FM-11用に作成したRTC_COMカードをFM-7/77用に移植

 FM-11用に作成したRTC_COMカードをFM-7/77用に移植しました。

FM-7用には以前、RTC_SDカードを作成して使用してきました。

（ブログ「FM-7にRTCとSDを接続する試み（2023年3月9日～5月19日の計6回掲載）」で紹介。）

しかし、カードを筐体の中にセットする機種ではSDの挿入・取り外しが非常に不便でしたので、常用しているFM77系には不向きということでFM-7でのみ使用してきました。

今回、FM-11用を作成する際にはそれを考慮してSDカード用の回路を取り除き、代わりに6850ACIAを用いた通信ポートを設けることにしました。RS232Cを持っている機種もありますが、別途通信ポートがあると便利な場合があると考えたからです。

実際にFM-11用を作成してみて、FM-7系にもあったら良いなと思えてきましたので、FM-7系用として32Pスロットに装着する形でのカードを作成しました。

これが作成したカードです。

FM-7用RTC_COMカード

いつものようにドジをしましたので、基板の修正（パターンカット1箇所、追加配線２本）が必要でしたが、修正して無事に動作しました。

裏面の修正箇所

回路図を示します。

上記の不具合を修正してあります。

回路図（修正済み）

（１）RTCモジュールのドライブソフト

ドライブソフト（RTC_RD2, RTC_WR2, RTC_SET2）はFM-11のF-Basic用に作成したものがそのまま使えます。RTCの時刻の読み出しにはRTC_RD2、RTCへの時刻の設定にはRTC_WR2、F-Basicへの時刻の転送にはRTC_SET2を使用します。

また、F-Basicと並んで良く使用しているOS-9Level2用にも同じ機能の３つのソフト（RtcRd2, RtcWr2, RtcSet2）を作成しました。実際には、F-Basic用に作成したものをOS-9用に移植したということですが、OS-9ではファイル名に「_」を使えないので名称も変更してあります。

F-Basicでの動作の様子は以前のブログで示していますので、ここではOS-9上での動作の様子を示します。

OS-9の起動直後は日付・時刻の設定がされていませんので（バッテリーが上がっている）、date t コマンドを実行するとデタラメな日付・時刻が表示されています。

ここでRtcWr2コマンドを実行して日付・時刻を設定します。このコマンドはRTCモジュールに設定すると同時にOS-9にも設定しますので、再度date tを実行すると設定した日付・時刻になっていることが確認できます。

（2000年問題に対処していないので2025年が1925年になっているのには笑えますが、実用上の不便はありません。）

 

RtcWr2の動作画面

一旦電源を落としてから再度起動すると、やはり日付・時刻がデタラメになっていますが、RTCモジュールはバッテリーバックアップされていますので、設定した値が保存されています。ここでRtcSet2コマンドを実行すると、RTCモジュールに保存されている日付・時刻がOS-9に設定されます。date tでそれが確認できます。

RtcSet2の動作画面

ということで、OS-9のStartupファイルにRtcSet2コマンドを書き込んでおけば、起動時にRTCモジュールの値でOS-9の日付・時刻を設定してくれます。

なお、RtcRd2コマンドは動作画面を示しませんが、RTCモジュールに設定された日付・時刻を読み出して表示するものです。

（２）ExCOM用通信ソフト

COMポートとして追加した6850ACIA（63C50を実装）用の通信ソフトですが、以前のブログにも書きましたが、何故かFT245、8251A、6850の３つの通信経路を一本のソフトで切り替えて使用する方法ではうまく動作しませんでしたので、FM側のソフトをそれぞれを単独のソフトとしFT245DRF(FT245用), FT245DRE(6850のExCOM用)の２本を作成しました。Windows側のソフトはFM-7/77/11に共通のft245drv.exeです。

FT245DRFは従来のソフトと同様ですので、ここではFT245DREの動作画面を示します。

FM側のFT245DREの動作画面（読み込み）

FM側のFT245DREの動作画面（書き込み）

Windows側のft245drv.exeの動作画面

なお、転送速度ですが、FT245カード使用では2Dディスクで１分弱、ExCOMでは５分ほどでしたので、ディスクイメージの転送に使用するのは実用的ではありませんが、このExCOMは以前からFlex9, F-Basic, OS-9, CP/Mで使用しているWindows上の仮想ドライブとのインターフェースに使用したいという目的のために実装したものです。

この場合には、ファイルの送受信が基本になりますので、ExCOMの38400baudでも十分に実用になることを体験しています。

ExCOＭを使用したWindows上の仮想ドライブのドライブルーチンができましたら、改めて報告させていただきます。

FM-11用のRTC & COMカードが完成

 FM-11用のリアルタイムクロック（RTC）と拡張COMを作成しました

OS-9やFlex9の起動時には日付・時刻を入力する必要があり、結構面倒です。またF-Basicの場合にも、日付・時刻を必要とする場合には直接入力する必要があります。

ということで、FM-7用に作成してあったRTC_SDカードのRTC部をFM-11に移植することにしましたが、SDカード部を省いたために空いたスペースに68B50(ACIA)を増設して38400baudのCOMポートを増設しました。本体内蔵の8251A使用のCOMポートの通信速度が19200baudなので、その倍の速度のものが欲しかったということでもあります。

移植そのものはFM-11のコネクタに出ていないIOS信号の生成部を追加するだけで良いのですが、EB信号とQB信号が*EB, *QBと反転していることを見落としていたために最初は動作しませんでしたが、その点を修正することで正常に動作しました。（ということで、基板を再発注することになってしまいました。。。）

これが再発注した基板で完成させたRTC_ExCOMカードです。使用しているRTCモジュールはクロックタイムIC  DS3231を使用したZS-042というもので、5Vで動作するので使いやすいです。（バッテリーはCR2032なので充電回路部はカットしてあります。）これを68B21(PIA)を介してI2Cで制御しています。

RTC_ExCOMカード

回路図を示します。

RTC_ExCOM R1.1

まずはCOMポートのテストをしてみました。画像右端の6ピンコネクタからTTL-USB変換ケーブルを使用してWindowsPCに接続します。FT245カード用のドライブソフト（FM側、Windows側）を拡張して、FT245、内蔵COM（8251A）に加えて拡張COM（68B50）も使用できるようにして実行してみました。結果ですが、転送時間は内蔵COMポートの場合とほとんど変わりませんでした。ちょっとがっかりでした。

続いてRTCのテストをしました。FM-7用のドライブソフト（RTC_WR, RTC_RD, RTC_SET）はF-Basic3.0の内部ルーチンを使用していましたので、それをF-Basic5.0のDisplay Sub System中のSET TIMER, READ TIMERに置き換えました。また、FM-11の時刻関係のワークエリアが不明なので困っていましたが「Retro PC Gallery」（http://haserin09.la.coocan.jp/）のはせりん様から、FM-7と同じだと教えていただきましたので、無事にFM-11用のドライブソフトを完成させることができました。ありがとうございました。

作成したRTC_WR2, RTC_RD2, RTC_SET2はF-Basic5.0用の機械語プログラムで、RTC_WR2でZS-042に日付・時刻を設定し、RTC_RD2で設定されている値を読み込み・表示します。RTC_SET2はZS-042に設定されている値を読み込んでF-Basicのワークエリアに設定するもので、起動時に自動的に設定させたい場合にSTARTUPに書き込んで使用します。

参考までにRTC_WR2のアセンブルリストを示しておきます。68B21(PIA)のポートAを使用してI2CでDS3231をコントロールしています。68B21のポートAは入力に設定したままで出力もできるのでこのような入出力が同じポートで行なわれるような用途には適しています。

0001 * 0002 * RTC_WR.CMD for F-BASIC V3.0 0003 * 0004 * WRITE DATE,TIME to RTC3231 on F-BASIC 0005 * 0006 * 6821(PIA) Port A <--> RTC3231 (use I2C) 0007 * 0008 * Adapted to FM-11 '2025.06.16 0009 * Applied to F-BASIC '2023.03.09 0010 * Original version '2018.11.03 0011 * Copyright by Y.Yamamoto 0012 * 0013 FBFA BIOS EQU $FBFA 0014 0015 02FA WKDATE EQU $02FA work area for date 0016 0017 FDDC PADAT EQU $FDDC 0018 FDDD PACTL EQU PADAT+1 0019 0020 000D CR EQU $0D 0021 000A LF EQU $0A 0022 0023 00D0 SADRW EQU $D0 (01101000+0) 0024 00D1 SADRR EQU $D1 (01101000+1) 0025 0026 6000 ORG $6000 0027 0028 6000 20 0F START BRA MAIN 0029 6002 FF WRDATA RMB 7 0030 6009 FF WKTIME RMB 6 0031 600F FF ODAT FCB $FF 0032 6010 00 WK FCB 00 0033 0034 6011 MAIN EQU * 0035 6011 17 01AF LBSR PCRLF 0036 *get date data 0037 6014 8E 6236 LDX #MDAT 0038 6017 17 019A LBSR PSTRNG 0039 0040 *clr inbuf 0041 601A 8E 627C LDX #INBUF+20 0042 601D 4F CLRA 0043 601E C6 14 LDB #20 0044 6020 A7 82 CLLOP STA ,-X 0045 6022 5A DECB 0046 6023 26 FB BNE CLLOP 0047 *keyin date,time 0048 6025 17 01E0 INDLOP LBSR INCHA 0049 6028 17 01C6 LBSR OUTCHA 0050 602B A7 80 STA ,X+ 0051 602D 81 0D CMPA #CR 0052 602F 26 F4 BNE INDLOP 0053 6031 6F 1F CLR -1,X change last CR to NUL 0054 0055 *take out date from input data 0056 6033 8E 6268 LDX #INBUF 0057 6036 C6 07 LDB #7 0058 6038 108E 6002 LDY #WRDATA 0059 603C 34 04 INLOP PSHS B 0060 603E EC 81 LDD ,X++ 0061 6040 C1 30 CMPB #'0 if B is sep. not 2dec 0062 6042 25 04 BLO INL1 0063 6044 C1 39 CMPB #'9 0064 6046 23 06 BLS INL2 0065 6048 1F 89 INL1 TFR A,B 0066 604A 86 30 LDA #'0 0067 604C 30 1F LEAX -1,X 0068 604E 48 INL2 ASLA 0069 604F 48 ASLA 0070 6050 48 ASLA 0071 6051 48 ASLA 0072 6052 C4 0F ANDB #$0F 0073 6054 34 04 PSHS B 0074 6056 AB E0 ADDA ,S+ 0075 6058 A7 A0 STA ,Y+ 0076 605A 30 01 LEAX 1,X skip separator 0077 605C 35 04 PULS B 0078 605E 5A DECB 0079 605F 27 0A BEQ INEND 0080 6061 C1 04 CMPB #4 0081 6063 26 D7 BNE INLOP 0082 6065 86 01 LDA #$01 add week data 0083 6067 A7 A0 STA ,Y+ 0084 6069 20 D1 BRA INLOP 0085 606B INEND EQU * 0086 0087 *reset pia 0088 *port A,B:output, data $ff:out 0089 606B 4F CLRA 0090 606C B7 FDDD STA PACTL select ddra 0091 606F 86 FF LDA #$FF 0092 6071 B7 FDDC STA PADAT set output mode 0093 6074 86 36 LDA #$36 0094 6076 B7 FDDD STA PACTL select peripheral 0095 *out High = bus release (set input mode) 0096 6079 86 FF LDA #$FF 0097 607B B7 600F STA ODAT save out data 0098 607E B7 FDDC STA PADAT 0099 0100 *start cond. (scl=H,sda=H->L) 0101 6081 17 00D8 LBSR SETDTL 0102 6084 17 00B7 LBSR SETCKL 0103 0104 *send slave adr+W ($D0) 0105 6087 86 D0 LDA #SADRW 0106 6089 17 00EE LBSR WRDAT 0107 0108 *wait ACK 0109 608C 17 0106 LBSR WACK 0110 0111 *send reg top adr ($00) 0112 608F 86 00 LDA #$00 reg adr:00-06 0113 6091 17 00E6 LBSR WRDAT 0114 0115 *wait ACK 0116 6094 17 00FE LBSR WACK 0117 0118 *write data 0119 6097 8E 6009 LDX #WRDATA+7 0120 609A C6 07 LDB #7 0121 609C 34 04 WRLOP PSHS B 0122 609E A6 82 LDA ,-X 0123 60A0 17 00D7 LBSR WRDAT 0124 60A3 17 00EF LBSR WACK 0125 60A6 35 04 PULS B 0126 60A8 5A DECB 0127 60A9 26 F1 BNE WRLOP 0128 0129 *stop 0130 *scl=H,sda=L->H 0131 60AB 17 009F LBSR SETCKH 0132 60AE 17 00BA LBSR SETDTH 0133 0134 *display data 0135 60B1 17 010F LBSR PCRLF 0136 60B4 8E 6257 LDX #MDATE 0137 60B7 17 00F1 LBSR DSPMSG 0138 60BA 108E 6261 LDY #MDELM 0139 60BE 8E 6002 LDX #WRDATA year month day week hour min sec 0140 60C1 8C 6005 DLOP CMPX #WRDATA+3 0141 60C4 27 08 BEQ DLOP2 0142 60C6 17 0107 LBSR OUTHEX 0143 60C9 A6 A4 LDA ,Y 0144 60CB 17 0123 LBSR OUTCHA 0145 60CE 31 21 DLOP2 LEAY 1,Y 0146 60D0 30 01 LEAX 1,X 0147 60D2 8C 6009 CMPX #WRDATA+7 0148 60D5 26 EA BNE DLOP 0149 60D7 17 00E9 LBSR PCRLF 0150 0151 *set time to F-BASIC 0152 *set to work area using F-BASIC routine 0153 60DA CE 6009 LDU #WKTIME 0154 60DD 8E 6006 LDX #WRDATA+4 0155 60E0 C6 03 LDB #3 0156 60E2 34 04 STLOP PSHS B 0157 60E4 A6 80 LDA ,X+ 0158 60E6 1F 89 TFR A,B 0159 60E8 44 LSRA 0160 60E9 44 LSRA 0161 60EA 44 LSRA 0162 60EB 44 LSRA 0163 60EC A7 C0 STA ,U+ 0164 60EE 1F 98 TFR B,A 0165 60F0 84 0F ANDA #$0F 0166 60F2 A7 C0 STA ,U+ 0167 60F4 35 04 PULS B 0168 60F6 5A DECB 0169 60F7 26 E9 BNE STLOP 0170 60F9 33 5A LEAU -6,U 0171 0172 *setime 0173 60FB C6 03 LDB #3 0174 60FD 8E 6009 LDX #WKTIME 0175 6100 108E 6232 LDY #SETTIMBF+5 0176 6104 34 04 SETLOP PSHS B 0177 6106 EC 81 LDD ,X++ 0178 6108 34 04 PSHS B 0179 610A C6 0A LDB #10 0180 610C 3D MUL 0181 610D 1F 98 TFR B,A 0182 610F AB E0 ADDA ,S+ 0183 6111 A7 A0 STA ,Y+ 0184 6113 35 04 PULS B 0185 6115 26 ED BNE SETLOP 0186 6117 8E 6225 LDX #RCBSOUT setime 0187 611A AD9F FBFA JSR [BIOS] 0188 0189 *set date to F-BASIC 0190 *set to work area directly 0191 611E CE 02FA LDU #WKDATE 0192 6121 8E 6002 LDX #WRDATA 0193 6124 C6 03 LDB #3 0194 6126 34 04 SDLOP PSHS B 0195 6128 A6 80 LDA ,X+ 0196 612A 1F 89 TFR A,B 0197 612C 44 LSRA 0198 612D 44 LSRA 0199 612E 44 LSRA 0200 612F 44 LSRA 0201 6130 A7 C0 STA ,U+ 0202 6132 1F 98 TFR B,A 0203 6134 84 0F ANDA #$0F 0204 6136 A7 C0 STA ,U+ 0205 6138 35 04 PULS B 0206 613A 5A DECB 0207 613B 26 E9 BNE SDLOP 0208 613D 39 RTS 0209 0210 *************************************** 0211 *set clk low(out b0=0) 0212 613E SETCKL EQU * 0213 613E 34 04 PSHS B 0214 6140 F6 600F LDB ODAT 0215 6143 C4 FE ANDB #$FE b0=0 0216 6145 F7 FDDC STB PADAT 0217 6148 F7 600F STB ODAT 0218 614B 35 84 PULS B,PC 0219 0220 *set clk Hi = bus release (set input mode) 0221 614D SETCKH EQU * 0222 614D 34 04 PSHS B 0223 614F F6 600F LDB ODAT 0224 6152 CA 01 ORB #$01 b0=1 0225 6154 F7 FDDC STB PADAT 0226 6157 F7 600F STB ODAT 0227 615A 35 84 PULS B,PC 0228 0229 *set data low(out b7=0) 0230 615C SETDTL EQU * 0231 615C 34 04 PSHS B 0232 615E F6 600F LDB ODAT 0233 6161 C4 7F ANDB #$7F b7=0 0234 6163 F7 FDDC STB PADAT 0235 6166 F7 600F STB ODAT 0236 6169 35 84 PULS B,PC 0237 0238 *set data Hi = bus release (set input mode) 0239 616B SETDTH EQU * 0240 616B 34 04 PSHS B 0241 616D F6 600F LDB ODAT 0242 6170 CA 80 ORB #$80 b7=1 0243 6172 F7 FDDC STB PADAT 0244 6175 F7 600F STB ODAT 0245 6178 35 84 PULS B,PC 0246 0247 *write data or adr 0248 *A:data or adr 0249 617A WRDAT EQU * 0250 617A C6 08 LDB #8 0251 617C 8D C0 WLOP BSR SETCKL 0252 617E 34 04 PSHS B 0253 6180 48 ASLA b7->C 0254 6181 24 04 BCC WL1 0255 6183 8D E6 BSR SETDTH 0256 6185 20 02 BRA WL2 0257 6187 8D D3 WL1 BSR SETDTL 0258 6189 8D C2 WL2 BSR SETCKH 0259 618B 8D B1 BSR SETCKL 0260 618D 8D CD BSR SETDTL 0261 618F 35 04 PULS B 0262 6191 5A DECB 0263 6192 26 E8 BNE WLOP 0264 6194 39 RTS 0265 0266 *wait ACK 0267 *ACK:sda=L 0268 6195 WACK EQU * 0269 6195 8D B6 BSR SETCKH 0270 6197 F6 FDDC WALOP LDB PADAT 0271 619A 58 ASLB data->C 0272 619B 25 FA BCS WALOP 0273 619D 8D 9F BSR SETCKL 0274 619F 8D CA BSR SETDTH sda release 0275 61A1 39 RTS 0276 0277 *set ACK 0278 61A2 SACK EQU * 0279 61A2 8D B8 BSR SETDTL 0280 61A4 8D A7 BSR SETCKH 0281 61A6 8D 96 BSR SETCKL 0282 61A8 8D C1 BSR SETDTH sda release 0283 61AA 39 RTS 0284 0285 *disp message 0286 61AB DSPMSG EQU * 0287 61AB A6 80 DSPLOP LDA ,X+ 0288 61AD 27 04 BEQ DSPEND 0289 61AF 8D 40 BSR OUTCHA 0290 61B1 20 F8 BRA DSPLOP 0291 61B3 39 DSPEND RTS 0292 0293 *pstring 0294 61B4 PSTRNG EQU * 0295 61B4 34 02 PSHS A 0296 61B6 A6 80 PSLOP LDA ,X+ 0297 61B8 81 04 CMPA #4 0298 61BA 27 04 BEQ PSEND 0299 61BC 8D 33 BSR OUTCHA 0300 61BE 20 F6 BRA PSLOP 0301 61C0 35 02 PSEND PULS A 0302 61C2 39 RTS 0303 0304 *print CR,LF 0305 61C3 PCRLF EQU * 0306 61C3 34 02 PSHS A 0307 61C5 86 0D LDA #CR 0308 61C7 8D 28 BSR OUTCHA 0309 61C9 86 0A LDA #LF 0310 61CB 8D 24 BSR OUTCHA 0311 61CD 35 02 PULS A 0312 61CF 39 RTS 0313 0314 *print hex 0315 61D0 OUTHEX EQU * 0316 61D0 34 06 PSHS A,B 0317 61D2 A6 84 LDA ,X 0318 61D4 1F 89 TFR A,B 0319 61D6 44 LSRA 0320 61D7 44 LSRA 0321 61D8 44 LSRA 0322 61D9 44 LSRA 0323 61DA 8D 0C BSR OUTS 0324 61DC 8D 13 BSR OUTCHA 0325 61DE 1F 98 TFR B,A 0326 61E0 84 0F ANDA #$0F 0327 61E2 8D 04 BSR OUTS 0328 61E4 8D 0B BSR OUTCHA 0329 61E6 35 86 PULS A,B,PC 0330 0331 61E8 8B 30 OUTS ADDA #$30 0332 61EA 81 39 CMPA #$39 0333 61EC 23 02 BLS OUTSE 0334 61EE 8B 07 ADDA #$7 0335 61F0 39 OUTSE RTS 0336 0337 * out 1 cha 0338 * display <- A 0339 61F1 OUTCHA EQU * 0340 61F1 34 10 PSHS X 0341 61F3 B7 6207 STA OUTDB 0342 61F6 8E 61FF LDX #RCBOUT 0343 61F9 AD9F FBFA JSR [BIOS] 0344 61FD 35 90 PULS X,PC 0345 0346 61FF RCBOUT 0347 61FF 14 FCB 20 OUTPUT 0348 6200 00 FCB 0 0349 6201 6207 FDB OUTDB 0350 6203 0001 FDB 0001 0351 6205 0000 FDB 0000 0352 0353 6207 00 OUTDB FCB 0 0354 0355 * input 1 cha 0356 * A <- keyboard 0357 6208 INCHA EQU * 0358 6208 34 10 PSHS X 0359 620A 8E 621B INCH1 LDX #RCBIN 0360 620D AD9F FBFA JSR [BIOS] 0361 6211 B6 6224 LDA INDB+1 0362 6214 27 F4 BEQ INCH1 0363 6216 B6 6223 LDA INDB 0364 6219 35 90 PULS X,PC 0365 0366 621B 15 RCBIN FCB 21 KEYIN 0367 621C 00 FCB 0 0368 621D 6223 FDB INDB 0369 621F 0001 FDB 0001 0370 6221 0000 FDB 0000 0371 0372 6223 0000 INDB FDB 0000 0373 0374 *set time to F-Basic 0375 6225 RCBSOUT 0376 6225 10 FCB 16 SUBOUT 0377 6226 00 FCB 0 0378 6227 622D FDB SETTIMBF 0379 6229 0009 FDB 9 0380 622B 0000 FDB 0000 0381 0382 622D SETTIMBF 0383 622D 0000 FDB 0000 0384 622F 3D FCB $3D command (set timer) 0385 6230 02 FCB $02 RS (select T1) 0386 6231 00 FCB 0 TC 0387 6232 00 FCB 0 hour(0-23) 0388 6233 00 FCB 0 minute(0-59) 0389 6234 00 FCB 0 sec(0-59) 0390 6235 00 FCB 0 20ms countup(0-49) 0391 0392 * 0393 6236 69 6E 70 75 MDAT FCC "input date (YY/MM/DD HH:MM:SS): " 74 20 64 61 74 65 20 28 59 59 2F 4D 4D 2F 44 44 20 48 48 3A 4D 4D 3A 53 53 29 3A 20 0394 6256 04 FCB 4 0395 6257 54 69 6D 65 MDATE FCC /Time : 20/ 20 3A 20 32 30 0396 6260 00 FCB 0 0397 6261 2F 2F 20 20 MDELM FCC "// ::." 3A 3A 2E 0398 *************************************** 0399 * 0400 6268 INBUF EQU * 0401 0402 END START 0 error(s), 0 warning(s) is detected. Label address BIOS FBFA CLLOP 6020 CR 000D DLOP 60C1 DLOP2 60CE DSPEND 61B3 DSPLOP 61AB DSPMSG 61AB INBUF 6268 INCH1 620A INCHA 6208 INDB 6223 INDLOP 6025 INEND 606B INL1 6048 INL2 604E INLOP 603C LF 000A MAIN 6011 MDAT 6236 MDATE 6257 MDELM 6261 ODAT 600F OUTCHA 61F1 OUTDB 6207 OUTHEX 61D0 OUTS 61E8 OUTSE 61F0 PACTL FDDD PADAT FDDC PCRLF 61C3 PSEND 61C0 PSLOP 61B6 PSTRNG 61B4 RCBIN 621B RCBOUT 61FF RCBSOUT 6225 SACK 61A2 SADRR 00D1 SADRW 00D0 SDLOP 6126 SETCKH 614D SETCKL 613E SETDTH 616B SETDTL 615C SETLOP 6104 SETTIMBF 622D START 6000 STLOP 60E2 WACK 6195 WALOP 6197 WK 6010 WKDATE 02FA WKTIME 6009 WL1 6187 WL2 6189 WLOP 617C WRDAT 617A WRDATA 6002 WRLOP 609C  

 

参考までに作成したRTC_WR2, RTC_RD2, RTC_SET2をOneDriveに上げておきます。

機械語プログラムでI2Cを使用するサンプルとしてみていただければと思います。

6809SBCボードやFM-7にArduinoを接続してRTCやLCDを制御

 6809SBCボードとFM-7にArduinoを接続してRTCやLCDを制御してみました

現在では様々なセンサー等が気軽に入手できて、電子工作好きには楽しい時代ですが、シングルボードマイコンやFM-7などにもそれらのセンサーを接続してみたいと考えていました。

今までにも、6809/6802Dualボードに搭載しているPIA（6821）を利用してRTC（ZS-042）を接続して、Flex9の起動時に時刻を自動的に読み込ませて、起動時の時刻の手入力を省略したりしていましたが（下記のブログで紹介）、もっと他のセンサーなども接続したいと思うようになりました。

　　2018年11月3日のブログ「PIAのみでRTCからの時刻の読み書きができました」

上記のPIAにRTCを接続した際には、I2Cによる通信プログラムをアセンブラで作成しましたのでかなり時間がかかりました。センサー毎にアセンブラによるプログラムを作成するのは非現実的ですので、間にArduinoのようなマイコンを挟めばよいのではないかと思いつきました。手持ちには数種類のマイコンがありますが、とりあえず最も手軽そうなArduinoで始めて性能に不満が出たら他のマイコンに置き換えれば良いと思って始めましたが、思ったよりも難しくて一ヶ月余りもかかってしまいました。

難しかったのは、6809側ではアセンブラによるプログラムでI2C通信するのですが、それに対するArduino側のC++(?)のプログラムの応答との関係が良く分からないことでした。

とりあえず、Arduinoを通してRTCとLCDを制御できましたので報告します。

全体の接続を下に示します。6821PIAとArduino間をハードI2Cで通信し、Arduinoと各センサー間はソフトI2Cで通信します。ソフトI2CではArduinoがマスターにしかなれないのでこのような構成となりました。

接続図

（１）ハードの設定

実際の実験の様子です。上部に見えるのが6809/6802Dualボードで、下にあるのがArduinoとセンサーです。

実験風景

ブレッドボード上の中央がRTC（ZS-042）、右が8桁x2行のLCD（AQM0802A）で、RTCから読んだ日時を表示しています。どちらも5V版なので、Arduinoに直結できています。またI2Cのプルアップ抵抗は、ハードI2C側は6821内部の抵抗を、ソフトI2C側はArduino内部の抵抗を利用していますので、単純にセンサーをArduinoに接続するだけで済んでいます。

（左のセンサーは他の実験のもので無関係です。）

センサー部のアップ

6809/6802Dualボードに接続した場合の結果です。アセンブラによるプログラムでArduinoに指示を送り、ArduinoがRTCを読んで結果を送ってきています。（とりあえずの実験なので単純にデータを順に表示していますが、左から年月日と時分秒です。）

6809/6802Dualボードによる結果

続いて、FM-7でも同様な実験を行ってみました。

右に装着されているのが6821PIAボード

使用したのは、以前報告したブログ「FM-7/77用拡張PIAボードとP-ROMライタ」（2020年6月26日）で製作したP-ROMライタ用の6821PIAボードです。

FM-7用6821PIAボード

6809ボードで用いたアセンブラプログラムをサブルーチン化して、F-BASICのプログラムから呼び出す形で使用しています。F-BASICのプログラムはサブルーチンを呼び出すことと結果を表示するためだけに用いています。

FM-7による結果

（２）プログラム作成

プログラム作成上で私が引っかかった点を列挙します。

１．ソフトI2CではArduinoはマスターにしかなれず、スレーブにはなれない。

　→ 最初は6809側をソフトI2Cで、センサー側をハードI2Cでと考えていたのですが、結局、逆にせざるを得ませんでした。

２．RTC（ZS-042）の制御ICであるDS3231用のライブラリDS3231.ｈはI2Cのアドレスを決め打ちしておりソフトI2Cには対応していない（ようです）。

　→ ライブラリを使わずに直接DS3231のレジスタを操作することになりました。

３．Arduinoで標準のWire.hでの割り込み関数 Wire.onRequest(requestEvent); や Wire.onReceive(receiveEvent); を6809ボードからのアセンブラプログラムでどうしたら起動させることができるか。また、Wire.requestFrom(ID, no); は使えないが、その代わりにどのようにしたらリクエストできるのか。

　→ 6809側からArduinoに何かのデータを書き込むと onReceive関数が反応するので、この receiveEvent関数内で送られてきたデータを読み込んで（必要がないので）捨てる。6809側にデータを送り返す作業は onRequest関数で呼び出される requestEvent関数内で行うという形で通信することができました。（receiveEvent関数では6809側に送り返すことはできませんでした。）

参考までに6809側のプログラムのソースを示します。

  0001 * 0002 * SBC_I2C.CMD 0003 * 0004 * ARDUINO (UNO) READ/WRITE by I2C on 6809SBC 0005 * 0006 * 6821(PIA) Port A <--> ARDUINO (UNO) 0007 * 0008 * Port A: b0:SCL -- Arduino A5 0009 * b7:SDA -- A4 0010 * 0011 * write format: 0012 * command : S+ADR+cmd1+cmd2+...+lastcmd+P 0013 * data : S+ADR+dat1+dat2+...+lastdat+P 0014 * (S:start condition, ADR:slave adrs, P:stop condition) 0015 * 0016 * Original version '2021.08.21 0017 * Copyright by Y.Yamamoto 0018 * 0019 0020 * subroutine on 6809SBC 0021 F803 WARMS EQU $F803 0022 FAAA PSTRNG EQU $FAAA 0023 F000 GETCHR EQU $F000 0024 F002 PUTCHR EQU $F002 0025 FA92 OUT2HS EQU $FA92 0026 FAB2 PCRLF EQU $FAB2 0027 0028 F0DC PADAT EQU $F0DC 0029 F0DD PACTL EQU PADAT+1 0030 0031 0010 SADRW EQU $10 =$08<<1+0 <-- Arduino adr set to $08 0032 0011 SADRR EQU $11 =$08<<1+1 0033 0034 1000 ORG $1000 0035 0036 1000 20 0A START BRA MAIN 0037 1002 01 VN FCB 1 0038 1003 FF ODAT FCB $FF 0039 1004 00 WK FCB 00 0040 1005 FF RDDATE RMB 7 sec,min,hour,day,date,month,year 0041 0042 100C MAIN EQU * 0043 0044 *=====reset pia===== 0045 *port A,B:output, data $ff:out 0046 100C 4F CLRA 0047 100D B7 F0DD STA PACTL select ddra 0048 *for pia exist check 0049 1010 86 55 LDA #$55 test data 0050 1012 B7 F0DC STA PADAT 0051 1015 B6 F0DC LDA PADAT 0052 1018 81 55 CMPA #$55 0053 101A 27 09 BEQ PIAOK 0054 101C 8E 10A3 LDX #MERR 0055 101F BD FAAA JSR PSTRNG 0056 1022 7E F803 JMP WARMS 0057 * 0058 1025 86 FF PIAOK LDA #$FF 0059 1027 B7 F0DC STA PADAT set output mode 0060 102A 86 36 LDA #$36 0061 102C B7 F0DD STA PACTL select peripheral 0062 *out High = bus release (set input mode) 0063 102F 86 FF LDA #$FF 0064 1031 B7 1003 STA ODAT save out data 0065 1034 B7 F0DC STA PADAT 0066 0067 *start cond. (scl=H,sda=H->L) 0068 1037 17 00C7 LBSR SETDTL 0069 103A 17 0097 LBSR SETCKL 0070 0071 *send slave adr+W ($10) 0072 103D 86 10 LDA #SADRW 0073 103F 17 00DD LBSR WRDAT 0074 0075 *wait ACK 0076 1042 17 0111 LBSR WACK 0077 0078 *send 1 chr 0079 1045 86 00 LDA #$00 <------ test data 0080 1047 17 00D5 LBSR WRDAT 0081 0082 *wait ACK 0083 104A 17 0109 LBSR WACK 0084 0085 *restart cond. 0086 104D 17 0084 LBSR SETCKL 0087 * LBSR SETDTL 0088 1050 17 0090 LBSR SETCKH 0089 1053 17 00BA LBSR SETDTH 0090 0091 *start cond. 0092 1056 17 00A8 LBSR SETDTL 0093 1059 17 0078 LBSR SETCKL 0094 0095 *send slave adr+R ($11) 0096 105C 86 11 LDA #SADRR 0097 105E 17 00BE LBSR WRDAT 0098 0099 *wait ACK 0100 1061 17 00F2 LBSR WACK 0101 0102 *read data 0103 1064 8E 1005 LDX #RDDATE 0104 1067 C6 06 LDB #7-1 read data on reg 0-6 0105 1069 34 04 RDLOP PSHS B 0106 106B 17 00CC LBSR RDDAT 0107 106E 17 00F3 LBSR SACK 0108 1071 30 01 LEAX 1,X 0109 1073 35 04 PULS B 0110 1075 5A DECB 0111 1076 26 F1 BNE RDLOP 0112 1078 17 00BF LBSR RDDAT read last data 0113 0114 *set NACK 0115 107B 17 0092 LBSR SETDTH 0116 107E 8D 63 BSR SETCKH 0117 1080 8D 52 BSR SETCKL 0118 1082 17 007C LBSR SETDTL 0119 0120 *stop 0121 *scl=H,sda=L->H 0122 1085 8D 5C BSR SETCKH 0123 1087 17 0086 LBSR SETDTH 0124 0125 *===== data disp ===== 0126 * 0127 108A 8E 100B LDX #RDDATE+6 0128 108D C6 07 LDB #7 0129 108F C1 04 DSPLOP CMPB #4 skip day of week 0130 1091 27 05 BEQ DSP1 0131 1093 BD FA92 JSR OUT2HS 0132 1096 30 1F LEAX -1,X 0133 1098 30 1F DSP1 LEAX -1,X 0134 109A 5A DECB 0135 109B 26 F2 BNE DSPLOP 0136 0137 109D BD FAB2 JSR PCRLF 0138 10A0 7E F803 JMP WARMS 0139 0140 10A3 50 MERR FCC /PIA does not exist!/,$0D,$0A 0141 10B8 04 FCB 4 0142 *************************************** 0143 * 0144 *start condition (scl=H,sda=H->L) 0145 10B9 STTCND EQU * 0146 10B9 34 06 PSHS A,B 0147 10BB 17 0043 LBSR SETDTL 0148 10BE 17 0013 LBSR SETCKL 0149 *send slave adr+W ($7C) 0150 10C1 86 10 LDA #SADRW 0151 10C3 17 0059 LBSR WRDAT 0152 *wait ACK 0153 10C6 17 008D LBSR WACK 0154 10C9 35 86 PULS A,B,PC 0155 0156 *stop condition (scl=H,sda=L->H) 0157 10CB STPCND EQU * 0158 10CB 34 06 PSHS A,B 0159 *scl=H,sda=L->H 0160 10CD 8D 14 BSR SETCKH 0161 10CF 17 003E LBSR SETDTH 0162 10D2 35 86 PULS A,B,PC 0163 0164 *set scl low(out b0=0) 0165 10D4 SETCKL EQU * 0166 10D4 34 04 PSHS B 0167 10D6 F6 1003 LDB ODAT 0168 10D9 C4 FE ANDB #$FE b0=0 0169 10DB F7 F0DC STB PADAT 0170 10DE F7 1003 STB ODAT 0171 10E1 35 84 PULS B,PC 0172 0173 *set scl Hi-Z = bus release (set input mode) 0174 10E3 SETCKH EQU * 0175 10E3 34 04 PSHS B 0176 *clock stretch 0177 10E5 F6 1003 LDB ODAT 0178 10E8 CA 01 ORB #$01 0179 10EA F7 F0DC STB PADAT 0180 10ED 12 SHWAIT NOP 0181 10EE F6 F0DC LDB PADAT 0182 10F1 57 ASRB b0->C 0183 10F2 24 F9 BCC SHWAIT 0184 *set scl Hi-Z 0185 10F4 F6 1003 LDB ODAT 0186 10F7 CA 01 ORB #$01 b0=1 0187 10F9 F7 F0DC STB PADAT 0188 10FC F7 1003 STB ODAT 0189 10FF 35 84 PULS B,PC 0190 0191 *set sda low(out b7=0) 0192 1101 SETDTL EQU * 0193 1101 34 04 PSHS B 0194 1103 F6 1003 LDB ODAT 0195 1106 C4 7F ANDB #$7F b7=0 0196 1108 F7 F0DC STB PADAT 0197 110B F7 1003 STB ODAT 0198 110E 35 84 PULS B,PC 0199 0200 *set sda Hi-Z = bus release (set input mode) 0201 1110 SETDTH EQU * 0202 1110 34 04 PSHS B 0203 1112 F6 1003 LDB ODAT 0204 1115 CA 80 ORB #$80 b7=1 0205 1117 F7 F0DC STB PADAT 0206 111A F7 1003 STB ODAT 0207 111D 35 84 PULS B,PC 0208 0209 *write data or adr 0210 *A:data or adr 0211 111F WRDAT EQU * 0212 111F C6 08 LDB #8 0213 1121 8D B1 WLOP BSR SETCKL 0214 1123 34 04 PSHS B 0215 1125 48 ASLA b7->C 0216 1126 24 04 BCC WL1 0217 1128 8D E6 BSR SETDTH 0218 112A 20 02 BRA WL2 0219 112C 8D D3 WL1 BSR SETDTL 0220 112E 8D B3 WL2 BSR SETCKH 0221 1130 8D A2 BSR SETCKL 0222 1132 8D CD BSR SETDTL 0223 1134 35 04 PULS B 0224 1136 5A DECB 0225 1137 26 E8 BNE WLOP 0226 1139 39 RTS 0227 0228 *read data 0229 *bit7:input data 0230 *(X):data 0231 113A RDDAT EQU * 0232 113A 6F 84 CLR ,X 0233 113C C6 08 LDB #8 0234 113E 34 04 RLOP PSHS B 0235 1140 8D CE BSR SETDTH 0236 1142 8D 9F BSR SETCKH 0237 1144 B6 F0DC LDA PADAT read data 0238 1147 48 ASLA data->C,clk=L 0239 1148 69 84 ROL ,X C->wk 0240 114A 8D 88 BSR SETCKL 0241 114C 8D B3 BSR SETDTL 0242 114E 35 04 PULS B 0243 1150 5A DECB 0244 1151 26 EB BNE RLOP 0245 1153 8D BB BSR SETDTH sda release 0246 1155 39 RTS 0247 0248 *wait ACK 0249 *ACK:sda=L 0250 1156 WACK EQU * 0251 1156 8D 8B BSR SETCKH 0252 1158 F6 F0DC WALOP LDB PADAT 0253 115B 58 ASLB data->C 0254 115C 25 FA BCS WALOP 0255 115E 17 FF73 LBSR SETCKL 0256 1161 8D AD BSR SETDTH sda release 0257 1163 39 RTS 0258 0259 *set ACK 0260 1164 SACK EQU * 0261 1164 8D 9B BSR SETDTL 0262 1166 17 FF7A LBSR SETCKH 0263 1169 17 FF68 LBSR SETCKL 0264 116C 8D A2 BSR SETDTH sda release 0265 116E 39 RTS 0266 0267 **wait ACK 0268 **ACK:sda=L 0269 *WACK EQU * 0270 * BSR SETCKH 0271 *WALOP LDB PADAT 0272 * ASLB data->C 0273 * BCS WALOP 0274 * BSR SETCKL !important! 0275 * RTS 0276 0277 *wait us 0278 116F WAIT EQU * 0279 116F 17 0000 LBSR WAI1 0280 1172 17 0000 WAI1 LBSR WAI2 0281 1175 17 0000 WAI2 LBSR WAI3 0282 1178 17 0000 WAI3 LBSR WAI4 0283 117B 39 WAI4 RTS 0284 0285 *************************************** 0286 0287 END START 0 error(s), 0 warning(s) is detected. Label address DSP1 1098 DSPLOP 108F GETCHR F000 MAIN 100C MERR 10A3 ODAT 1003 OUT2HS FA92 PACTL F0DD PADAT F0DC PCRLF FAB2 PIAOK 1025 PSTRNG FAAA PUTCHR F002 RDDAT 113A RDDATE 1005 RDLOP 1069 RLOP 113E SACK 1164 SADRR 0011 SADRW 0010 SETCKH 10E3 SETCKL 10D4 SETDTH 1110 SETDTL 1101 SHWAIT 10ED START 1000 STPCND 10CB STTCND 10B9 VN 1002 WACK 1156 WAI1 1172 WAI2 1175 WAI3 1178 WAI4 117B WAIT 116F WALOP 1158 WARMS F803 WK 1004 WL1 112C WL2 112E WLOP 1121 WRDAT 111F

以上、あちこち引っかかりながらも何とか目的を達することができましたが、次に何とかしたいと考えているのは、Windows側からUSBを通してArduinoにデータを送り、それをさらに6809/6802DualボードやFM-7に送ることです。

とりあえず、現在の状態でのプログラム（6809側のSBC_I2C.txtとそのバイナリ、Arduino側のsbc_i2c.ino、FM-7用のFBI2C、FBI2CSUBとその保存形式のFBI2CSUB2の６本）をOneDriveに上げておきます。

PIAのみでRTCからの時刻の読み書きができました

PIAに接続したRTCから時刻を読み書きするアセンブラのプログラムが完成

前回（10月27日）はRTCモジュールから時刻を読み込むまででしたが、時刻の書き込みもできるようになりました。
読み込み・書き込みプログラムはそれぞれRTC_RD.CMD、RTC_WR.CMDですが、読み込みプログラムに、FLEX9の起動時に時刻をRTCモジュールから読み込んでFLEX9の日付を設定する機能を追加したSETDATE.CMDを用意しました。

RTC_RD.CMDとRTC_WR.CMDはFLEX9上のコマンドとして使用します。

FLEX9システムに組み込んで使用する

SETDATE.CMDはFLEX9の起動時に自動的に実行されるように、STARTUP.TXTに書き込んでおいて使用しますが、FLEX9の起動時にデフォルトで実行される日付入力ルーチンが不要になりますので、FLEX9のシステムを一箇所変更します。

FLEX9システムをTrk01,Sct01から保存した場合、初期化ルーチンはSct08にあります。
そのうちの日付入力ルーチンはオフセット$76からのBD,CA,AC (JSR $CAAC) ですので、このBDを39 (RTS)に変更します。

初期化ルーチン（変更前）

初期化ルーチン（変更後）

これによって、起動時に日付を問い合わせてくることは無くなり、代わりに、STARTUP.TXTに書き込んだSETDATE.CMDがRTCモジュールから取得した日付を設定してくれることになります。

その様子を下図に示します。

起動画面（従来のもの）

今までは、起動時に日付を「月、日、年」の順に入力する必要がありました。
（FLEX9では時刻は管理していませんので、年月日のみです。）
それに対して、SETDATE.CMDを組み込むと、

起動画面（RTCモジュールから読み込み）

日付を問い合わせてくることなく、RTCモジュールから取得した日付と時刻を表示してそのままコマンド入力待ちになります。DATEコマンドを入力してみると、確かに日付が設定されていることが分かります。
なお、RTCモジュールが無い場合には、デフォルトの日付入力ルーチンが呼び出されて手動で日付を入力することになります。

起動画面（RTCモジュールが無い場合）

作成したRTC_RD.CMD, RTC_WR.CMD, SETDATE.CMDのソースをOneDriveに上げておきます。
入出力ルーチンなど一部にFLEX9のシステムルーチンを使用していますが、I2C通信部分は一般的な6809のアセンブラですので、I2C機能を持たないマイコンで、しかもアセンブラでI2C通信をしたいという場合の参考になれば嬉しいです。
（I2Cの解説も、DS3231のマニュアルも、もう少し分かりやすく書いてもらえればこんなに苦労しなくても済んだかもしれないのに．．．愚痴でした。）

アセンブラでのPIAとRTCの間のI2C通信に成功しました

アセンブラでPIAを経由してRTCの時刻の読み出しができました

使用したRTCモジュールはアマゾンで入手したHiLetgoのZS-042です。このモジュールにはDS3231というチップが使われており、I2C通信で時刻の設定や読み出しを行うようになっています。
I2C通信については、名前を知っているだけで具体的なことは全く知らなかったのですが、FLEXの起動時の日付の入力が煩わしいので、RTCからの自動読み込みに挑戦することにしました。

しかし、ネット上の情報は多くがArduinoとの接続の場合で、しかもWireライブラリを使うものがほとんどで、私もRTCモジュールが動作するかどうかをArduinoで確認しましたが、30分もあればできるという簡便さは誠にありがたいのですが（ライブラリを作成してくれた方には感謝です...）、6809のアセンブラでI2C通信プログラムを書きたい場合には全く役に立ちません。

また、PICやAVRなどのマイコンのアセンブラでI2C通信をしているものも幾つか見つけましたが、これらもマイコン自身にI2C通信機能を備えたものを使用している場合がほとんどで、これも役には立ちません。また、I2C通信機能を持たないPICやAVRでのケースもありましたが、これらのマイコンはポートのビット処理命令を持っているので、ビット処理命令を持たない6809ではプログラムの参考にはあまりなりませんでした。

ということで、結局、I2C通信の解説とDS3231のデータシートを読みながら、自力でプログラムを組むことになりました。

6821とRTC間の接続

6821とRTC間は下図のように配線しました。
図中のプルアップ抵抗はPortAの内蔵抵抗で代用しています。
6821のPortAはオープンドレインで、しかも5kΩの抵抗でプルアップされていますので、I2C通信に適しているということと、入出力の切り替えが不要で、出力に設定したままで入力も可能（但し、予めHを出力しておく必要あり）なので、プログラムが書きやすいと考えました。

RTC配線図

ロジアナを所有していないので、デジタルオシロで波形を見ながら試行錯誤を続けましたが、手順の最初のスレーブアドレスの書き込みからして成功しているのかどうかも分からず、全くACKが返ってこない状態が続き、間にPICでも挟まないとダメかとあきらめかけたこともありました。

最終的には、SDA信号は、Lowは0を出力するのに対して、Highは1を出力するのではなく開放、つまりHi-Zにするのだということに気づき、それに対応するように書き直すことで、ようやく読み込みができるようになりました。

読み出しに成功

下図で表示されたデータは、RTCの最初の7レジスタを読んだもので、順に、秒、分、時、曜日、日、月、年を表しています。

RTCから日付と時刻を読み取り

現段階では、ようやく読み取りができたというところまでですが、あとは書き込みルーチンを作成し、それを常駐プログラムの形式にして、FLEXの初期化ルーチン中の日付入力ルーチンと置き換えれば完成です。
（完成しましたらプログラムは公開します。）

[11月4日 追加] 完成したプログラムは11月3日のブログで公開しています。