前のLessonでは，MPU 8085の周辺回路であるIntel 8155のRAMとI/Oポートとレジスターについて学習しました．ここでは，8155の残りの機能，タイマーの使い方について学習します．このキットでは，MPU使ってタイマーを制御する前に，人間がスイッチによりタイマーを制御し，その動作を確認することになっています．前の Lesson の学習と同じような経験をします．

タイマーの詳細についてもデータシートがかなり参考になるので，一読を勧めます．8155のブロックダイアグラムとピン番号は，次の図の通りです．


8155 ブロックダイアグラム	8155 ピン配置

タイマー

動作

8115のタイマーは，14ビットのダウンカウンターで，クロック毎にカウンターの値をひとつ減らします．クロック信号は8155のTIMER INから入れて，カウンターの設定に従いTIMER OUTから信号が出力されます．カウントするクロックの回数と出力する信号は，レジスターに値を書き込むことにより設定します．

設定できるカウンターの範囲は，2H(00000000000010)～3FFFH(11111111111111)です．0Hと1Hは設定できず，丁度14ビット幅です．これを2バイト(16ビット)を用いて設定します．16ビットのうち14ビットがカウンターの設定で，残りの2ビットが次に述べるTIMER OUTの出力方法を決めます．

出力する信号は，レジスターの2ビットのM₁とM₀により，下図のようになります．カウントするクロックの回数を含め，レジスターの設定方法は次の「使い方」を見てください．

TIMER OUTのタイムチャート．カウンターの値を6と設定した場合．

8155のTIMER OUT
M₂	M₁	TIMER OUT
0	0	カウンターの残りの半分で Low になる．ひとつパルスが出す．
0	1	カウンターの残りの半分で Low になる．連続的に矩形波を出す．
1	0	カウンターの最後のクロックで Low になる．ひとつパルスが出す．
1	1	カウンターの最後のクロックで Low になる．連続的に矩形波を出す．

使い方

8155には，6つのレジスターがあります．そのレジスターのアドレスと役割は次の通りです．アドレスの'x'は，0でも1でも良いことを示す，いわゆる"don't care"のこと．タイマーの設定のためには，xxxxx000とxxxxx100，xxxxx101を使います．

8155のレジスター
アドレス	レジスター名	機能	bit
xxxxx000	コマンド/ステータスレジスター	8155の外部ポートとタイマーの設定を行う． 8511の状態を表す．	8
xxxxx001	PAレジスター	Aポートとのデータの受け渡しに使う．	8
xxxxx010	PBレジスター	Bポートとのデータの受け渡しに使う．	8
xxxxx011	PCレジスター	Cポートとのデータの受け渡しに使う．	6
xxxxx100	カウンター長レジスター	カウンターの下位ビットの設定に使う．	8
xxxxx101	カウンター長レジスター	タイマーのモードとカウンターの上位ビットの設定に使う．	8

カウンター長レジスターの各ビットの内容

8155のタイマーの機能を使えるようにするためには，次の手順を踏む必要があります．

CE を Low にする．これにより，このICが動作状態になります．
IO/Mを High にする．これにより，アドレスバスとデータバスが，I/Oポートやタイマーに接続されます．

これらのレジスターへの書き込み/読み込みの手順は，RAMやI/Oポートの場合と全く同じようにします．

AD₀～AD₇にレジスターのアドレスを設定します．
ALEを一度，High にします．この立ち下がりのエッジでアドレスを読み込みます．これにより，操作対象のレジスターが決まります．
次のようにすることにより，書き込み/読み込みの動作を行います．

書き込み書き込むデータをAD₀～AD₇を設定した後，WRを Low にする．
読み込み RDを Low にすると，AD₀～AD₇にデータが出力される．

コマンド/ステータスレジスター

コマンド/ステータスレジスター(command/status register)は，書き込みに時(WRがLow)にはコマンドを書き込み，読み込み時(RDがLow)にはステータスを読み込みます．前者をコマンドレジスターと呼び，8155へ命令を与えます．後者をステータスレジスターと呼び，8511の状態を知ることができます．

コマンドレジスターこの Lesson で学ぶタイマーの設定は，コマンドレジスターより決めます．コマンドレジスターに書き込む各ビットは次の通りです．表中の TC は Terminal Count の略で，カウントの終端のことです．

8155のコマンドレジスター
ビット	名称	機能
第7, 6ビット	TM₂,TM₁	00:タイマー動作に影響なし	01:タイマーを停止
		10:TCに達すると停止
		11:タイマー停止中モードとCNTをロードして，スタート. タイマー動作中 TC到達後にモードとCNTをロードして，再スタート
第5ビット	IEB	0:ポートBの割り込みを禁止	1:ポートBの割り込みを許可
第4ビット	IEA	0:ポートAの割り込みを禁止	1:ポートAの割り込みを許可
第3, 2ビット	PC₂, PC₁	00:prot C は入力	11:prot C は出力
		01:prot C は出力とPAをハンドシェーク付きIO
		11:PAとPBをハンドシェーク付きIO
第1ビット	PB	0:prot B は入力	1:prot B は出力
第0ビット	PA	0:prot A は入力	1:prot A は出力

ステータスレジスターステータスレジスターを読み込むと，8155の状態を知ることができます．ステータスレジスターが表す各ビットの内容は次のようになっています．

8155のステータスレジスター
ビット	名称	機能
第7ビット		未使用
第6ビット	Timer	TCに達したときに High.リセットは，ステータスレジスターの読み込み，あるいはRESTをHigh.
第5ビット	INTE B	ポートB割り込み許可 1:許可 0:禁止
第4ビット	B BF	ポートBバッファフル 1:フル 0:空
第3ビット	INTR B	ポートB割り込み要求 1:あり 0:なし
第2ビット	INTE A	ポートA割り込み許可 1:許可 0:禁止
第1ビット	A BF	ポートAバッファフル 1:フル 0:空
第0ビット	INTR A	ポートA割り込み要求 1:あり 0:なし

ASSEMBLY INSTRUCTIONS

とくに難しい半田付けはなく，マニュアルの通りにすれば，この Lesson の回路は完成します．

CIRCUIT DESCRIPTION

8155と2つの7セグとの接続は，下の図のようになっています．PORT B の出力が7セグのLEDに適当なドライバー回路を通してつながっているのは，I/Oポートの学習の回路と同じです． 7セグの点灯/消灯は，TIMER OUT の出力で決まります．二つの7セグ(ISPLAY 1 と 2) はTIMER OUTが H(1)になるとDISPLAY 1 が，反対に L(0)になると DISPLAY 2 が点灯します．

8155と7セグの接続回路

マニュアルには，スイッチのチャタリング(switch bounce)防止のためのフリップフロップのことが書いてあったが，ここでは省略．

TEST PROCEDURE

出来上がった回路は，次のようにして動作を確認し，8155のタイマーの動作内容を理解します．

準備

電源を ON する．
RSボタンを押して，8155を初期化する．
TIMスイッチを off にする．これで，TIMER IN が L になる．
EN RAMをONにする．これで，8155のCEがLになり，8155を動作状態にできる．
IO/MをHにする．これで，8155のアドレスデータバスがIOポート・タイマーになる．

コマンドレジスターの設定

アドレスの設定で，データスイッチを 0000 0000 にする．これで，AD₀～AD₇がすべてLになる．そして，ALEボタンを押す．これで，8155のアドレスが 0000 0000 が指定され，コマンド/ステータスレジスターの読み書きが可能となる．
次にコマンドレジスターに書き込みを行う．データスイッチを 0100 0010 にする．
- 01:タイマーを停止
- 0:ポートBの割り込みを禁止
- 0:ポートAの割り込みを禁止
- 00:prot C は入力
- 1:prot B は出力
- 0:prot A は入力
そして，WRボタンを押す．これで，コマンドレジスターに書き込みが完了．すると，DSP1のすべてのLEDが点灯する．ポートはすべて0(初期値)となっており，TIMER OUTは1が出力されているからです．

カウンターの下位8ビットを設定する．下位8ビットは0000 0110とする．これは，10進数で 6．

アドレスを入力する．データスイッチを0000 0100にし，ALEスイッチを押す．
カウンターの下位8ビットを入力する．データスイッチを0000 0110にし，WRボタンを押す．

タイマーのモードとカウンター上位6ビットを設定する.モードは，M₂は0，M₁は1で，上位6ビットはすべて0とする．

アドレスを入力する．データスイッチを0000 0101にし，ALEスイッチを押す．
タイマーのモードとカウンターの上位6ビットを入力する．データスイッチを0100 0000にし，WRボタンを押す．

タイマーのカウントをスタート

コマンドレジスターのアドレスを指定する．データスイッチを 0000 0000 にし，ALEボタンを押す．
次にコマンドレジスターに書き込みを行う．データスイッチを 1100 0010 にする．
- 11:モードとカウント数をロードして，スタート.
- 0:ポートBの割り込みを禁止
- 0:ポートAの割り込みを禁止
- 00:prot C は入力
- 1:prot B は出力
- 0:prot A は入力
そして，WRボタンを押す．

TIMスイッチをアップ/ダウンを繰り返すことにより，TIMER IN にクロック信号を手動で送る．アップ/ダウンにより，タイマー内部のカウントが 6 → 5 → 4 → 3 → 2 → 1 → 6 → 5 → 4 → 3 → 2 → 1 → 6 → 5 と変化する．カウンターが3と6になったときに，7セグの表示がDSP1とDSP2で入れ替わる．このとき，TIMER OUTの出力が変わるからです．

これでテストは終わりです．カウンターのモードを変えて，いろいろ試すとその動作が理解できるでしょう．

FUNCTIONAL TESTの様子

参考文献・WEBサイトなど

データシート「8155(H)/8156(H)」
半導体コレクション展示会場の8155, 8156のページ