電子少年 た~さまの自叙伝・第10回 ~ついに16ビットマイクロプロセッサ!~

時々ネタ切れの時に日記に登場する『自叙伝』シリーズ。最近の日記では登場する機会が少ない電子工作ネタなのですが、私、た~さまの電子工作人間へ至るお話しなのです。
前回からだいぶ間が開いてしまったのですが、話はしっかりと続いていますよ。

https://…/2010/02/23/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第1回 ~小学生高学年の出会い~
https://…/2010/09/11/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第2回 ~一つ知れば十の疑問~
https://…/2010/09/14/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第3回 ~私にでもできるのでは(?)(?)~
https://…/2010/10/19/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第4回 ~趣味はマイクロプロセッサ!(?)~
https://…/2010/12/27/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第5回 ~ついに動いた!自分設計のワンボードマイコン~
https://…/2011/01/05/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第6回 ~高校での友人~
https://…/2011/01/20/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第7回 ~コピープロテクトって面白い!~
https://…/2011/03/15/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第8回 ~時代は16ビット~
https://…/2011/03/24/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第9回 ~もう一度挑戦!16bitワンボードマイコン~
https://…/2011/02/07/ 電子少年 た~さまの自叙伝番外編#1 ~アセンブラに限界を感じる~
https://…/2011/03/04/ 電子少年 た~さまの自叙伝番外編#2 ~懐かしいフロッピーディスク~

8ビット・マイクロプロセッサZ80を見た時もそうでしたが、なんとしても16ビットのコイツを自分の手で操ってみたい・・・・そんな衝動が抑えられなかった16ビット・マイクロプロセッサMC68000。このプロセッサ単品が秋葉原にて数千円で買える時代になっていたのです。今思えば私って本当に良いタイミングにプロセッサにめぐり合えたんだと思います。


さて前回、自作の16ビットマイクロプロセッサボードの製作を始めました。回路設計が終り、今度はプリント板設計。
いままでのレタリング作戦とは違い、PC画面上でドローイングツールを活用してアートワークを作成。ちょっと作成しては紙に打ち出して配線チェックと実寸で製作可能かチェック。(線が細すぎたり、間隔が狭すぎると焼き付けできない!)


そんなこんなでアートワークが完成し、OHPフィルムに印刷

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・アートワーク(部品面)  当時のOHPフィルムが残っていないので紙印刷のヤツです。

ピン間1本しか引けない精度は相変わらずだけれども、各ICの間隔もギリギリまで詰めて、(本人比)高密度配線

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・(本人比)高密度配線

う~ん、うっとり綺麗~! 美しい~!


インクだと光を遮る性能があまり良くないので、それを光を良く反射するフィルムに転写
これで感光基板を作る準備が整いました。

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・【イメージ】バキュームクランプでアートワーク転写 ・【イメージ】エッチング(金属腐蝕)処理

ココから先、基板にアートワークを露光転写現像エッチング処理ドリル穴空けフラックス塗布部品の半田付けと続きますが、悲しいかなデジカメなんて無い時代! 作業途中の写真はありません
でも、おそらくこの大きな基板を確実に露光・現像するために、紫外線を照射するロボライトやアートワークフィルムを密着固定するバキュームクランプなどを買い揃えたんだろうと思います。


さて、プリント基板作成中の写真は無いので、一気に話は飛んで、完成したのがコチラ

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・自作した16ビットマイクロプロセッサボード かっちょえぇ~~~~と当時は一人狂喜していました。

相変わらず一発で完成するわけも無く、イロイロと配線を訂正するための配線(青いワイヤ線)が涙ぐましい・・・・。よくこんなのデバックしていたなぁ。


整然と並ぶICたち。一際大きいのは16ビットマイクロプロセッサ・MC68000。巨大な64ピンDIP(デュアル・インライン・パッケージ)が目を引きますが、その周りに配置した沢山のゲートICの綺麗さ、とにかくステキ~

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・MC68HC000P16 DIPパッケージの限界 ピン幅2.54mmピッチ 64ピン  ピンボケはお許しください。

このボードで動かすプログラムはパーソナルワークステーション・X68000上のアセンブラで開発し、偶数/奇数アドレス別々のROMに焼き込み、そして実行! もちろん開発したプログラムを奇数偶数に分けてインテルHEXフォーマットにする処理とか、いろいろ手作りした上で。
出力ポート経由で接続した小さな小さな液晶表示器に実行結果が表示されます。オマケ程度の小さなキーボード(電話用のだけど。)も接続して入力も受け付けできます。

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・デバック用に接続した入力キーと出力LCD。そして汚い配線群

毎回毎回ROMにプログラム焼いてデバックしていると時間ばかりかかってやっていられないので、モニタプログラムを作りました。
さらにX68000のプリンタポートと直結するパラレル入力ボードも急遽製作して、プログラムコードを直接送り込めるようになり、一気に効率アップ!

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・た~さま謹製 16bitマイクロプロセッサボード・ファミリ

自由自在のコードを、全て(←厳密にはチップは買い物だが・・・・)を自分で作ったマイコン上で動かすことができます



インターネットは無い時代なので全部本で調べて、カットアンドトライ。動かない電子回路を目の前にいろいろ推論して切り分けして追求して修正して・・・・


ここでの経験は間違いなく今の仕事に生きていますね~


その後もMC68000プロセッサ・ファミリはそのスッキリした設計思想をもとに発展し、そして次世代・真の32ビットプロセッサMC68020では仮想記憶(MMU)のサポートとかどんどん面白いことになっていき・・・・

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・MC68000、MC68020、MC68030、MC68040のプロセッサ・マニュアル

常にマニュアルを入手しては熟読、驚き、感動し、そして脳内で回路設計。


そう、もうこの時代になってくると素人の電子工作レベルでは手が出せなくなってきたのです。
16ビットプロセッサMC68000でも、データ関係16ピン、アドレス関係24ピン、その他制御等々で64ピンDIPだったのですが、32ビットプロセッサになると軽く100ピン越え!

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・MC68000、MC68030、Pentiumのサイズ ピン数が増えたのにそれほど大きくなっていないでしょう・・・・ということは!(?)

そう、チップから出ているピンが高密度になってしまったのです。今までのピン幅2.54mmでも素人工作では寸法誤差が大きくてなんとかギリギリ製作出来ていたのですが・・・・


シュリンクDIP(ICのピン幅が今までの2.54mmの半分の1.27mmピッチ)だったり、最近のプロセッサでよく見かける四角いPGA型(ピン・グリッド・アレイ)に!

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・MC68EC030のパッケージの裏側 ピンがキョキニョキ~

裏からみると信号ピンがニョキニョキと生えていて、もう素人基板配線では内側のピンの信号を取り出せないんです!
オマケに動作クロックも速くなり、ノイズに対する要求も厳しくなり、両面基板ではダメ3層基板とか4層基板が求められるのです。


32ピットプロセッサボードは自作しようという気も起きませんでした。もう物理的にムリっっ!
ねっ、私ってちょうど良い世代にめぐり合えたんだと思います。後ちょっと生まれるのが遅かったら、いきなり時代は32ビットで、8ビットマイクロプロセッサに興味すら抱かなかったと思います。

こんなディープな話、実世界だと酔っ払った時で、かつ周りが理系男子で囲まれている時で、かつ気が向いたときしかしないんです。
そう、間違いなくドン引きされる・・・・。今ほどPCが市民権が無い時代なんて、こんな話はスーパーオタクの範疇に括られてしまっていたので、そう簡単にこんな話はできません!(爆)

つづく。

 このシリーズの日記で登場する出来事はすべて事実なのですが、時系列の検証がいい加減です。その辺りは目をつぶってお楽しみくださいませ。
https://…/2014/05/16/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第11回 ~愛機X1の拡張ボード製作~