TD4の命令を実行できる自作CPU「Kageki」とロジックICの74HC595を用いてLEDの点灯位置を動かしてみた。
74HC595
74HC595はロジックICの一つで、シフトレジスタとDフリップフロップが組み合わさっている。
以下の図のように、データ入力SIとクロック入力SCKを用いてシフトレジスタに値を送り込み、クロック入力RCKを用いて送り込んだ値を一斉に出力ピンQA～QHに反映できるようになっている。
また、シフトレジスタの値を直接出力するQH'を次段のSIに接続することで、複数の74HC595を数珠つなぎにして利用できる。
なお、他にシフトレジスタをゼロクリアする入力や、出力ピンをハイインピーダンスにする入力があるが、今回は扱わないので省略した。
74HC595を用いたLED点灯回路
74HC595のQA～QHの出力ピンをそれぞれ抵抗を経由してLEDに接続した、以下のような回路を作成した。
LEDは、左から順にQA～QHに対応する。
さらに、この回路では、電源および74HC595の各入力をKagekiの出力ポートに直結できるようにしてある。
74HC595の入力~GはLOW固定、~SCLRはHIGH固定とした。出力QH'は接続しない。
| 設計表面 | 設計裏面 |
|---|---|
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| 実物表面 | 実物裏面 |
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なお、今回の基板およびLEDは以下のものを用いた。
- ユニバーサル基板 片面 72x47 LUPCB-7247S Linkman製｜電子部品・半導体通販のマルツ
- LED(赤、5mm、カラーレンズ) 503VD2E-1B Linkman製｜電子部品・半導体通販のマルツ
ピンの配置が異なるが、以下のモジュールも同様に利用可能であると推測できる。(未確認)
プログラム
位置 機械語 アセンブリ言語
--------------------------------
0 00001000 FIRST: ADD A, 1000
1 11100101 JNC ONE
2 00001000 ADD A, 1000
3 00000001 DLOOP: ADD A, 0001
4 11101001 JNC ZERO
5 10110001 ONE: OUT 0001
6 10110101 OUT 0101
7 00110111 MOV A, 0111
8 11111010 JMP DOWN
9 10110100 ZERO: OUT 0100
A 10110000 DOWN: OUT 0000
B 01010010 ADD B, 0010
C 11100011 JNC DLOOP
D 10110010 OUT 0010
E 10110000 OUT 0000
F 11110000 JMP FIRST
Aレジスタを点灯させる位置、Bレジスタを送信するビットの位置として用いる。
0～1番地で、Aレジスタの値を確認し、1000未満 (この先8ビット分キャリーが出ない) の場合は強制的に次のビットは「1」を送信するようにする。(全部消灯という状態を作らせない)
2番地で、確認のための加算を打ち消している。
3～4番地で、Aレジスタに 0001 を加算し、次のビットを「1」にするべきかの判定をしている。
5～8番地で、シフトレジスタに「1」を送信し、Aレジスタに 0111 を格納している。(次に「1」を送信するのは9ビット後)
9～A番地で、シフトレジスタに「0」を送信している。
B～C番地で、送信したビットの位置を管理している。
D～F番地で、8ビット送信したので出力ピンを更新する信号を送り、次の8ビット以内にも「1」を送信できるようにする処理に進んでいる。
実行結果
出力ポートの各ビットを74HC595に以下のように接続して実行する。
| Kageki | 74HC595 |
|---|---|
| 0 | SI |
| 1 | RCK |
| 2 | SCK |
| 3 | - |
| GND | GND |
| VCC | VCC |
以下のように、LEDの点灯位置が移動していく様子を確認できた。