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# Emulated external I/O device specification
## Port (English)
| Port | Direction | Function | Value |
| ---- | --------- | ------------------------------------- | ------------------------------------ |
| 0x00 | IN | Input single character from Console | Input character |
| 0x00 | OUT | Undefined | |
| 0x01 | IN | Get Console Input Buffer status | Unread characters count in Buffer |
| 0x01 | OUT | Undefined | |
| 0x02 | IN | Get Console Input Buffer size | Buffer size |
| 0x02 | OUT | Flush Console Input Buffer | |
| 0x03 | IN | Get Console input interrupt level | Interrupt level |
| 0x03 | OUT | Set Console input interrupt level | 0-127: Mode2 INT level<br>Other: No interrupt |
| 0x04 | IN | Undefined | |
| 0x04 | OUT | Undefined | |
| 0x05 | IN | Undefined | |
| 0x05 | OUT | Output single character to Console | Output character |
| 0x06 | IN | Get Console Output Buffer status | Remaining character count in Buffer |
| 0x06 | OUT | Undefined | |
| 0x07 | IN | Get Console output Buffer size | Buffer size |
| 0x07 | OUT | Flush Console Output Buffer | |
| 0x08 | IN | Get Console Output interrupt level | Interrupt level |
| 0x08 | OUT | Set Console Output interrupt level | 0-127: Mode2 INT level<br>Other: No interrupt |
| 0x09 | IN | Undefined | |
| 0x09 | OUT | Undefined | |
| 0x0a | IN | Get selected DISK | Currently selected DISK number |
| 0x0a | OUT | Get Selected DISK status | 0: Success / 1: Error |
| 0x0b | IN | Get DISK WRITE Position | Physical WRITE position and reset sequencer |
| 0x0b | OUT | Set DISK WRITE Position | Physical WRITE position |
| 0x0c | IN | Get DISK WRITE Buffer address | Buffer address and reset sequencer |
| 0x0c | OUT | Set DISK WRITE Buffer address | Buffer address |
| 0x0d | IN | Get DISK WRITE Buffer length | Data length and reset sequencer |
| 0x0d | OUT | Set DISK WRITE Buffer length | Data length |
| 0x0e | IN | Get DISK WRITE status | Bit 0: Completed(0) / Writing(1)<br>Bit 1: Success(0) / Error(1) |
| 0x0e | OUT | Execute DISK WRITE | |
| 0x0f | IN | Get DISK WRITE interrupt level | Interrupt level |
| 0x0f | OUT | Set DISK WRITE interrupt level | 0-127: Mode2 INT level<br>Other: No interrupt |
| 0x10 | IN | Get DISK WRITE Position | Physical READ position and reset sequencer |
| 0x10 | OUT | Set DISK WRITE Position | Physical READ position |
| 0x11 | IN | Get DISK READ Buffer address | Buffer addreess and reset sequencer |
| 0x11 | OUT | Set DISK READ Buffer address | Buffer addreess |
| 0x12 | IN | Get DISK READ Buffer length | Data length and reset sequencer |
| 0x12 | OUT | Set DISK READ Buffer length | Data length |
| 0x13 | IN | Get DISK READ status | Bit 0: Completed(0) / Reading(1)<br>Bit 1: Success(0) / Error(1) |
| 0x13 | OUT | Execute DISK READ | 0-127: Mode2 INT level<br>Other: No interrupt |
| 0x14 | IN | Get DISK READ interrupt level | Interrupt level |
| 0x14 | OUT | Set DISK READ interrupt level | 0-127: Mode2 INT level<br>Other: No interrupt |
| 0x15 | IN | Undefined | |
| 0x15 | OUT | Undefined | |
| 0x16 | IN | Undefined | |
| 0x16 | OUT | Undefined | |
| 0x17 | IN | Undefined | |
| 0x17 | OUT | Undefined | |
| 0x18 | IN | Undefined | |
| 0x18 | OUT | Undefined | |
| 0x19 | IN | Undefined | |
| 0x19 | OUT | Undefined | |
| 0x1a | IN | Undefined | |
| 0x1a | OUT | Undefined | |
| 0x1b | IN | Undefined | |
| 0x1b | OUT | Undefined | |
| 0x1c | IN | Undefined | |
| 0x1c | OUT | Undefined | |
| 0x1d | IN | Get interrupt level for resumption from the breakpoint | Interrupt level |
| 0x1d | OUT | Set interrupt level for resumption from the breakpoint | 0-127: Mode2 INT level<br>Other: No interrupt |
| 0x1e | IN | Reset sequencer | Reset sequencer and wait 1st byte |
| 0x1e | OUT | Send debug info | Send debug info(breakpoint, registers and stack data) |
| 0x1f | IN | Get LED Status | bit 0: LED0 OFF(0) / ON(1)<br>bit 1: LED1 OFF(0) / ON(1)<br>bit 2: LED2 OFF(0) / ON(1) |
| 0x1f | OUT | Set LED | bit 0: LED0 OFF(0) / ON(1)<br>bit 1: LED1 OFF(0) / ON(1)<br>bit 2: LED2 OFF(0) / ON(1) |
From 0x20 onwards, it becomes a shadow area for 0x00-0x1f.
---
## Port (Japanese)
|Port|Direction|Function|Value|
|:----|:----|:----|:----|
|0x00|IN |コンソール1文字入力|入力文字|
|0x00|OUT|未定義||
|0x01|IN |コンソール入力バッファステータス取得|未入力文字数|
|0x01|OUT|未定義||
|0x02|IN |コンソールバッファサイズ取得|バッファサイズ|
|0x02|OUT|コンソール入力バッファフラッシュ||
|0x03|IN |コンソール入力割り込みレベル取得|割り込みレベル|
|0x03|OUT|コンソール入力割り込みレベル設定|0-127: Mode2割り込みレベル<br>それ以外: 割り込み禁止|
|0x04|IN |未定義||
|0x04|OUT|未定義||
|0x05|IN |未定義||
|0x05|OUT|コンソール1文字出力|出力文字|
|0x06|IN |コンソール出力バッファステータス取得|未出力文字数|
|0x06|OUT|未定義||
|0x07|IN |コンソール出力バッファサイズ取得|バッファサイズ|
|0x07|OUT|コンソール出力バッファフラッシュ||
|0x08|IN |コンソール出力エンプティ割り込みレベル設定|0-127: Mode2割り込みレベル<br>それ以外: 割り込み禁止|
|0x08|OUT|コンソール出力エンプティ割り込みレベル取得|割り込みレベル|
|0x09|IN |未定義||
|0x09|OUT|未定義||
|0x0a|IN|DISK選択ステータス|成功(0) / エラー(1)|
|0x0a|OUT|DISK選択|0-15: DISK番号|
|0x0b|IN|DISKライト物理位置参照・シーケンサーリセット|ライト位置|
|0x0b|OUT|DISKライト物理位置指定|ライト位置|
|0x0c|IN|DISKライトバッファアドレス参照・シーケンサーリセット|バッファアドレス|
|0x0c|OUT|DISKライトバッファアドレス設定|バッファアドレス|
|0x0d|IN|DISKライトバッファ長参照・シーケンサーリセット|長さ|
|0x0d|OUT|DISKライトバッファ長設定|長さ|
|0x0e|IN|DISKライトステータス|Bit0: 完了(0) / ライト中(1)<br>Bit1: 成功(0) / エラー(1)|
|0x0e|OUT|DISKライト実行||
|0x0f|IN |DISKライト完了割り込みレベル設定|0-127: Mode2割り込みレベル<br>それ以外: 割り込み禁止|
|0x0f|OUT|DISKライト完了割り込みレベル取得|割り込みレベル|
|0x10|IN|DISKリード物理位置参照・シーケンサーリセット|リード位置|
|0x10|OUT|DISKリード物理位置指定|リード位置|
|0x11|IN|DISKリードバッファアドレス参照・シーケンサーリセット|バッファアドレス|
|0x11|OUT|DISKリードバッファアドレス設定|バッファアドレス|
|0x12|IN|DISKリードバッファ長参照・シーケンサーリセット|長さ|
|0x12|OUT|DISKリードバッファ長設定|長さ|
|0x13|IN|DISKリードステータス|Bit0: 完了(0) / リード中(1)<br>Bit1: 成功(0) / エラー(1)|
|0x13|OUT|DISKリード実行||
|0x14|IN |DISKリード完了割り込みレベル取得|割り込みレベル|
|0x14|OUT|DISKリード完了割り込みレベル設定|0-127: Mode2割り込みレベル<br>それ以外: 割り込み禁止|
|0x15|IN |未定義||
|0x15|OUT|未定義||
|0x16|IN |未定義||
|0x16|OUT|未定義||
|0x17|IN |未定義||
|0x17|OUT|未定義||
|0x18|IN |未定義||
|0x18|OUT|未定義||
|0x19|IN |未定義||
|0x19|OUT|未定義||
|0x1a|IN |未定義||
|0x1a|OUT|未定義||
|0x1b|IN |未定義||
|0x1b|OUT|未定義||
|0x1c|IN |未定義||
|0x1c|OUT|未定義||
|0x1d|IN|ブレークポイント復帰割り込みレベル取得|割り込みレベル|
|0x1d|OUT|ブレークポイント復帰割り込みレベル設定|0-127: Mode2割り込みレベル<br>それ以外: 割り込み禁止|
|0x1e|IN|デバッグ情報通知シーケンスリセット|シーケンサーをリセットする。|
|0x1e|OUT|デバッグ情報通知|デバッグ情報(ブレークアドレス/Z80レジスタ/スタックデータ)の通知。デバッグ領域の値を逆順に送る。|
|0x1f|IN |LED点灯状態取得| bit 0: LED0 OFF(0) / ON(1)<br>bit 1: LED1 OFF(0) / ON(1)<br>bit 2: LED2 OFF(0) / ON(1) |
|0x1f|OUT|LED点灯設定| bit 0: LED0 OFF(0) / ON(1)<br>bit 1: LED1 OFF(0) / ON(1)<br>bit 2: LED2 OFF(0) / ON(1) |
- 0x20以降は0x00-0x1fのシャドウエリアとなる。
- 複数バイトが設定できるPORTはシーケンサーを持つ。値をセットする前にシーケンサーをリセットすること。
## Console I/O
### Console Input
AVRはUART1の入力をリングバッファに値を保存しており、Z80からの1文字入力要求があると、このバッファから値を返す。
割り込み設定を行うことで、リングバッファに文字がキューイングされると同時にZ80に割り込みをかけることができる。
- PORT 0x00 コンソール1文字入力
- **[IN]** バッファリングされている文字を返す。バッファが空の場合は0x00を返す。
- PORT 0x01 コンソール入力バッファステータス取得
- **[IN]** 入力バッファに残っている文字数を返す。
- PORT 0x02 コンソールバッファサイズ取得
- **[IN]** 入力バッファのサイズを返す。
- PORT 0x02 コンソール入力バッファフラッシュ
- **[OUT]** 入力バッファを空にする。
- PORT 0x03 コンソール入力割り込み設定
- **[OUT]** コンソール入力発生時にZ80にMode2割り込みをかけることができる。0-127を設定するとそのレベルでの割り込みが発生する。128-255に設定すると割り込みは発生しない。デフォルト値は128。
- **[IN]** 現在の割り込みレベルの値を返す。
### Console Output
- PORT 0x05 コンソール1文字出力
- **[OUT]** 文字する出力をセットする。
- PORT 0x06 コンソール出力バッファステータス取得
- **[IN]** まだ出力されずバッファに残っている文字数を返す。
- PORT 0x07
- **[IN]** 出力バッファのサイズを返す。
- **[OUT]** 出力バッファを空にする。
- PORT 0x08 コンソール出力割り込み設定
- **[OUT]** 出力バッファが以下の状態になった時にZ80にMode2割り込みをかけることができる。0-127を設定するとそのレベルでの割り込みが発生する。128-255に設定すると割り込みは発生しない。デフォルト値は128。
- 未出力データ数が出力バッファサイズの1/2に達した
- 未出力データ数が出力バッファサイズの1/4に達した
- 未出力データ数が0になった
- **[IN]** 現在の割り込みレベルの値を返す。
## DISK I/O
### DISK選択
- PORT 0x0a DISK選択
- **[IN]** DISK選択結果 成功(0) / エラー(1)
- **[OUT]** DISK番号(0-15)を選択しアクセス可能にする。指定したDISK番号のイメージファイルDISKxx.IMG (xxはDISK番号)があらかじめ存在していること。
### DISK WRITE
- PORT 0x0b
- **[IN]** DISKライト位置参照・シーケンサーリセット
- **[OUT]** DISKライト位置を指定する。Highアドレスの値から4バイト書き込む。
- PORT 0x0c
- **[IN]** DISKライトバッファアドレス参照・シーケンサーリセット
- **[OUT]** DISKライトバッファアドレスを指定する。Highアドレスから2バイト書き込む。
- PORT 0x0d
- **[IN]** DISKライトバッファ長参照・シーケンサーリセット
- **[OUT]** DISKライトバッファ長を指定する。Highアドレスから2バイト書き込む。
- PORT 0x0e
- **[OUT]** DISKライト実行
- **[IN]** DISKライト状態を返す。
- Bit0: 完了(0) / 実行中(1)
- Bit1: 成功(0) / エラー(1)
- PORT 0x0f DISKライト完了割り込み設定
- **[OUT]** DISKライト完了時にZ80にMode2割り込みをかけることができる。0-127を設定するとそのレベルでの割り込みが発生する。128-255に設定すると割り込みは発生しない。デフォルト値は128。
### DISK READ
- PORT 0x10
- **[OUT]** DISKリード位置を指定する。Highアドレスから4バイト書き込む。
- **[IN]** DISKリード位置参照・シーケンサーリセット
- PORT 0x11
- **[OUT]** DISKリードバッファアドレスを指定する。Highアドレスから2バイト書き込む。
- **[IN]** DISKリードバッファアドレス参照・シーケンサーリセット
- PORT 0x12
- **[OUT]** DISKリードバッファ長を指定する。Highアドレスから2バイト書き込む。
- **[IN]** DISKリードバッファ長参照・シーケンサーリセット
- PORT 0x13
- **[OUT]** DISKリード実行
- **[IN]** DISKリード状態を返す。
- Bit0: 完了(0) / 実行中(1)
- Bit1: 成功(0) / エラー(1)
- PORT 0x14 DISKリード完了割り込み設定
- **[OUT]** DISKリード完了時にZ80にMode2割り込みをかけることができる。0-127を設定するとそのレベルでの割り込みが発生する。128-255に設定すると割り込みは発生しない。デフォルト値は128。
- **[IN]** 現在の割り込みレベルの値を返す。
DISK READ/WRITEの起動はOUT命令の割り込みハンドラで受理される。その起動イベントをREQとする。この割り込みハンドラ内では外部SRAMへのアクセスができないため、SD Cardのアクセスは実行しない。(外部SRAMのアクセスには/BUSREQを有効にする必要があるが、割り込みサイクルでの処理は両立できない。) SD CardへのアクセスおよびSRAMとのデータ転送は、10msの周期割り込みハンドラ内で行う。ここではREAD/WRITE用のステートマシンが順番に実行される。READとWRITEは同時に実行されることはない。
rd.DOINGおよびwr.DOINGでSD CardのアクセスとSRAMとのデータ転送が行われる。エラーでも正常終了でもIDLEに戻る(DONEイベント)。
リードライト要求は、IDLEおよびREJECTED状態で受理される。
- イベント
|Event| READ | WRITE |
|-----|---------------|----------------|
| REQ | READ実行(0x13) | WRITE実行(0x0e)|
| DONE| READ完了 | WRITE完了 |
| INT | 周期割り込み | 周期割り込み |
- 状態
|State | READ | WRITE |
|----------|-------------------------|-------------------------|
|IDLE | READ要求待ち。 | WRITE要求待ち。 |
|REQUESTING| READ実行待ち。 | WRITE実行待ち。 |
|DOING | READ実行中。 | WRITE実行中。 |
|REJECTED | 要求拒否。次のREAD要求待ち。| 要求拒否。次のWRITE要求待ち。|
- ステートチャート
```mermaid
stateDiagram-v2
state READ {
[*] --> rd.IDLE
rd.IDLE --> rd.REQUESTING: REQ
rd.IDLE --> rd.IDLE: INT
rd.REQUESTING --> rd.DOING : INT
rd.REQUESTING --> rd.REJECTED : REQ
rd.REQUESTING --> rd.REQUESTING : INT
rd.DOING --> rd.REJECTED : REQ
rd.DOING --> rd.DOING : INT
rd.DOING --> rd.IDLE : DONE
rd.REJECTED --> rd.REJECTED : INT
rd.REJECTED --> rd.DOING : REQ
}
state WRITE {
[*] --> wr.IDLE
wr.IDLE --> wr.REQUESTING: REQ
wr.IDLE --> wr.IDLE: INT
wr.REQUESTING --> wr.DOING : INT
wr.REQUESTING --> wr.REJECTED : REQ
wr.REQUESTING --> wr.REQUESTING : INT
wr.DOING --> wr.REJECTED : REQ
wr.DOING --> wr.DOING : INT
wr.DOING --> wr.IDLE : DONE
wr.REJECTED --> wr.REJECTED : INT
wr.REJECTED --> wr.DOING : REQ
}
```
## Debug
Z80のデバッグを支援する機能。
以下のようなステップで、ブレークポイント機能を実現できる。
Z80側の実装例は[CP/M 2.2のBIOS](../../z80/cpm22/bios/bios.asm)の`DEBUGGER:`を参照。
1. ブレークポイントの設定: Z80のメモリ空間上でブレークさせたいアドレスに、AVRから0xff(RST7)を書き込んでおく。
2. ブレークポイントに到達すると、RST7割り込みが発生する。割り込みハンドラではデバッグ情報を退避し、Debugポートにそれらを転送する。Z80はHALT命令で実行を停止しておく。
3. AVRは受け取ったデバッグ情報を表示する。
4. AVRで以前の命令をブレークポイントに書き戻し、外部割り込み(INT4)を与えることで実行を継続できる。
デバッグ情報は以下の順に0x1eに出力すること。
1. ブレークポイントアドレス (High)
2. ブレークポイントアドレス (Low)
3. レジスタ SP (High)
4. レジスタ SP (Low)
5. レジスタ IY (High)
6. レジスタ IY (Low)
7. レジスタ IX (High)
8. レジスタ IX (Low)
9. レジスタ I
10. レジスタ H
11. レジスタ L
12. レジスタ D
13. レジスタ E
14. レジスタ B
15. レジスタ C
16. レジスタ A
17. レジスタ F
18. レジスタ A'
19. レジスタ F'
20. レジスタ H'
21. レジスタ L'
22. レジスタ D'
23. レジスタ E'
24. レジスタ B'
25. レジスタ C'
26. SP + 0 のアドレスの値
27. SP + 1 のアドレスの値
28. SP + 2 のアドレスの値
29. SP + 3 のアドレスの値
30. SP + 4 のアドレスの値
31. SP + 5 のアドレスの値
- Port 0x1d
- **[IN]** ブレークポイント復帰割り込みレベル取得
- **[OUT]** ブレークポイント復帰割り込みレベル設定
- Port 0x1e
- **[IN]** デバッグ情報通知シーケンスリセット
- **[OUT]** デバッグ情報(ブレークアドレス/Z80レジスタ/スタックデータ)の通知。デバッグ領域の値を逆順に送る。
## LED
LEDの点灯制御。0x1fに出力した下位3bitのLED設定は、AVRで10msごとにサンプル・反映される。
552e9055cThis file is pinned to the selected release. Download the original to open it in your design tool.