必要に迫られて自作したアセンブラ等のツールソフトの紹介（第２回）

 必要に迫られて自作したアセンブラ等のツールソフトの紹介（第２回）です

2021年9月1日のブログ「必要に迫られて自作したアセンブラ等のツールソフトの紹介」https://www.blogger.com/blog/post/edit/1662007451717538019/137356729684879777

で私が日常使用しているいくつかの自作ソフトを紹介して公開しましたが、その後、必要に応じて修正を重ねてきましたので、ここで改めて最新のバージョンを紹介することにしました。

紹介するものはほぼ前回と同じです。

（１）クロスアセンブラ

　・6809クロスアセンブラ 6809AsmWin.exe 　

　・6800クロスアセンブラ 6800AsmWin.exe 

クロスアセンブラの主な修正点はFCB疑似命令のオペランド処理の改善です。

「'A',-'B'」や「'A,-'B」のような両書式に対応しました。また、カンマ「,」やスペース「 」もそのまま「','」や「',」の形で使用できます。ただし、文末にカンマやスペースが来る場合は誤変換が生じる場合がありますので、「','」のように閉じの「'」をつける必要があります。

（２）クロス逆アセンブラ

　・6809クロス逆アセンブラ 6809DasmWin.exe

　・6800クロス逆アセンブラ 6800DasmWin.exe

逆アセンブラの修正点は、データ部をスキップさせる場合の範囲指定処理の改善です。

（３）転送ツール

　転送ツールとして良く使用するのは仮想ドライブ構築ソフトです。それぞれのDOS（？）に合わせて4種類制作しています。

　・Flex9用のFlexDrvWin.exe

　・OS-9用のOS9DrvWin.exe

　・F-BASIC3.0用のFBasDrvWin.exe

　・CP/M-80用のCpmDrvWin.exe

主な修正点は、扱えるファイル書式を.D77、.DSKに加えて、各セクタの先頭に16バイトのセクタデータを付加した.DAT形式に対応したことと、パソコンとの通信にRS232Cに加えてFT245高速通信カードに対応したことです。

（４）ツールソフト

　・CnvTxtTl1Src.exe

　　Windows機で作成したTL/1やGAMEのプログラムをTL/1形式やGAME形式に変換するソフト

　・CvtMotHexBin.exe

　　バイナリファイルをBin, Hex, Mot形式に変換するソフト

　・CvtDskD77.exe

　　フロッピィディスクイメージの形式を変換するソフト 

その他として、

（５）FT245高速通信カードを用いたFM-7とWindows機との間の高速通信ソフト

　・ディスクコピープログラム（F-BASIC3.0用、OS-9用、FLEX用、CP/M用）

　・ファイルコピープログラム（F-BASIC3.0用、OS-9用、FLEX用、CP/M用）

がありますが、その都度ブログで報告していますのでそれらをご参照ください。

各ソフトを画像で紹介しておきます。

（１）クロスアセンブラ

アセンブルしたいファイルを「ファイル名」ボックスにドラッグ＆ドロップして「アセンブル実行」ボタンを押します。

6809AsmWin.exe

6800AsmWin.exe

（２）クロス逆アセンブラ

アセンブルしたいバイナリファイルを「ファイル名」ボックスにドラッグ＆ドロップし、「オプション」メニュー中の「オフセット指定」でスタートアドレスを設定してから「逆アセンブル実行」ボタンを押します。

バイナリファイル中にデータ範囲があるようなら、その範囲を推定して「オプション」メニュー中の「スキップ範囲追加」で設定します。

6809DisAsmWin.exe

6800DisAsmWin.exe

（３）仮想ドライブ構築ソフト

　ドライブ0～3にディスクイメージファイルをドラッグ＆ドロップすればその内容が左下のボックス中に一覧表示されます。イメージファイル形式ですがD77(D88)形式だけでなくDSK形式（単純にセクタデータを順番に並べたもの）やDAT形式（各セクタの先頭に16バイトのセクタ情報が付いた形式）も読み込めます。

左下のボックスにファイルをドラッグ＆ドロップすればイメージファイル中に書き込まれます。ボックス中のファイルをマウスの左ボタンで選択して右ボタンでメニューを表示させることで、「読み出し」、「削除」、「名称変更」ができます。また、イメージファイル中の全ファイルを一気に読みだす場合はメニューの「編集」→「全ファイル読み出し」を用います。

FbasDrvWin.exe

　

Os9DrvWin.exe

CpmDrvWin.exe

FlexDrvWin.exe

FlexDrvWin.exeの例のように、FM-7等との通信を行う場合には、右のボックス中に送受信しているセクタの情報が R/W,Drv,Trk,Sctの順に表示されます。

（４）３種のツールソフト

（４－１）プログラムソースファイルをTL/1やGAME形式に変換します。

CnvTxtTl1Src.exe

（４－２）バイナリファイル変換ソフト

　Bin, Hex, Motファイル間の変換ソフトです。さらにFlex9のバイナリ形式にも変換できます。

CvtMotHexBin.exe

（４－１）ディスクイメージファイル変換ソフト

　普段はディスクイメージファイルの中を見やすいDSKファイルを使うことが多いのですが、XM7やGOTEKのためにはD77形式に変換する必要があります。今まではそれぞれのDOS用に制作したコンソールソフトを使用していたのですが、不便なので全DOSに対応したフォームソフトを制作しました。トラック数が40か80かは自動判別しますのでどちらでも使えます。

CvtDskD77.exe

これらをまとめてOneDriveに上げておきますので、もし使用されてみて動作がおかしいということがありましたらご一報いただけると有難いです。

（前回もこのような文を書いておきましたが、特に連絡をいただけることはありませんでしたので、恐らく使用されてみた方はいらっしゃらないのだとは思いますが、自分自身の試みの記録を兼ねてブログにアップしました。）

コンパイラ作成の試み その４ 言語の拡張（FOR文の完成そして6809用へ）

 マイクロCコンパイラmccにようやくFOR文を拡張することができました。

2023年7月4日のブログ「コンパイラ作成の試み　その２ 言語の拡張（コメントとFOR文など）」（https://flexonsbd.blogspot.com/2023/07/for.html）の続きです。

ブログ用画像の表示のために置いてあります

その際には、繰り返し変数が初期値の次の値から始まってしまうという不具合があり、スタックを使用している言語のため、初期値、終了条件、増分を順に読んでいくしかないので、それが解消できないようだと書きました。

そのため、このマイクロCコンパイラを6809用に改造しようという意欲が失せてしまい、そのまま放置してあったのですが、GAMEインタプリタ・コンパイラの移植、TL/1コンパイラの移植が完了しましたので、これについても何とかしたいと考えていました。そんな時に手持ちの書籍（末尾の参考文献）を読んでいましたら、FORステートメントの実装の説明として、下図のFOR生成２のようなコード生成方式の方が実装が簡潔化できるとありました。

２つのFOR生成方式

なるほどと思い、この形で実装できないかと試みてみました。具体的には、必要な個所にラベルを設定し、そのラベルへのジャンプ命令を追加することで、処理の順序を変えることができました。

そのプログラムを示します。

    /*************************************************************** * for_proc() * 戻り値： なし * 引数： なし ***************************************************************/ void for_proc(void) { int i; int judge, incre, true, false; /* 条件分岐 真のラベル作成 */ judge = lblcnt++; /* 条件分岐 偽のラベル作成 */ incre = lblcnt++; /* 増分のラベル作成 */ true = lblcnt++; /* 次の文のラベル確保 */ false = lblcnt++; getsym(); if (sym == LPAR) /* LPAR '('チェック */ getsym(); else puterr("'(' expected."); statement(); /* 初期値 */ source(DEFLABEL, judge); label(judge, fp); /* ジャッジ部のラベル付加 */ condition(true); /* 条件式(抜けた時には次の;を指している) */ if (sym != SEMICOL) /* SEMICOL ';'チェック */ puterr("';' expected."); getsym(); gen(JUMP, true); /* 増分をパスする */ label(incre, fp); statement(); /* 増分 */ // if (sym == RPAR) /* 閉じのRPARの確認 */ // getsym(); // else // puterr("')' expected."); gen(JUMP, judge); label(true, fp); /* 条件式が真の時のラベル付加 */ statement(); /* for文の実行部 */ gen(JUMP, incre); /* 増分部へジャンプ */ label(false, fp); /* 条件式が偽の時のラベル付加 */ }

このようなサンプルプログラムも正常に動作しました。

    /* for-statement sample program */ var i, iter, data[21]; main { println ("Start--- "); i = 0; while (i <= 20) { data[i] = i * 2; i = i + 1; } i = 0; do { println( i, ":", data[i]); i = i + 1; } while (i < 10); println("-----"); for (iter=0; iter<10; iter=iter+1) print( data[iter]," "); println(""); for (iter=10; iter>=0; iter=iter-2) print( data[iter]," "); println (" ---End"); }

6809用コンパイラへ...とりあえずデータ幅8ビットで...

これで必要な（と思われる）拡張が済みましたので、次はいよいよ6809用コンパイラへの移植ですが、このコンパイラはデータ幅が16ビット、レジスタも16ビットを想定していますので、そのままでは6809への適用はかなり難しそうです。

しかし、TL/1コンパイラのようなデータ幅が8ビットのコンパイラもありますので、まず第一段階としてデータ幅やレジスタが8ビットでも動作しないだろうかと考えました。

それを確認するために、コンパイラが生成した仮想CPU用のアセンブルリストを手作業で6809のアセンブルリストに書き換えて走らせてみました。いくつかの注意点がありましたが、ほぼ機械的に書き換えることができました。使用したのは上記のサンプルプログラムからfor文を取り除いて短くしたものです。コンパイラが生成したアセンブルリスト（.CS）と手動で書き換えた6809用のリスト（.TXT）を示します。

仮想CPU用のアセンブルリストです。

     START LDI SP $0000 JMP L000 ; Runtime Routine L002 ADI R0 $0000 JP L004 ADI R1 $0000 JM L005 L003 CMP R1 R0 RET L004 ADI R1 $0000 JM L003 L005 CMP R0 R1 RET ;main L000 NOP ; i = 0; LDI R0 $0000 PUSH R0 POP R0 ST L006 R0 ; while (i <= 20) { L009 LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $0014 PUSH R0 POP R1 POP R0 CALL L002 JZ L010 JNC L011 L010 NOP ; data[i] = i * 2; LD R0 L006 PUSH R0 LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $0002 PUSH R0 POP R1 POP R0 MUL R0 R1 PUSH R0 POP R0 POP R1 MV IX R1 STX L008 R0 ; i = i + 1; LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $0001 PUSH R0 POP R1 POP R0 ADD R0 R1 PUSH R0 POP R0 ST L006 R0 JMP L009 L011 NOP ; i = 0; LDI R0 $0000 PUSH R0 POP R0 ST L006 R0 ; do { L012 NOP ; println( i, ":", data[i]); LD R0 L006 PUSH R0 POP R0 OUTN R0 OUTS L015 LD R0 L006 PUSH R0 POP R0 MV IX R0 LDX R0 L008 PUSH R0 POP R0 OUTN R0 NL ; i = i + 1; LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $0001 PUSH R0 POP R1 POP R0 ADD R0 R1 PUSH R0 POP R0 ST L006 R0 ; } while (i < 10); LD R0 L006 PUSH R0 LDI R0 $000A PUSH R0 POP R1 POP R0 CALL L002 JNC L014 L013 JMP L012 L014 NOP ; println("-----"); OUTS L016 NL JMP L001 L001 NOP EXIT L006 DS 1 L007 DS 1 L008 DS 21 L015 DCS ':' L016 DCS '-----' END

手作業で書き換えた6809用アセンブルリストです。仮想レジスタR0､R1には2バイトずつ割り当ててありますが、当然1バイトずつしか使用されていません。

（機械的に置き換えただけで最適化を行っていないために、冗長な部分がかなり多いです。）

     OUTCH EQU 1 for ASSIST09 PDATA1 EQU 2 for ASSIST09 PCRLF EQU 6 for ASSIST09 MON EQU 8 for ASSIST09 SP EQU $1800 ORG $1000 START LDA #$11 TFR A,DP SETDP $11 LDS #SP BRA L000 ; Runtime Routine L002 LDA R0 ADDA #0 STA R0 BGE L004 LDA R1 ADDA #0 STA R1 BMI L005 L003 LDA R1 CMPA R0 RTS L004 LDA R1 ADDA #0 STA R1 BMI L003 L005 LDA R0 CMPA R1 RTS ; main L000 NOP ; i = 0; LDA #0 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 STA L006 ; while (i <= 20) { L009 LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$14 STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS A STA R0 BSR L002 BEQ L010 BCC L011 L010 NOP ; data[i] = i * 2; LDA L006 STA R0 PSHS A LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$02 STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS B STB R0 MUL TFR B,A A:upper,B:lower STA R0 PSHS A PULS A STA R0 PULS B STB R1 LDX #L008 STA B,X ; i = i + 1; LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$01 STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS A STA R0 ADDA R1 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 STA L006 BRA L009 L011 NOP * i = 0; LDA #0 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 STA L006 * do { L012 NOP * println( i, ":", data[i]); LDA L006 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 LBSR OUTN LDX #L015 LBSR OUTS LDA L006 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 LDB R0 LDX #L008 LDA B,X STA R0 PSHS A PULS A STA R0 BSR OUTN BSR NL ; i = i + 1; LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$01 STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS A STA R0 ADDA R1 STA R0 PSHS A PULS A STA R0 STA L006 ; } while (i < 10); LDA L006 STA R0 PSHS A LDA #$0A STA R0 PSHS A PULS A STA R1 PULS A STA R0 LBSR L002 BCC L014 L013 BRA L012 L014 NOP ; println("-----"); LDX #L016 BSR OUTS BSR NL BRA L001 L001 NOP BRA EXIT R0 RMB 2 R1 RMB 2 L006 RMB 1 L007 RMB 1 L008 RMB 21 L015 FCC /:/,$04 L016 FCC /-----/,$04 *========================== OUTN ADDA #$30 SWI FCB OUTCH RTS OUTS SWI FCB PDATA1 RTS NL SWI FCB PCRLF RTS EXIT SWI FCB MON END START

プログラム中に i * 2 という乗算がありますが、その結果が２バイトを超えていないので正常に動作しました。

このことから、もちろん制約はありますがデータ幅、レジスタ長が8ビットでも動作するようだという見込みが立ちましたので、まず第一段階の目標として、8ビット長の6809用コンパイラを目指すことにします。

時間がかかるとは思いますが、じっくりと取り組んでみたいと思います。

参考文献

・作りながら学ぶコンパイラ／インタプリタ　滝口政光著（CQ出版社）

6800用TL/1コンパイラの6809マイコンへの移植がようやく完了

 

 6800用のTL/1コンパイラの自作6809ボードへの移植がようやく完了しました

時代錯誤ではありますが、折を見ながら昔のマイコン時代に使用していた6800用TL/1言語を6809に移植する試みを続けていまして、今までに１回報告しています。

・2021年5月9日のブログ「6809ボードマイコンにTL/1コンパイラを移植する」

https://flexonsbd.blogspot.com/2021/05/6809tl1.html

その報告ではバグの原因であるインデックス命令をアキュムレータオフセット命令で置き替えることでバグを解消できたと書きました。

その記述がこれです。

=====　ここから　=====

バグの原因は、STA n,Xというインデックス命令でした。6800ではnは8ビット範囲であるのに対して、6809ではnが0～7Fの範囲では5ビット命令となるのです。TL/1ではSTA n,Xのnを動作中に書き換えるというコードを多用していますが、例えばnを0から1ずつ増やしていくと15までは正値ですが、その次は負値の-16になってしまうのです。

6809ではアキュムレータオフセット命令がありますので、

　　6800での命令　　　　　　　　→　　6809での命令

　　（2命令で計5バイト）　　　　　　　（1命令で2バイト）

　　STB xxxx  (xxxxはnのアドレス)　　　STA B,X

　　STA n,X

という計5バイトの命令を2バイト命令に置き換えることができ、これでバグを解消できました。

=====　ここまで　=====

しかしもちろん、上記のようなAccBの値を使うインデックス命令の他にも通常のインデックス命令も多用されており、それらを単純にSTA n,X (A7 n) やLDA n,X (A6 n)などで置き換えてもnの値が15を超えると異常動作をすることになってしまいます。

ということで、これらの命令をA7 88 nやA6 88 nという8ビットオフセット命令に置き換えなければなりません。

ソースを検索すると$A7は直値で書かれている箇所が見つかりますが、$A6は見つかりません。にもかかわらず生成コード中にはA6 nという命令が作られているのです。

この原因を掴むのに数週間を要しましたが（他の方の作られたアセンブラソースはなかなか理解できない...）ようやく、AccAに直値で$86を入れておいてそれに$20を加えて$A6にしている箇所を見つけ、それをA6 88 nに書き換えることでバグを解消することができました。

他にもCMP, ADD, SUBなどのインデックスモード命令も直値として記述されていないので該当箇所を見つけるためにソースプログラムを何度も読むことになりましたが、最後まで見つけにくかったのがインデックスモード命令ではないABA($1B)命令でこれもPSHS B($34 $04); ADDA ,S+($AB $E0)の4バイト命令に書き換える必要がありました。

前回の報告ではASSIST09のステップ動作を利用して不具合の原因を掴むことができましたが、上記のようなバグの原因はこれでは掴めず、コンパイル結果を書き出して逆アセンブルし、そのリストを正常に動作することが分かっている6800用TL/1の結果と比較するという手間のかかる手順を何度も何度も繰り返すことで、何とかバグを解消することができました。

これらによるバグは雑誌に掲載されていたサンプルプログラムの8QUEENやMIYAMAでは現れることはなく、移植が完了したと思い込んで、試しに作成しようとしたメモリダンププログラム（MDUMP）で現れました。MDUMPでは通常の変数の他に複数の配列を使用しましたが、その配列の要素を一つ目の変数の先頭に置かれたポインタ（グローバルポインタGBやローカルポインタLB）からのオフセットで指示しますので、変数や配列の数が多くなって15までのオフセットで収まらなくなってバグが現れたというわけです。

使用した6802/6809デュアルボード
（ブログの画像表示のために入れてあります）

MDUMPも正常に動作しましたし、現在のところ不具合は見つかっていませんので移植は完了したものと考えています。

そもそも移植の目的が6800用TL/1のソースの最小限の変更で6809用のソースを得ることでしたが、単なる6800命令の6809命令への置き換えだけでは済まなかったために、結構変更箇所が多くなってしまいました。最小限の変更ということで高速化や機能拡張などとは全く無縁ですし、また、メモリ配置もほとんど変更していません。

（オリジナルの6800用TL/1のソースも同梱しておきますので、比較していただけると変更箇所が分かります。）

メモリ配置を示します。

メモリ配置図

左図のように、オリジナルの6800用TL/1ではコンパイラ本体を$1000からに置き、ソースプログラムを$3000からに入れてコンパイルし、その結果を$216Bからに生成するようになっていますので、公開する6809TL/1でもほとんど同じ配置にしてありますが、これらはもちろん変更可能で、その場合はソースの先頭のアドレス設定（RUNBEG、SRCB、START）で変更します。変更した例が右図です。なお、いずれの場合もGAMEインタプリタはTL/1の動作には無関係ですので、ソースをGAMEで作成する場合以外は不要です。

私の場合のプログラム作成・コンパイル・実行手順を次に示します。

プログラム作成・コンパイル・実行手順

慣れてしまえばGAMEインタプリタの行編集機能で修正するよりも楽ですし、Windows上にソースが必ず保存されることになるので、TL/1を使用する場合にはGAMEを使うことはありません。

参考までに、私が作成しましたメモリダンププログラム（MDUMP.TL1)を示します。

% memory dump program % PROC PUTHEX,PUTHEX1 FUNC HEX2BIN VAR I,D,CH ARRAY SADR[2],EADR[2],STTADR[4],ENDADR[4] BEGIN % input disp adrs area % WRITE(0:CRLF,"START ADR=$") FOR I:=0 TO 3 DO [ STTADR[I]:=GET(0) ] WRITE(0:CRLF," END ADR=$") FOR I:=0 TO 3 DO [ ENDADR[I]:=GET(0) ] SADR[0]:=HEX2BIN(STTADR[0])*$10 + HEX2BIN(STTADR[1]) SADR[1]:=HEX2BIN(STTADR[2])*$10 + HEX2BIN(STTADR[3]) EADR[0]:=HEX2BIN(ENDADR[0])*$10 + HEX2BIN(ENDADR[1]) EADR[1]:=HEX2BIN(ENDADR[2])*$10 + HEX2BIN(ENDADR[3]) WRITE(0:CRLF(2)) % disp memory data % SADR[1]:=SADR[1].AND.$F0 REPEAT WRITE(0:" +0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +A +B +C +D +E +F 0123456789ABCDEF",CRLF) REPEAT PUTHEX(SADR[0]) PUTHEX(SADR[1]) WRITE(0:": ") FOR I:=0 TO 15 DO [ PUTHEX(MEM(SADR[0], SADR[1]+I)) WRITE(0:" ") ] WRITE(0:" ") FOR I:=0 TO 15 DO [ D:=MEM(SADR[0], SADR[1]+I) CASE (D.GT.$20).AND.(D.LT.$7E) OF TRUE CH:=D ELSE CH:='.' WRITE(0:ASCII(CH)) ] WRITE(0:CRLF) SADR[1]:=SADR[1]+$10 UNTIL ((((SADR[0]#EADR[0]).AND.(SADR[1]=$00))).OR.(((SADR[0]=EADR[0]).AND.(SADR[1]>EADR[1])))) WRITE(0:CRLF) SADR[0]:=SADR[0]+1 % PUTHEX(SADR[0]) WRITE(0:" ") PUTHEX(EADR[0]) WRITE(0:CRLF) % D:=EADR[0]-SADR[0] % I:=SADR[0]-EADR[0] % PUTHEX(I) UNTIL ((SADR[0]>EADR[0])) END %MAIN% % procedure % PUTHEX1(K) VAR G BEGIN G:=K.AND.$0F CASE G<10 OF TRUE WRITE(0:ASCII(G+$30)) ELSE WRITE(0:ASCII(G+7+$30)) END PUTHEX(H) VAR F BEGIN F:=LSR(H) F:=LSR(F) F:=LSR(F) F:=LSR(F) PUTHEX1(F) PUTHEX1(H) END % function % HEX2BIN(K) VAR F BEGIN CASE K>'@' OF TRUE F:=K-$37 ELSE F:=K-$30 RETURN F END

見ていただくとお分かりのように、複数の配列に加えて手続き（PROCEDURE）や関数（FUNCTION）も使用しており、当然ですが正常に使用できています。

この2か月ほどの間、GAMEインタプリタ・コンパイラの移植とTL/1コンパイラの移植にほとんどかかりきりになってしまいました。他の方から見ると、今時何を無意味なことに時間をかけているのかと不思議に思われることでしょうが、目的は6809用のコンパイラを自作することで、そのための実装に関する知識を得ることでした。今回の経験をぜひコンパイラ作成に生かしたいと考えているのですが。。。

作成したTL/1コンパイラのソースやサンプルプログラム（8QUEEN、MIYAMA、MDUMP）、使用したツール類（CvtTxtTl1Src.exe、CvtMotHexBin.exe）などをOneDriveに上げておきます。なお、私は自作モニタで使用していますが、ASSIST09上で動作させる場合の変更点も記してあります。