連 載
マイコン・システムのしくみを基礎から理解する

6502 マイコン・ボード製作記〈第 2 回〉6502 マイコン・ボードの仕様
桑野 雅彦
Masahiko Kuwano

開発ツール類も，無償版，あるいは比較的安価な統合開発環境，モニタ・プログラムなどが提供されてお便利なワンチップ・マイコンの落とし穴

り，ものによっては無償ツールにシミュレータまで添

今ではマイコンと言えば，ワンチップ・マイコンを指すことがごく普通になっています．CPU コアに付されているので，実機がなくてもかなり細かい部分までデバッグが行えるなど，まさに至れり尽くせりでROM と RAM，基本的な I/O 類をすべて内蔵させたワンチップ・マイコンは，安価で省スペース，ISSPす．
実用ということを優先するならばこのような進歩は（In − System Serial Programming）対応で，ものによっては JTAG を使ったデバッグさえも珍しくありま当然のことですが，反面あまりにもお膳立てが整いすぎていることや，マイコン内部がブラックボックス化せん．

されていることに物足りなさ，歯がゆさを感じている

ハードウェア的にも，CPU，ROM，RAM，そしてI/O という基本部分が動くことはメーカが保証してい方も少なくないのではないでしょうか．
CPU のメモリ空間をどう割り振り，どの程度のるので，電源ピンやリセット・ピンなどの処理さえまちがえなければ，書き込んだソフトウェアが確実に動ROM や RAM，そしてどんな種類の I/O を接続していくのか，CPU のバスにメモリや I/O をどのように作するというのもありがたいところです．

して接続するのか，リセットが解除されてから CPU

PCH

A

アキューム・レータ（Aレジスタ）X

インデックス・レジスタX（Xレジスタ）Y

インデックス・レジスタY（Yレジスタ）

PCL

プログラム・カウンタPC（PCH/PCLレジスタ）

S

スタック・ポインタ（Sレジスタ）

N V 1 B D I Z C

プロセッサ・ステータス・レジスタ（Pレジスタ）

N ：ネガティブ・フラグ（1：負）V ：オーバーフロー（1：演算オーバーフロー発生）
1 ： 1 に固定
B ：BRKコマンド（1：BRK命令による割り込み，0：I RQB端子による割り込み）
D ：デシマル・モード（1：BCD演算モード，0：2進演算モード）
I ：I RQBディセーブル（1：I RQB端子割り込み禁止，0：I RQB端子割り込み許可）
Z ：ゼロ（1：演算結果がゼロ）
C ：キャリー（1：キャリー/ボロー発生）
図 2 − 1 6502 のレジスタ構成

Keywords
CPU，ROM，RAM，I/O，モニタ・プログラム，8 ビット，6502，Western Design Center，WDC，AM29F010，HM628128LP − 10，16550

2006 年 6 月号

245

がハードウェア的にどう動くのか，割り込みが入るとどのように動作するのかなど，ワンチップ・マイコン

6800 や 8008（インテル社の 8080 の前身となった 8 ビット CPU）に対して圧倒的に安価であったにもかかわらでは経験したり調べたりすることが不可能な領域があります．

ず，1 命令当たりのクロック数は少なく，高速な処理が可能でした．また，ゼロ・ページ・アドレッシング

かつては Z80 をはじめ，DIP パッケージの CPU がと呼ばれる独特のアーキテクチャの導入によって，シパーツ・ショップの店頭でも簡単に入手できたものですが，今や見る影もありません．メーカの製品群を見ンプルなレジスタ構成からは想像できないほど自由度が高く，テクニックを駆使したプログラミングが可能ても，CPU 単体の製品はシリーズのなかでも高性能をうたうものが大半で，パッケージも数百ピンのでした．また，未定義命令が数多く存在したことから，マニア心をくすぐる部分も多い CPU でした．6502 のBGA などおおよそ個人で気楽に使えるようなものでレジスタ構成を図 2 − 1 に，内部ブロックを図 2 − 2 にはなくなってしまいました．

示します．
米国では，元祖パーソナル・コンピュータとも言えDIP パッケージの8 ビット CPU 6502

る Apple 社の Apple][（ 2 を][と表記していた）をはじめ，Commodore 社の PET/CBM（Chuck Peddle 氏の世の流れでしかたがないのかと何気なくインターネ設計），VIC シリーズ，Commodore64，ゲーム関係でットを検索していたところ，なんと Western DesignCenter（WDC）社が，往年の 8 ビット CPU 6502 や 16有名な Atari 社の Atari400/800 など，さまざまなパソコンに採用されました．国内では任天堂のファミリービット拡張版である 65816 の DIP パッケージを作っているのを見つけました．

コンピュータに一部の命令を削ったサブセット版が使用されましたが，パソコンではザイログ社が開発した大昔の製品そのものかと思っていたのですが，データシートを見るとなんと更新日付が 2004 年です．プ

Z80 やモトローラ社の 6800 や 6809 など，インテル，ザイログ，モトローラ系が主流だったのとは対照的でロセスの進歩の恩恵を受け，電源電圧はなんと 1.8 Vあったと言えるでしょう．

まで下げられます．
一方，最高動作クロックは +5 V 動作時に 14 MHz

その後投入された 6502 アーキテクチャをベースに，16 ビットに拡張された 65816 は，Apple][の上位機でと，このクラスの単体 CPU としてはずいぶんと高速になっています．スタティックな設計がなされているある Apple//GS（今度は 2 が//になった）や任天堂のスーパーファミコンなどに採用されましたが，世の中はためクロックを完全に停止させることもできますし，すでに Z80 から 8086 へと流れており，大きな動きがクロックを 1 MHz まで落として動かせば 150 μA という低消費電力です．

あることもなくすっかり話題になることもなくなっていました．

なにより 40 ピンの DIP パッケージでユニバーサル基板でも簡単に扱えるというのがうれしいところです．

しかし，今回の入手先である米国の Western
Design Center 社ではいまだに DIP パッケージのW65C02 や W65C816 のほか，ペリフェラルを取り込

8 ビット CPU 6502 の歴史

んだマイクロコントローラ，I/O チップである
W65C22 などを作り続けていたのです．また，実は国6502 は 1975 年，MOS Technology 社（略してモステックとも呼ばれる）で開発された 8 ビット CPU で，内でもルネサス テクノロジの旧三菱電機系 M7534 フ
ァミリ，M740 ファミリ，M7900 など，6502 や 65816

ロックウェル社などにライセンスされ，互換品もリリのアーキテクチャを踏襲した CPU やマイクロコントースされました．
6502 の開発を行ったのは，もともとモトローラ社ローラが存在しています．
同時代に生きた 6800 や 8080，Z80，6809 などの単で 6800 を開発していたグループです．当初 6800 とコンパチブルな 6501 と呼ばれる互換 CPU を作ったもの

体 CPU が次々に姿を消していったなかにあって，6502 は「どっこい生きいてた CPU」だったのです．の，モトローラ社から訴えられたことから互換性を捨て去り，新たに設計されたのが 6502 です．6502 を普6502 マイコン・ボードの仕様決め及させるために，Chuck Peddle によって設計されたワンボード・コンピュータが KIM − 1 です．回路図は下記 URL で公開されています．

http://www.6502.org/oldmicro/buildkim/
kim.gif
6502 の当初の価格は 25 ドルで，200 ドル弱もした246

今回は，6502 を使ったマイコン・ボードを実際に作って試すことができるということを考え，次のような基本方針を立てました．
・ハードウェアを極力単純にする・論理回路に FPGA や CPLD などは使わず，74

2006 年 6 月号