Windows対応RISCシステム開発パッケージ

CQ RISC評価キット/PowerPC403

こちらの商品は品切れ絶版となりました．

PowerPC版の概要

　写真1にプロトタイプCPUボードの外観を，図1にボード構成，表1に仕様を示す(ボードはプロトタイプのため，製品と若干異なる場合がある)．すでに発売しているCqREEK/SH-1およびV821と大きく異なる部分はその製品コンセプトである．
　ある意味でSH-1およびV821というCPUは，感覚的にZ80や8086,68000といったこれまでよく使われてきたCISCとあまり違いはない．CISCからRISCに移行するのにちょうどよく，RISCの入門的にふさわしい，小さくて小回りのきくシンプルなRISC CPUである．その特性を生かすためにも，CPUボードはROMとRAMしか実装しないシンプルなものを用意した．
　しかし今回採用したPowerPCは，そのCPUの処理性能がどれくらいのものであるかを確かめるには，それなりの周辺機能を用意しなくては評価にならないであろう．そこでシリアル/パラレルはもちろんEthernetやHDD接続のためのインターフェースを装備した．またCPUの処理能力を有効に管理するためにはOSが不可欠であろう．そのための大容量のメモリの搭載や，プログラムのアップデートも可能なフラッシュROMなどを採用している．

基板表　　　　　　　　　　　　　基板裏

[写真1]　CQ RISC評価キット/PowerPC403 のCPUボード外観

[図1]　CQ RISC評価キット/PowerPC403 のCPUボード構成

機能ブロック	仕様	備考
PowerPC 403GA	クロック周波数33MHz
メモリ(ROM)	フラッシュROM 512Kバイト	BIOS ROM用256Kバイト/ユーザ用256Kバイト
メモリ(RAM)	DRAM　4Mバイト	アクセス速度70ns，さらに4Mまで増設可能
Ethernet	10Base-T
シリアル・ポート	16550互換　3ポート
パラレル・ポート	セントロニクス互換
リアルタイム・クロック	RTC-4543	年月日，時分秒
IDE HDDポート	あり	BIOS ROMでは未対応
プログラマブルI/Oポート	プログラマブルI/O　15本	ispLSI2064搭載

CQ RISC評価キット/PowerPC仕様

PowerPC403GA搭載

　搭載CPUは動作クロック33MHzのPowerPC403GAである．内蔵周辺機能はシリアルを1チャネル，そしてDMAコントローラを四つ内蔵している．さらにDRAMコントローラも内蔵しているのでDRAMもCPUに直結できる．
　データ・バスはD0～D31の32ビット，アドレス・バスはA6～A29の26ビットとなっている．PowerPCは基本的にビッグエンディアンなので，D31がLSB，D0がMSBとなる．同様にアドレス・バスもA29がLSB側でA6がMSB側となる．アドレス・バスのLSB，つまりバイト・アドレスを示すA31と，ハーフワード・アドレスを示すA30に相当するピンもあるが，PowerPCはデータ・バス幅が32ビットなので，一般的にはワード・アドレス(4バイト境界)を示すA29までがアドレス・バスとして使われる．

PowerPC403GA

Ethernet搭載

　CqREEK/SH-1およびV821ではRS-232-Cによるシリアル接続でプログラムをダウンロードしていた．しかし現実的にはこれでは転送スピードが遅く，デバッグ中に巨大なプログラムを何度もダウンロードすることは，デバッグの効率を落としかねない．
　しかもSH-1は命令語長16ビット，V821は16ビット長を基本としたRISCであるが，全命令語長が32ビットのPowerPCでは，同じステップ数のプログラムでも必然的にプログラムのコード・サイズが大きくなる．
　本ボードではEthernetを標準装備し，Ehternet経由でユーザのプログラムをダウンロードする．よって開発環境には10Base-TのEthernetが必須となる．現在では10Base-Tのカードなら実売で1万円以下で買えるようになってきているので，なんとか用意してEhternetカードを装備してほしい．

10Base-Tコネクタ

フラッシュROM搭載

　512KバイトのフラッシュROMには，BIOSプログラムが128Kバイト程度書き込まれ，さらに128Kバイトが今後のための予約領域となっている．よってユーザ用に解放された領域は残りの256Kバイトとなる．
　このフラッシュROMは64Kバイトごとのバンクに分かれており，ユーザに解放された256Kバイトの4バンクは，それぞれプログラムやデータを入れたり，全体を一つにして大きなプログラムを格納するなど使い方は自由だ．

4MバイトDRAM

　大容量のプログラムを実行できるように，メイン・メモリにはアクセス速度70nsのDRAMを4Mバイトをプリント基板の表面に実装した．またプリント基板上では，さらに4Mバイト実装できるようにパターンは用意されている．

スーパI/O搭載

　PC/ATと同じシリアルやパラレルを構成できるスーパI/O PC87334 を搭載し，CPU内蔵のシリアル以外にさらにCOM1，COM2のシリアルを2チャネル，セントロニクス準拠のパラレル・ポート LPT0 が使える．またIDE HDDのコントローラも内蔵しているので，ボード上にはHDD接続のためのコネクタも実装している．ただしBIOS ROMにはHDDのためのプログラムがないので，標準のままではHDDは接続できない．オプションとしてHDDに対応したBIOSを用意することなどを予定している．

PLD搭載

　Ethernet制御信号やリアルタイム・クロックとのインターフェースのために，ispLSI2064を搭載．さらにプログラマブルなパラレルI/Oとして15本をユーザに解放している．PLDの書き換えのためのコネクタをボード上に用意しているので，ispLSIをボードに実装したままプログラムを書き換えることが可能となっている．ispLSIのプログラムキットを用意すれば，独自のポートとして活用可能となっている．

PLD ispLSI2064

CPUボード

　写真を見るとわかるように，ほとんど隙間なく部品が実装されている．ボード・サイズは140mm×90mmと，CqREEK/SH-1やV821より若干小さい．それにも関わらずこれだけの機能を実現しているのは，6層基板を採用しているからである．
　電源は5V単一で，消費電流は約460mAとなっている．ちなみにPowerPC403GAの電源電圧は3.3V動作なので，ボード上に3端子レギュレータを実装している．CPUの電源は3.3Vであっても，アドレス/データ・バスなどの各種入出力ピンは，5V入力に対応しているので，TTLレベルも直接接続可能だ．

部品番号	名称	部品型名
部品番号	名称	部品型名
U13	CPU	PowerPC403GA
U1	Ethernetコントローラ	DP83902
U4	PLD	ispLSI2064
U14	フラッシュROM	MBM29F040A-12
U17	DRAM	M5M41860BTP-7S
U18	スーパI/O	PC87334
U19	増設DRAM(未実装)	M5M41860BTP-7S

(a)部品配置と部品型名

コネクタ番号	用途	ピン数
J1	シリアル0(COM0)	Dsub 9ピン(DTE仕様)
J2	プログラマブルI/O	ピンヘッダ 34ピン
J3	RTC用電源	ピンヘッダ 2ピン
J4	Ethernet 10Base-Tコネクタ	RJ-45C(モジュラ 8ピン)
J5/6/7	CPUローカル・バス	ピンヘッダ 40ピン×3
J8	IDE HDDコネクタ	ピンヘッダ 40ピン
J9	ispLSI2064　プログラム用	ピンヘッダ 8ピン
J10	電源	ピンヘッダ 4ピン
J11	CPU JTAGポート	ピンヘッダ 16ピン
J12	シリアル/パラレル(COM1/2，LPT0)	ピンヘッダ 34ピン
J13	リセット・スイッチ	ピンヘッダ 2ピン

(b)コネクタ配置と用途
CPU ボードの部品，コネクタ配置

主な部品とコネクタの配置
(ボード・サイズは90mm×140mm，CqREEK/SH-1やV821より小さい!)

各種コネクタピン配置

ピン番号	信号名	ピン番号	信号名	ピン番号	信号名	ピン番号	信号名
1	VCC	2	VCC	21	I/O 58	22	I/O 59
3	TP3	4	Y1	23	I/O 60	24	I/O 61
5	Y2	6	NC	25	I/O 62	26	I/O 63
7	SDI	8	MODE	27	I/O 15	28	I/O 14
9	SDO	10	SCLK	29	I/O 13	30	I/O 12
11	NC	12	GOE0	31	TP2	32	TP1
13	GOE1	14	NC	33	GND	34	GND
15	NC	16	I/O 53
17	I/O 55	18	I/O 54
19	I/O 56	20	I/O 57

番号	信号名	番号	信号名	番号	信号名	番号	信号名
1	D31	2	D28	21	-EOT0	22	-EOT3
3	D25	4	D22	23	INT0	24	INT3
5	D19	6	D16	25	SYSCLK	26	-LRESET
7	D13	8	D10	27	HOLDACK	28	-BUSERROR
9	D7	10	D4	29	Vcc	30	Vcc
11	D1	12	Vcc	31	A29	32	A26
13	-OE	14	-CS0	33	A23	34	A20
15	-CS3	16	-LRAS1	35	A17	36	A14
17	-DMAR0	18	-DMAR3	37	A11	38	A8
19	-DMAA0	20	-DMAA3	39	A31	40	-WBE0

番号	信号名	番号	信号名	番号	信号名	番号	信号名
1	D29	2	D26	21	-EOT2	22	GND
3	D23	4	D20	23	INT2	24	-CINT
5	D17	6	D14	25	SERCLK	26	HOLDREQ
7	D11	8	D8	27	ERROR	28	GND
9	D5	10	D2	29	GND	30	GND
11	NC	12	GND	31	A27	32	A24
13	GND	14	-CS2	33	A21	34	A18
15	-LRAS2	16	GND	35	A15	36	A12
17	-DMAR2	18	GND	37	A9	38	A6
19	-DMAA2	20	GND	39	-WBE1	40	GND

番号	信号名	番号	信号名	番号	信号名	番号	信号名
1	D30	2	D27	21	-EOT1	22	Vcc
3	D24	4	D21	23	INT1	24	INT4
5	D18	6	D15	25	TIMERCLK	26	EXT_READY
7	D12	8	D9	27	BUSREQ	28	Vcc
9	D6	10	D3	29	Vcc	30	Vcc
11	D0	12	Vcc	31	A28	32	A25
13	-R/W	14	-CS1	33	A22	34	A19
15	-LRAS3	16	-LRAS0	35	A16	36	A13
17	-DMAR1	18	Vcc	37	A10	38	A7
19	-DMAA1	20	Vcc	39	A30	40	Vcc

ピン番号	信号名	ピン番号	信号名
1	TDO	2	NC
3	TDI	4	NC
5	NC	6	+POWER
7	TCK	8	NC
9	TMS	10	NC
11	-HALT	12	NC
13	NC	14	Key
15	NC	16	GND

J2 プログラマブルI/Oコネクタ

ピン番号信号名ピン番号信号名ピン番号信号名ピン番号信号名

1 VCC 2 VCC 21 I/O 58 22 I/O 59

3 TP3 4 Y1 23 I/O 60 24 I/O 61

5 Y2 6 NC 25 I/O 62 26 I/O 63

7 SDI 8 MODE 27 I/O 15 28 I/O 14

9 SDO 10 SCLK 29 I/O 13 30 I/O 12

11 NC 12 GOE0 31 TP2 32 TP1

13 GOE1 14 NC 33 GND 34 GND

15 NC 16 I/O 53 　　　　

17 I/O 55 18 I/O 54 　　　　

19 I/O 56 20 I/O 57 　　　　

J5 PPC403GAローカルバス・コネクタ(1)

番号信号名番号信号名番号信号名番号信号名

1 D31 2 D28 21 -EOT0 22 -EOT3

3 D25 4 D22 23 INT0 24 INT3

5 D19 6 D16 25 SYSCLK 26 -LRESET

7 D13 8 D10 27 HOLDACK 28 -BUSERROR

9 D7 10 D4 29 Vcc 30 Vcc

11 D1 12 Vcc 31 A29 32 A26

13 -OE 14 -CS0 33 A23 34 A20

15 -CS3 16 -LRAS1 35 A17 36 A14

17 -DMAR0 18 -DMAR3 37 A11 38 A8

19 -DMAA0 20 -DMAA3 39 A31 40 -WBE0

J6 PPC403GAローカルバスコネクタ(2)

番号信号名番号信号名番号信号名番号信号名

1 D29 2 D26 21 -EOT2 22 GND

3 D23 4 D20 23 INT2 24 -CINT

5 D17 6 D14 25 SERCLK 26 HOLDREQ

7 D11 8 D8 27 ERROR 28 GND

9 D5 10 D2 29 GND 30 GND

11 NC 12 GND 31 A27 32 A24

13 GND 14 -CS2 33 A21 34 A18

15 -LRAS2 16 GND 35 A15 36 A12

17 -DMAR2 18 GND 37 A9 38 A6

19 -DMAA2 20 GND 39 -WBE1 40 GND

J7 PPC403GAローカルバスコネクタ(3)

番号信号名番号信号名番号信号名番号信号名

1 D30 2 D27 21 -EOT1 22 Vcc

3 D24 4 D21 23 INT1 24 INT4

5 D18 6 D15 25 TIMERCLK 26 EXT_READY

7 D12 8 D9 27 BUSREQ 28 Vcc

9 D6 10 D3 29 Vcc 30 Vcc

11 D0 12 Vcc 31 A28 32 A25

13 -R/W 14 -CS1 33 A22 34 A19

15 -LRAS3 16 -LRAS0 35 A16 36 A13

17 -DMAR1 18 Vcc 37 A10 38 A7

19 -DMAA1 20 Vcc 39 A30 40 Vcc

(J5，J6，J7のDxxとAxxはPowerPC標記の番号を使用しています)

J11 JTAGポートコネクタ

ピン番号信号名ピン番号信号名

1 TDO 2 NC

3 TDI 4 NC

5 NC 6 +POWER

7 TCK 8 NC

9 TMS 10 NC

11 -HALT 12 NC

13 NC 14 Key

15 NC 16 GND

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