TK-80 (Training Kit μCOM80) とは、日本電気 (NEC) の半導体事業部が1976年に販売した、マイクロコンピュータ(マイコン)システム開発のためのトレーニングキットである。
目次
1 概要
2 トレーニングキット/エバリュエーションキット
3 システムの構成
3.1 プロセッサ
3.2 ROM
3.3 RAM
3.4 I/Oポート
3.5 LEDディスプレイ
3.6 シングルステップ実行
4 モニタプログラム
5 拡張性
6 シリーズ商品
7 TK-80 Basic StationとCOMPO-BS
8 参考資料
9 外部リンク
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TK-80は、NEC製のμCOM80ファミリーを使いこなすためのトレーニングキットとして発売されたワンボードマイコンキットである。
TK-80の特徴は、データの入出力のために、ほかの機器を必要としなかったことである。当時の他社(インテルやモトローラなど)のトレーニングキットの多くは、データ入出力を行うために、シリアル通信機能を備えた端末装置(テレタイプやVDT装置など)を接続する必要があった。それに対し、TK-80は16進入力キーパッドと8桁の7セグメントLEDを基板上に備えており、端末装置なしでシステム使うことができたのである。
高価な端末装置を必要としないという点が、当時のアマチュアの目に留まり、TK-80は本来の意図とは異なり、相当数がコンピュータマニアに購入されることになった。このことが、当時、ちょっとしたブーム(マイコンブーム)となり、その後の8ビットパソコン(国産では、NECのPC-8000シリーズ、日立のベーシックマスター、シャープのMZシリーズなど)に続いていくことになった。
初期のマイクロプロセッサは、電卓などのアプリケーションを意図していた。その後、マイクロプロセッサの能力の向上により、電卓とは別のアプリケーションも想定されるようになった。従来、ワイヤードロジック回路、リレー回路、アナログ回路、機械機構などで実現されていた複雑な動作を行う機器を、ソフトウェア制御化し、機器のコストダウン、小型化を図ろうとしたのである。
マイクロプロセッサを使ったソフトウェア制御を行うためには、機器を設計する技術者が、それまでの回路設計などの技術とは別に、ソフトウェア開発技術を習得する必要がある。そのため、マイクロプロセッサを製造、販売する会社は、技術者がマイクロプロセッサのハードウェア、ソフトウェア技術を習得するための教材として、トレーニングキット、あるいはエバリュエーションキット(評価用キット)を提供するようになった。
この種のキットは、CPU、ROM、RAM、I/Oチップなどの構成部品を1枚の基板上に実装し、最小構成のマイクロプロセッサシステムを構成していた(このような構造から、ワンボードマイコンと呼ばれた)。通常、ROMにはモニタ/デバッグプログラムが置かれていたが、ユーザーが自分用のプログラムに置き換えて各種の実験を行ったり、あるいはそのままそのボードを制御用部品として製品に組み込むこともできた。
最初に発売されたTK-80と、その後廉価版として販売されたTK-80Eでは、一部の使用部品が変更されているが、ここでは初代のTK-80を中心に説明する。
TK-80は、プロセッサ、モニタプログラムを収めたROM、RAM、DMAにより表示される8桁の7セグメントLED、プログラマブルパラレルポートから構成されている。
TK-80は、インテルの8080A互換のNEC製マイクロプロセッサμPD8080Aを、CPUとして使用している。
μPD8080Aは8080Aとは完全互換ではなかった。10進加算後のBCD補正を行うDAA命令が、インテル製のチップは加算後の補正しかできなかったのに対し、NEC製は、減算後の補正も行えたのである。NEC製チップは、加減算のBCD補正を行うために、直前に行ったのが加算であるか減算であるかを記憶するフラグを、PSW(フラグレジスタ)中に追加した。
プログラムを作る立場からすれば、NECによる拡張は便利なものだったのであるが、オリジナルの8080Aとの命令の動作の違い、フラグの構成の違いなどの問題があり、後から販売されたTK-80Eでは、BCD演算処理がインテルのオリジナルと同じになっているμPD8080AFCに変更された。
8080プロセッサは、TTLレベルではない2相クロックを必要とする。また周辺回路を制御するための信号(メモリ-I/Oアクセスの識別、リード/ライトの識別など)の信号は、特定のタイミングでデータバスに出力されるという構成であったため、そのままでは簡単に周辺チップを接続することができなかった。インテル製の8080Aファミリでは、クロックジェネレータ8224、システムコントローラ8228というチップが用意されており、8080Aとあわせて3チップで、プロセッサユニットとして機能するという設計だった。
NEC製のμCOM-80ファミリも同じ構成で、CPUがμPD8080AD、クロックジェネレータμPB8224、システムコントローラがμPD8228Dという構成である。
基板には256バイトROMを4個装着することができる。キットでは、このうち3個にμPD454Dを装着し、モニタプログラムが実行されるようになっている。μPD454Dは、専用のROMライターを使ってデータの書き込み、電気的なデータ消去を行えるEE-PROMである。
EE-PROMを使ったのは、組み込み機器の実験などのために、ユーザーがデータを書き換えて使えるようにするためだったと思われるが、アマチュアへの販売量が増えたために販売された後継の廉価版のTK-80Eでは、マスクROMのμPD464に変更された。
ROMは、8080のアドレス空間の0000Hから03FFHの1Kバイトである。TK-80/TK-80Eとも、通常の状態では、スロットの空きが1つあるので、自分でROMチップを用意し、プログラムやデータを置くことができる。つまり、モニタプログラムは0000Hから02FFHの768バイトで、0300Hから03FFHはユーザー用領域となる。
基板には256バイト(8ビット×256)のS-RAMを最大8個装着できる。TK-80では、バッテリーバックアップ可能なμPD5101Eというバッテリーバックアップ可能なC-MOSチップを使っていた。μPD5101Eは、3Vのスタンバイ電圧でデータを保持できるため、TK-80の基板に外部の3V電源(単三電池2本)を接続し、さらにスイッチで主電源のVccからバックアップのVccに切り替えられるようになっていた。