A2PDP11 （6） NXM アボートの実装
NXM (Non-existent Memory、未実装メモリ) アボートを正しく生成するようにします。
Users Guide 2.6.3 節の ABORT 信号の説明によると、ABORT 端子は、DCJ11 内部または外部のどちらからもアサートできるように、オープンコレクタ出力を使いワイヤード OR 接続するとあります。ABORT 信号は内部でプルアップされています。
外部から ABORT 信号をアサートするタイミングは、メモリアクセスの延長期間（すなわち、STCL がアサートされる期間）に行います。NIO 期間にはアサートしてはいけないとのことです。
タイミンクチャートを、Users Guide 3 章に記載の図 3.5と図 3.6 から書き起こしました。より詳細には、図 B-6 と B-7 に記載があります。
Tang Nano 9K との接続回路を変更します。63 ピンをオープンコレクタ出力の 74LS07 を介して、DCJ11 の ABORT 端子に接続します。74LS07 の余ったゲートを使って、AIO 信号の 5V から 3.3V の変換に使用します。
また、16 ビット双方向レベル変換モジュールの方向切り替え信号 DIR を、BUFCTL で駆動することで、DAL<0:15> の入出力を切り替えます。
top.sv を以下のように修正しました。
ALE の立ち下がりで AIO をチェックします。AIO<3:2> が 10 (デマンド読み出し) または、00 (バス書き込み) の時、アドレス範囲か有効であるか調べます。
BS が 00 (メモリー) で、16 ビットマッピング時の最上位アドレス 157777 を超えた時、または、BS が 01 (外部 I/O) の時は、NXM をオン (1) にします。それ以外の場合は、NXM をオフ (0) に戻します。
アボート信号は、SCTL のアサートに合わせて、アサート (0) にします。
// DCJ11 TangNano interface
// TEST2 2024.07.28 Bus read, nanja.info
// TSET3 2024.08.03 Start-Up config, nanja.info
// TEST4 2024.08.07 NXM abort signal
`default_nettype none
module top (
input wire [3:0] aio,
input wire [1:0] bs,
input wire [5:0] dal_hi, // DAL<21:16>
inout wire [15:0] dal_lo, // DAL<15:0>
input wire proc_n,
input wire bufctl_n,
input wire ale_n,
input wire strb_n,
input wire sctl_n,
input wire map_n,
input wire abort_n,
input wire clk,
output wire nxm_n
);
logic sclk;
Gowin_rPLL u_rpll(
.clkout(sclk), //output clkout 54MHz
.clkin(clk) //input clkin 18MHz
);
// AIO CODE
parameter NIO = 4'b1111; // internal operation only, no I/O
parameter GP_READ = 4'b1110; // General-Purpose read
parameter INTERRUPT_ACK = 4'b1101; // Interrupt acknowledge, vector read
parameter REQEST_READ = 4'b1100; // Instruction-stream request read
parameter RMW_NOLOCK = 4'b1011; // Read/Modify/Write - no bus lock
parameter RMW_BUSLOCK = 4'b1010; // Read/Modify/Write - bus lock
parameter DATA_READ = 4'b1001; // Data-stream read
parameter DEMAND_READ = 4'b1000; // Instruction-stream demand read
parameter GP_WRITE = 4'b0101; // General-Purpose word write
parameter BYTE_WRITE = 4'b0011; // Bus byte write
parameter WORD_WRITE = 4'b0001; // Bus word write
// BANK SELECT
parameter BS_MEM = 2'b00; // Memory
parameter BS_SYS = 2'b01; // System register
parameter BS_EXT = 2'b10; // Extarnal I/O
parameter BS_INT = 2'b11; // Internal register
// GP CODE
parameter POWER_UP0 = 8'o000; // Reads the power-up mode
parameter POWER_UP2 = 8'o002; // Reads the power-up mode, clears the FPA’s FPS
logic [7:0] gp_code;
always_ff@(negedge ale_n) begin
if ((aio == GP_READ) || (aio == GP_WRITE)) begin
gp_code <= dal_lo[7:0];
end else begin
gp_code <= 8'b11111111;
end
end
logic [15:0] dal_out;
assign dal_lo = bufctl_n ? 16'bz: dal_out;
always_ff@(negedge bufctl_n) begin
if ((gp_code == POWER_UP0) || (gp_code == POWER_UP2)) begin
dal_out <= 16'b1000001_0_0000_0_11_1;
// BOOT_ADDRESS, FPE, UNUSED, HALT, MODE, POK
end else begin
dal_out <= 0;
end
end
logic nxm;
assign nxm_n = sctl_n ? 1'b1 : ~nxm;
always_ff@(negedge ale_n) begin
if ((aio[3:2] == 2'b10) || (aio[3:2] == 2'b00)) begin
// RMW_BUSLOCK, RMW_NOLOCK, DATA_READ, DEMAND_READ, WORD_WRITE, BYTE_WRITE
if (bs == BS_MEM) begin
if (dal_lo > 16'o157777) begin
nxm <= 1'b1;
end
end
if (bs == BS_EXT) begin
nxm <= 1'b1;
end
end else begin
nxm <= 1'b0;
end
end
endmodule
`default_nettype wireINIT 時の動作を確認します。
下図、赤マーカー部でアドレス 17777700 の外部 I/O 読み出しが行われます。オレンジマーカ部で NXM がアサートされ、少し遅れて ABORT がアサートされます。その結果、白マーカー部で GP CODE 224 (マイクロ診断テスト 2 成功) が生成されるようになりました。
参考文献
DCJ11 Microprocessor User's Guide, 2.6.3 Abort, 1983