CY8CKIT-049 1MBitSRAM(ソフト接続)

CY8CKIT-049に1MBitSRAMをつける
Ver.1.001　2020.10.12

更新履歴
2020. 8.24　Ver.1.000　新規作成
2020.10.12　Ver.1.001　ソフト修正

【初めに】
PSoC4200 CY8CKIT-049には、メモリが4KBしかありません。そこで、IO接続で、PSoC4200 CY8CKIT-049に1MBitSRAMをつないでみましょう。
とりあえず第一弾は、ソフト制御です。
また、PSoC4200 CY8CKIT-049のIO端子は少ないので、アドレスは、外付けにTC74HC163（あるいはTC74HC161)の同期式バイナリーカウンタをつけます。こうすると、アドレス線が、1MBitSRAMは、128KBなので、17本もありますがそれがすべて外付けカウンタから出るので、データバスとわずかな制御線で済みます。

第2弾は、ハード制御です。最終版は、PSoC4200M　CY8CKIT-043を使って、DMAにして、ソフトはほとんど介入なしにしたいと思います。

PSoC4200のハード設定

ソフト制御なので、IO端子だけです。とは言え、メッセージを表示するLCDキャラクターディスプレイとUARTをつけます。
ここでは、LCDキャラクターディスプレイはデータ4本制御3本のものを使います。

図１回路図

これは回路図ですが、配線は一つもありません。ソフトIOなので、配線は不要なのです。

図２　IO端子の設定

出力端子を配置し、Nameを書き、HW connectionのチェックを外します。同様に、WE、LD0,LD1,A16,CLKOUT,C_ENも同じようにします。

図３　データバスの設定１

出力端子を回路図に1つおき、このように設定します。双方向バスは、Bidrectionalでは、ありません。Bidrectionalは、I2Cの sda端子専用です。
Degital input Degital outputにそれぞれチェックを入れ、抵抗プルアップにします。データバスに書くときはデータバスに書きますが、データーバスから読むときは、データバスに0x0FFかいて、バスをすべてハイにして、データバスを読みます。こうしないと読めません。

図４　データバスの設定２

Mappingのタブをクリックして、Display as busにチェックを入れます。

UARTとLCD_Charの設定はありません。

端子割り付け

端子割り付けは、このようにしました。

図５　端子割り当て

P4(0)､P4(1)は、CY8CKIT-049の配線から決まってしまいます。
また、P1(7)は、SARADCの基準電圧安定化のコンデンサC3とジャンパーR2が、CY8CKIT-049の配線で決まっていますので、R2をはんだごてではずしました。不都合なら、ほかのPINに移動してもいいです。
でも、CY8CKIT-049の配線でP4(2)､P4(3)は、CMOD、CTANKが、つながっていますし、P1(6)には、LED、P0（７）には、SWがつながっています。
それぞれ、直列にジャンパーがあるので、半田ごてで外すこともできます。
それ以外のPINでは制約はありません。なお、P3(2)､P3(3)はSWD制御線で、プログラマ、デバッガに使いますので、これも使えません。

外付け回路部品の配線

電源は、CY8CKIT-049のP4VDDとGNDを使うといいです。J2のGNDとGNDをつないでおきます。

LCDキャラクターディスプレイの配線

LCDキャラクターディスプレイの配線は、Cypressのマニュアル（LCD_CharのDatasheet）より、

図６　LCD　キャラクターディスプレイの配線方法

となっています。電源（Vcc）とGND（Vss）にセラコン0.1uFをつけてください。

TC74HC163（または、TC74HC161)

4bitのバイナリカウンタです。TC74HC161とTC74HC163の違いは、CLEAR(CLR)が、非同期か同期かの違いで、ここでは、 CLEARを使っていませんので、どちらでもかまわないです。

図７　TC74HC163（TC74HC161)のピン接続図

これを4個使って、16bitカウンタにします。同期式カウンタなので、CLKOUT（CK）の立ち上がりで、変化しますので、ほかの入力端子が変化しても、何も起きません。ですから、他の端子の変化タイミングには、CKのHLD,SETUPタイムを満足しておれば、関係しません。ですから、プログラムの依存性は低いです。
さて、メモリは128KBなので、アドレスは17本で1本足りませんので、IO端子A16を用意しました。したがって、カウンタは16bitで折り返してしまうので、注意が必要です。

図８　16bitカウンタの回路図

この回路図のLeは、LOADで、Rstは、CLR、P0-P3は、A-D、Q0-Q３は、QA-QD、TCはCOに対応します。D7-D0は DATA_BUS7-0に対応します。
電源とGNDは書かれていませんが、全部配線します。IC毎に電源（Vcc）とGNDにセラコン0.1uFをつけてください。

LD0をLにして、CLKOUTをLからHにすると、その立ち上がりで、DATA＿BUS7-0が、カウンタに読み込まれて、カウンタのA7_0に出力されます。同様にLD1をLにしてCLKOUTをLからHにすると、その立ち上がりで、DATABUS7-0が、カウンタに読み込まれて、A15-8に出力されます。
したがって、ラッチにもなります。LD0,LD1をともに、Lにして、DATABUSに０を書いて、CLKOUTをLからHにすると、その立ち上がりで、 DATA＿BUS7-0が、カウンタに読み込まれて、A15-0が、皆０になります。ですから、CLEAR端子は要らないのです。

カウンタにDATABUSから、アドレスを読み込ませれば、ダイレクトアクセスができます。
また、カウンタにDATABUSから、アドレスを読み込ませて、メモリを読み書きして、C_ENをHにし、CLKOUTをLからHにすると、その立ち上がりで、カウンタがカウントアップして、次のアドレスを示します。したがって、次にメモリを読み書きすれば、次にアドレスになっているので、いちいちアドレスを指定しなくてもC_ENをHにし、CLKOUTをLからHにすると、その立ち上がりで、カウンタがカウントアップして、次のアドレスを示しますので、連続してアクセスできます。

1MBitSRAM（M68AF127B)

1MBitSRAM（M68AF127B)のピン接続図は以下に示します。

図９　1MBitSRAM（M68AF127B)のピン接続図　

Gは、OE、WはWEにつなぎます。A0-15は、16bitカウンタから、A16はA16につなぎます。Vｃｃは電源です。ＶｓｓはＧＮＤです。
ＮＣはなにもつなぎません。Ｅ１は、ＧＮＤへ、Ｅ２は電源（Ｖｃｃ）につなぎます。電源（Vcc）とGND(Vss)にセラコン0.1uFをつけてください。

図９－１　1MBitSRAM（M68AF127B)の動作表

リードは、WEをH,OEをLにします。ライトはWEをLにします。WEがLだとOEは無視されて、ライトになります。
E１をHにすると、スタンバイモードとなって、超低消費電力になります。ここでは、スタンバイモードは使っていません。

図１０　完成図

GNDを使い切ったはんだ吸い取り線で強化し、ケミコン33UFをところどころに入れました。
TC74HC163は、DIP品はなく、SOPパッケージを使っています。したがって、TC74HC161AF,TC74HC163AFです。

プログラムmain.c

現在メモリテストプログラムだけできています。エラーすると、そこで止まります。
エラーがなければ、永遠に続けます。

#include "project.h"

#include <stddef.h>     // sprinf用

#include <stdlib.h>

     //
sprinf用

#include <stdio.h>

    
// sprinf用





void write_counter_low_byte(uint8 address_low)

{

    C_EN_Write(0);   // Count_EN L

    DATA_BUS_Write(address_low);

    LD0_Write(0);   // LD0 L

    CLKOUT_Write(1);   // CLK H

    CLKOUT_Write(0);   // CLK L

    LD0_Write(1);   // LD0 H

    DATA_BUS_Write(0xff);

}

    

void write_counter_high_byte(uint8 address_high)

{

    C_EN_Write(0);   // Count_EN L

    DATA_BUS_Write(address_high);

    LD1_Write(0);   // LD1 L

    CLKOUT_Write(1);   // CLK H

    CLKOUT_Write(0);   // CLK L

    LD1_Write(1);   // LD1 H

    DATA_BUS_Write(0xff);

}



void count_up(void)

{

    CLKOUT_Write(0);   // CLK L

    C_EN_Write(1);   // Count_EN H

    CLKOUT_Write(0);   // CLK L

    CLKOUT_Write(1);   // CLK H

    CLKOUT_Write(0);   // CLK L

    C_EN_Write(0);   // Count_EN L

 }







uint8 mem_read(uint16 address)

{

uint8 low;

uint8 high;

uint8 data;    

    C_EN_Write(0);   // Count_EN L

    low=address & 0x0ff;

    high=address>>8;

    write_counter_low_byte(low);

    write_counter_high_byte(high);

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(0x0ff);

    OE_Write(0);   // OE L

    data=DATA_BUS_Read();

    data=DATA_BUS_Read();

    OE_Write(1);   // OE H

    return(data);

}



uint8 mem_read_start(uint16 address)

{

uint8 low;

uint8 high;

int data;    

    low=address & 0x0ff;

    high=address>>8;

    write_counter_low_byte(low);

    write_counter_high_byte(high);

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(0x0ff);

    OE_Write(0);   // OE L

    data=DATA_BUS_Read();

    data=DATA_BUS_Read();

    OE_Write(1);   // OE H

    count_up();

    return((uint8)data);

}



uint8 mem_read_next(void)

{

int data;    

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(0x0ff);

    OE_Write(0);   // OE L

    data=DATA_BUS_Read();

    data=DATA_BUS_Read();

    OE_Write(1);   // OE H

    count_up();

    DATA_BUS_Write(0x0ff);

    return((uint8) data);

}



uint8 mem_read_hold(void)

{

int data;    

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(0x0ff);

   OE_Write(0);   // OE L

    data=DATA_BUS_Read();

    data=DATA_BUS_Read();

    OE_Write(1);   // OE H

    return((uint8)data);

}



void mem_write(uint16 address,uint8 data)

{

uint8 low;

uint8 high;

    low=address & 0x0ff;

    high=address>>8;

    write_counter_low_byte(low);

    write_counter_high_byte(high);

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(data);

    WE_Write(0);   // WE L

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(0x0ff);

}



void mem_write_start(uint16 address,uint8 data)

{

uint8 low;

uint8 high;

    low=address & 0xff;

    high=address>>8;

    write_counter_low_byte(low);

    write_counter_high_byte(high);

    CLKOUT_Write(0);

    DATA_BUS_Write(data);

    WE_Write(0);   // WE L

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(0xff);

    count_up();

}



void mem_write_next(uint8 data)

{

    DATA_BUS_Write(data);

    WE_Write(0);   // WE L

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(0xff);

    count_up();

}

void mem_write_hold(uint8 data)

{

    DATA_BUS_Write(data);

    WE_Write(0);   // WE L

    WE_Write(1);   // WE H

    DATA_BUS_Write(0xff);

}





int main(void)

{

uint16 address;

uint8 data;

uint8 test_data; 

uint8 a16=0;    

uint8 pass=0;

char buffer[40];



    CyGlobalIntEnable; /* Enable global interrupts. */



    /* Place your initialization/startup code here (e.g.
MyInst_Start()) */

    LCD_Char_1_Start() ;

    UART_1_Start();

    CyDelay(1000);

    LCD_Char_1_Position(0, 0) ;

    LCD_Char_1_PrintString("MEMORY
TEST     ") ;

    sprintf(buffer,"\n Memory test \n");

    UART_1_UartPutString(buffer) ;

    LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

    LCD_Char_1_PrintString("LCD
TEST     ") ;

    sprintf(buffer,"LCD test \n");

    UART_1_UartPutString(buffer) ;

    UART_1_UartPutCRLF(1) ;



    // init terminal

    LD0_Write(1);   // LD0 H

    LD1_Write(1);   // LD1 H

    CLKOUT_Write(0);   // CLK L

    C_EN_Write(0);   // C_EN L

    OE_Write(1);   // OE H

    WE_Write(1);   // WE H

    A16_Write(a16);   // A16

    

    address=0;

    DATA_BUS_Write(0xff);

    

    LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

   
LCD_Char_1_PrintString("               
") ;

    



    for(;;){



    // test 55  

    test_data=0x00;

    write_counter_low_byte(0);

    write_counter_high_byte(0);



    for(address=0;address!=0xffff;address++){

      mem_write_next(test_data);

      test_data--;

    }

    

    test_data=0;

    write_counter_low_byte(0);

    write_counter_high_byte(0);



    for(address=0;address!=0xffff;address++){

      data=mem_read_next();

      if(data != test_data){

       LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintInt16(address) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(test_data) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(data) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       sprintf(buffer,"ERORR %04x %02x
%02x \n",address,test_data,data);

       UART_1_UartPutString(buffer) ;

       UART_1_UartPutCRLF(1) ;

      for(;;){};

     };

    test_data--;

    };



    pass++;

    LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

    LCD_Char_1_PrintString("PASS= ") ;

    LCD_Char_1_PrintInt8(pass) ;

    LCD_Char_1_PrintString(" SEQRDS") ;



    sprintf(buffer,"PASS=%d  SEQRDS\n" ,pass);

    UART_1_UartPutString(buffer) ;

    UART_1_UartPutCRLF(1) ;

    

    for(address=0;address!=0xffff;address++){

      mem_write(address,0x55);

    };
//2020.10.12 追加

    write_counter_low_byte(0);

    write_counter_high_byte(0);

//2020.10.12ここまで    

    for(address=0;address!=0xffff;address++){

      data=mem_read_next();

      if(data != 0x55){

        LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintInt16(address) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(0x55) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(data) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;



      sprintf(buffer,"EROOR %04x %02x %02x
\n",address,0x55,data);

      UART_1_UartPutString(buffer) ;

      UART_1_UartPutCRLF(1) ;

       for(;;){};

     };

    };

       pass++;



    LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintString("PASS= ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(pass) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" SEQRD ") ;



      sprintf(buffer,"PASS=%d  SEQRD\n"
,pass);

      UART_1_UartPutString(buffer) ;

      UART_1_UartPutCRLF(1) ;

    

    

    for(address=0;address!=0xffff;address++){

      mem_write(address,0xaa);

      }; 

    

    write_counter_low_byte(0);

    write_counter_high_byte(0);

    for(address=0;address!=0xffff;address++){

       data=mem_read_next();

       if(data != 0xaa){

        

       LCD_Char_1_Position(0, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintInt16(address) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(0xaa) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(data) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;



      sprintf(buffer,"ERORR %04x %02x %02x
\n",address,0xaa,data);

      UART_1_UartPutString(buffer) ;

      UART_1_UartPutCRLF(1) ;

    

       for(;;){};

     };

    };

       pass++;

    

       LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintString("PASS= ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(pass) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" SEQRD") ;



       sprintf(buffer,"PASS=%d 
SEQRD\n" ,pass);

       UART_1_UartPutString(buffer) ;

       UART_1_UartPutCRLF(1) ;



    write_counter_low_byte(0);

    write_counter_high_byte(0);

    

    for(address=0;address!=0xffff;address++){

        mem_write_next (0x55);

     };

    

    for(address=0;address!=0xffff;address++){

      data=mem_read(address);

      if(data != 0x55){



       LCD_Char_1_Position(0, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintInt16(address) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(0x55) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(data) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       sprintf(buffer,"ERORR %04x %02x
%02x \n",address,0x55,data);

       UART_1_UartPutString(buffer) ;

       UART_1_UartPutCRLF(1) ;

      for(;;){};

      }; 

    }

       pass++;



       LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintString("PASS= ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(pass) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" DIR RD") ;

       sprintf(buffer,"PASS=%d  DIR
RD\n" ,pass);

       UART_1_UartPutString(buffer) ;

       UART_1_UartPutCRLF(1) ;

    

    write_counter_low_byte(0);

    write_counter_high_byte(0);



    for(address=0;address!=0xffff;address++){

        mem_write_next(0xaa);

     };



    for(address=0;address!=0xffff;address++){

      data=mem_read(address);

      if(data != 0xaa){

       LCD_Char_1_PrintInt16(address) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(0xaa) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(data) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" ") ;



       sprintf(buffer,"ERORR %04x %02x
%02x \n",address,0xaa,data);

       UART_1_UartPutString(buffer) ;

       UART_1_UartPutCRLF(1) ;

       for(;;){};

      }; 

    }



       pass++;



    LCD_Char_1_Position(1, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintString("PASS= ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(pass) ;

       LCD_Char_1_PrintString(" DIRRD") ;



       sprintf(buffer,"PASS=%d 
DIRRD\n" ,pass);

       UART_1_UartPutString(buffer) ;

       UART_1_UartPutCRLF(1) ;

    

    if (a16==0){

        a16=1;

    }else{

        a16=0;

    };



    A16_Write(a16);   // A16



      LCD_Char_1_Position(0, 0) ;

       LCD_Char_1_PrintString("A16= ") ;

       LCD_Char_1_PrintInt8(a16) ;

      
LCD_Char_1_PrintString("       ") ;



       sprintf(buffer,"A16=%d  \n"
,a16);

       UART_1_UartPutString(buffer) ;

       UART_1_UartPutCRLF(1) ;

}

      /*    END OF FILE */

}