大変長らくお待たせしました！
本誌付属 CPU 基板にネットワーク機能とストレージ機能を追加する

SH-2 ＆ V850 付属基板対応
拡張ベース・ボードの設計（前編）
山武 一朗/吉田 幸作
本誌付属基板にネットワークやストレージの機能を追加するための拡張ベース・ボードがついに登場する．今回は拡張ベース・ボードの設計コンセプトについて説明した後，システム構成やメモリ・マップ，割り込みルーティングなどの全体構成について解説する．
（編集部）

SH-2 基板が付属した Interface 2006 年 6 月号で，「SH-2増設するためのものではありません．

基板を活用するための拡張ベース・ボードを開発中」とぶ

この付属 CPU 基板にどのような機能を増設するかといち上げてからはや 1 年半．気が付くと（?），Interface 誌付

う話題になると必ず挙げられる 2 大機能は，ネットワーク属 CPU 基板として SH-2 基板と V850 基板の 2 種類が出て機能とストレージ機能でしょう．この二つは組み込みシスしまいました．ここまで来たら，より多くの CPU に対応

テムでも必須の機能になりつつあります．

させようじゃないか！というわけで，さらに開発が長引いてしまいました（言い訳）．
ここでは，SH-2 ＆ V850 付属基板対応拡張ベース・ボード（写真 1）の概要について解説します．

ネットワークとくれば，実際のインターフェースとしては Ethernet になるでしょう．G ビット Ethernet とは言わないまでも，10Base-T と 100Base-TX には対応したいところです．
ストレージとして代表的なものは IDE インターフェース

1．拡張ベース・ボードのコンセプトによるハード・ディスク・ドライブ（HDD）でしょうか．ただ，付属 CPU 基板は小型なので，HDD のような重くて電● ネットワーク機能とストレージ機能の実装

力を消費するデバイスの採用はちょっと遠慮したいところ

本誌付属 CPU 基板には，ROM と RAM を内蔵した 1です．小型メモリ・カードに目を向けると，CompactFlash

チップ・マイコンに，水晶振動子や電源レギュレータ，リカード型のフラッシュ・メモリ・カードか SD/MMC カー

セット IC など，CPU の動作に必要最小限の部品しか搭載ドになるのでしょうか．CompactFlash カード（以下，CFされていません．V850 基板には USB-シリアル変換 IC がカード）については後述するような汎用拡張スロットとし搭載されていますが，CPU 内蔵 UART を USB に変換するての用途を考え，ストレージ専用ソケットとして MMCためで，それ自身で新たなバスやインターフェース機能をカード・ソケットを実装することにします．

● CompactFlash ソケットは汎用拡張スロット
ネットワークとストレージがあれば万全でしょうか．筆者はもう一つ，汎用的な拡張スロットを採用したいと考えました．つまり，何らかの規格化されたバス，またはスロットを装備できないかということです．
システムのメインとなる CPU の外部バスが 16 ビットであることから，PCI バスのような 32 ビット系バスの採用はバランスが悪すぎます．そこで考えたのが CF カードです．
CF カードというと，フラッシュ ROM を PC カード ATA
や TrueIDE モードで制御できるフラッシュ・メモリ・カー
写真 1 SH-2 ＆ V850 付属基板対応拡張ベース・ボード

ドが一般的です．また，10Base-T 対応で NE2000 互換と128 KEYWORD ―― SH-2，SH7144，V850，V850ES/JG2，ネットワーク，AX88796L，ストレージ，CompactFlash，USB，USBN9604，CPLD，XC95288XL

Dec. 2007

SH-2 ＆ V850 付属基板対応
拡張ベース・ボードの設計いわれるコントローラを搭載した有線 LAN カードもありで，ドライバの作成についても安心できます．

ます．これらを装備すれば，ストレージが 2 ドライブ必要

USB コントローラについては，最近では CPU 内蔵の 1になったり，ルータのように LAN ポートが複数必要になっチップ・コントローラがはやっているようですが，付属た場合にも対応できると考えました．

CPU 基板を生かすためでもあるので，CPU を内蔵していまた，市場には無線 LAN カードや Bluetooth カードなない素の USB ターゲット・コントローラを考えます．そどの無線通信インターフェース・カード，USB ホスト・こで，筆者が以前使ったことのある USBN9604（Nationalカード，RS-232-C ポート増設カードなども存在します．さSemiconductor 社）を採用しました．

らに，パソコン・ショップなどでは扱っていませんが，計CF カードと MMC カード・コントローラについては，測制御用途の絶縁型 GPIO カードや A-D/D-A 入出力カー手ごろなコントローラがありません．また，SH-2 およびドも存在します．

V850 の両方，さらに今後の CPU 基板にも対応させることとはいえ，CF カード市場は縮小傾向にあるようで，フを考えると，何らかのプログラマブル・デバイスは必須とラッシュ・メモリ・カード以外は入手が容易ではないのも考えていました．そこで思い切ってこれらのカード・コン事実です．そのような状況から CF カード・ソケットがどトロール機能も，そのプログラマブル・デバイス内に実装こまで有効かについては議論の余地がありますが，今回はすることにします．

これを採用することにします．

● USB インターフェースも搭載

プログラマブル・デバイスとして，筆者はゲート数に余裕のある大規模な FPGA を使いたかったのですが，プログそしてもう一つ搭載したかったインターフェースが USB

ラマブル・デバイスの入門も兼ねて，まずは CPLD からとです．USB と一口に言っても，最近では組み込み機器にいうことになり，XC95288XL（Xilinx 社）を採用しました．

USB 周辺機器を接続したいという声もあり，USB ターゲッ

図 1 に拡張ベース・ボードのブロック図を示します．図

ト機能だけでなく，USB ホスト機能の要求も高くなってい中にある「外部バス 32 ビット系 CPU コネクタ」についてはるようです．

後述します．SH-2 基板や V850 基板は，外部バス 16 ビッ

しかし，残念ながら筆者には USB ホストに関するノウハウがないので，まずは USB ターゲット機能を実装する

ト系 CPU コネクタを介して，拡張ベース・ボードとスタック接続することになります．

ことにしました．

● 外付け SRAM の搭載
SH-2 基板では CPU 基板の裏面に外付け SRAM を増設できるようになっていましたが，V850 基板にはそれがありません．また，SH-2 基板裏面の SRAM を増設しないまま使っている方も多いでしょう．
そこで拡張ベースボード上に外付け SRAM を実装し，A-D入力/GPIOほかどちらかのみ（排他使用）

RS-232-C×2
（×1）

CPLD
Xilinx社
XC95288XL

外部バス
32ビット系
CPU用コネクタ

LAN
ASIX Electronics社
AX88796L

Ethernet（10M/100M）

USB
National
Semiconductor社
USBN9604

USBターゲット（TypeB）

大容量の RAM として使えるようにしました．

● 拡張ベース・ボードの構成
搭載するインターフェース機能は決まりましたが，それGPIO

外部バス
16ビット系
CPU用コネクタ

MMC/SDカード
CompactFlashをどのようなコントローラで実現するかを考えます．
メイン CPU となる SH-2 や V850 の外部バスが 16 ビットであることから，16 ビットまたは 8 ビット・ローカル・バ

外部バス
16ビット

ス接続タイプのコントローラから探す必要があります．
LAN コントローラとしては，100Base-TX 対応でローカ電源外付けSRAM
512Kバイトル・バス接続対応のデバイスの中から，AX88796L（ASIXElectronics 社）を採用しました．NE2000 互換ということ

Dec. 2007

図 1 拡張ベース・ボードのブロック図129