1 LBSR DSPSDDAT 0196 6132 20 E1 BRA OPMENU 0197 6134 4A OPMEN8 DECA 3? 0198 6135 26 05 BNE OPMEN9 0199 6137 17 024D LBSR DSPMBR 0200 613A 20 D9 BRA OPMENU 0201 613C 4A OPMEN9 DECA 4? 0202 613D 26 05 BNE OPMEN10 0203 613F 17 0299 LBSR DSPBPB 0204 6142 20 D1 BRA OPMENU 0205 6144 4A OPMEN10 DECA 5? 0206 6145 26 CE BNE OPMENU 0207 6147 17 02A3 LBSR DSPFAT 0208 614A 20 C9 BRA OPMENU 0209 0210 * 0211 614C SDERR EQU * 0212 614C 8E 6F93 LDX #MERR 0213 614F 17 0BD4 LBSR PSTRNG 0214 6152 39 RTS Return F-BASIC 0215 0216 **************************************** 0217 * SD Initialize routine 0218 **************************************** 0219 6153 SDINIT EQU * 0220 *---------- start ---------- 0221 6153 8E 6F7C LDX #MSINIT 0222 6156 17 0BCD LBSR PSTRNG 0223 * cs:1,di:1,sck>74ms 0224 6159 86 FF LDA #$FF mosi:b7=H,miso:b1=H(for PIA),cs:b0=H 0225 615B B7 FD9E STA PBDAT 0226 615E C6 50 LDB #80 80times 0227 6160 17 0AD3 ISTT LBSR SETCKL 0228 6163 17 0AD9 LBSR SETCKH 0229 6166 5A DECB 0230 6167 26 F7 BNE ISTT 0231 * 0232 *---------- cmd 0 ---------- 0233 6169 SCMD0 EQU * 0234 6169 17 0ACA LBSR SETCKL 0235 616C C6 06 LDB #6 0236 616E 8E 6E47 LDX #CMD0 0237 6171 A6 80 SC01 LDA ,X+ 0238 6173 17 0A53 LBSR SNDDAT 0239 6176 5A DECB 0240 6177 26 F8 BNE SC01 0241 *get response 0242 6179 5F CLRB 0243 617A GR00 0244 617A 5A DECB 0245 617B 27 CF BEQ SDERR 0246 617D 17 0A65 LBSR GETDAT 0247 6180 B6 6008 LDA RESDAT 0248 6183 81 01 CMPA #$01 0249 6185 26 F3 BNE GR00 0250 * 0251 *---------- cmd 8 ---------- 0252 6187 SCMD8 EQU * 0253 6187 17 0AAC LBSR SETCKL 0254 618A 86 FF LDA #$FF dummy cmd 0255 618C 17 0A3A LBSR SNDDAT 0256 618F C6 06 LDB #6 0257 6191 8E 6E5F LDX #CMD8 0258 6194 A6 80 SC80 LDA ,X+ 0259 6196 17 0A30 LBSR SNDDAT 0260 6199 5A DECB 0261 619A 26 F8 BNE SC80 0262 *get response 0263 619C GR80 0264 619C 17 0A46 LBSR GETDAT 0265 619F B6 6008 LDA RESDAT 0266 0267 61A2 17 0A40 LBSR GETDAT 0268 61A5 B6 6008 LDA RESDAT 0269 61A8 81 01 CMPA #$01 0270 61AA 26 F0 BNE GR80 0271 61AC C6 04 LDB #4 0272 61AE 17 0A34 GR81 LBSR GETDAT 0273 61B1 B6 6008 LDA RESDAT 0274 61B4 5A DECB 0275 61B5 26 F7 BNE GR81 0276 * 0277 *---------- cmd 58 ---------- 0278 61B7 SCMD58 EQU * 0279 61B7 17 0A7C LBSR SETCKL 0280 61BA 86 FF LDA #$FF dummy cmd 0281 61BC 17 0A0A LBSR SNDDAT 0282 61BF C6 06 LDB #6 0283 61C1 8E 6E65 LDX #CMD58 0284 61C4 A6 80 SC581 LDA ,X+ 0285 61C6 17 0A00 LBSR SNDDAT 0286 61C9 5A DECB 0287 61CA 26 F8 BNE SC581 0288 *get response 0289 61CC GR580 0290 61CC 17 0A16 LBSR GETDAT 0291 61CF B6 6008 LDA RESDAT 0292 61D2 81 01 CMPA #$01 0293 61D4 26 F6 BNE GR580 0294 61D6 C6 04 GR581 LDB #4 0295 61D8 17 0A0A GR582 LBSR GETDAT 0296 61DB B6 6008 LDA RESDAT 0297 61DE 5A DECB 0298 61DF 26 F7 BNE GR582 0299 61E1 RPT41 EQU * 0300 *---------- cmd 55 ---------- 0301 61E1 SCMD55 EQU * 0302 61E1 17 0A52 LBSR SETCKL 0303 61E4 86 FF LDA #$FF dummy cmd 0304 61E6 17 09E0 LBSR SNDDAT 0305 61E9 C6 06 LDB #6 0306 61EB 8E 6E6B LDX #CMD55 0307 61EE A6 80 SC551 LDA ,X+ 0308 61F0 17 09D6 LBSR SNDDAT 0309 61F3 5A DECB 0310 61F4 26 F8 BNE SC551 0311 *get response 0312 * CLRB 0313 61F6 GR550 0314 61F6 17 09EC LBSR GETDAT 0315 61F9 B6 6008 LDA RESDAT 0316 61FC 81 01 CMPA #$01 0317 61FE 26 F6 BNE GR550 0318 0319 *---------- acmd 41 ---------- 0320 6200 ASCMD41 EQU * 0321 6200 17 0A33 LBSR SETCKL 0322 6203 86 FF LDA #$FF dummy cmd 0323 6205 17 09C1 LBSR SNDDAT 0324 6208 C6 06 LDB #6 0325 620A 8E 6E71 LDX #ACMD41 0326 620D A6 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作成したプログラム一式をOneDriveに上げておきます。内容は上記の４プログラム（SDRWFM, STARTUP, RTC_SET, SDTRS）に加えて、以前公開したRTCの読み書きプログラム（RTC_RD, RTC_WR）と簡単な使用法の説明です。
最後に
以前から6809のアセンブラのみでSDカードの読み書きを実現したいと思っていました。
ネット検索をすると、ArduinoなどのマイコンのFATライブラリを使用しているものがほとんどで、8ビットのレトロパソコンにマイコンを使うのは...と躊躇していました。
そんな時に中日電工の菱田さんのブログを見て、Z80でもできるのだから68でもできるはずと一歩を踏み出してみる決心がつきました。
さらに検索してみると、Z80系ではマイコンを使用せずにSDカードをコントロールしている実践例（ちくらっぺさん）を見つけましたが、68系では見つけることができませんでしたので、ちょっと残念でしたが、逆にそれならということでやる気を奮い立たせて、ここまで何とかやってきました。
大前提がWindowsPCとFM-7との間でのファイル交換のためのシステムの実現でしたので、特別な保存形式などを用いずにWindows汎用のファイルシステムで実現する必要があり、例えばタイムスタンプのような、言わば周辺的な部分でも結構手間がかかりました。
6809のアセンブラで4KBを超えており、もう少しで$71D5からのDISKコードとぶつかりそうですので、FM-7ではこれ以上の機能拡張は無理かとも思います。裏RAMを使う手もあるのでしょうが、常駐ソフトではなく、必要な時に起動するユーティリティソフトのつもりですので、ふさわしくないように思います。それよりも77AVに移植してAV系でも使用できる方が用途が拡がる気がしますので、いつか実現したいです。
プログラム作成に当たって参考にしたブログ等を、前回も書きましたが、もう一度感謝を込めて期しておきます。ありがとうございました。
◎中日電工の菱田さんのブログ ・・・SD,SDHCの読み書きの手法（Z80で）
◎ELM by ChaNさんのブログ ・・・SD,SDHCに関するマニュアル的資料（英文）
◎FM-7 F-BASIC解析マニュアル フェーズ II ・・・F-BASICの解析 （ネット版を参照しました。これがなければアスキーセーブされた F-BASICのプログラム読み込みは実現できませんでした。）
