電子工作

趣味の「マイコン」

「マイコン」という言葉が使われ始めたころ、「マイコン」は、「マイクロコンピュータ」と「マイ・コンピュータ」の二つの意味を持っていました。ちょうど8bitCPUが現れ始めたころです。後の二大勢力となるインテル、モトローラはそれぞれ、80806800。ちょっと毛色の変わった6502、8080上位互換のザイログZ80。こういったチップを組み込んだボードやキット、それにシステム(=パソコン)が出回り、個人でもこれらを購入して所有できるようになりました。ですから、この時代は、「マイクロコンピュータ」=「マイ・コンピュータ」と感じられる情勢だったのです。

このころのチップは、バス速度も遅かったので、ボードや周辺回路を自作することも楽しめ、「ソフト」と「ハード」は個人の手にも楽しい不可分の関係を持っていました。

ところが、この後、CPUはどんどん高機能化し、速度も速くなり、規模も大きくなりました。「マイコン」は「マイ・コンピュータ」の意味を失い、「パソコン」となったのです。バスも高速化し、趣味で周辺回路を自作するのは難しくなってきました。幸せだった「ソフト」と「ハード」の関係は崩れ、自作で楽しめるのはソフトのみの不幸な?時代となりました。

他方、「マイクロコンピュータ」は、産業用組込機器としても多く使われるようになり、見えないところで大変な増殖をしたのですが、特殊化し、また、個人が入手できるものではなくなってしまいました。

しばらくの間は、こういった不幸な時期が続いたのです。

ところが、ここ数年、PICを中心とした組込用のCPUが秋葉原でも手に入るようになり、その開発環境も安価、あるいは無償で入手できるようになりました(これはPCが普及した恩恵ですね)。

こうなってみると、組込用のCPUにはROM、RAM、IOなどが内蔵されていることが、趣味で楽しむ場合に大きな利点となります。つまり、高速なバスラインを配線する必要が無いために、ノイズや引き回しなどの実装上のトラブルを避けることが出来、手配線でも十分にハードを制作できるようになったのです。配線量も激減し、本当に使用する回路のみの製作でも十分に実用的に動作します。

たった一つのLEDを点滅させるだけでも、バスライン(データバス、アドレスバス)を引き回し、発振回路を用意しなければならなかったのが、たとえば、PICならば、電源とグランド、LEDと抵抗を接続するだけでハードは出来上がります。しかも、発振回路も内蔵、電源の許容範囲も広いので、数本の配線と電池だけでも動作します。

「ハード」と「ソフト」を遊べる楽しい環境が揃いました。

また手軽に楽しめるようになったのは、他にもいくつか要因があると思えます。

DIPパッケージのCPUが供給された。

ピン間2.54oの普通のゲジゲジ形状。多くの組込用CPUがカニカニの表面実装用パッケージだったので半田付けが難しかったのです。PICが爆発的に使われた大きな要因にこのDIPパッケージの供給があったと思います。個人に使われるということは、結局のところ産業用でも使われることにつながる(慣れたチップは採用しやすい)と思われ、PIC以外のCPUもDIPパッケージでの供給が増えているようです。

内蔵ROMにフラッシュROMが採用された。

手軽に書き込みが出来、実装したまま書き込めたり、簡単なハードだけで、書き込めたりします。高価な書込器が不要。事実上無制限に書き換えが出来ることも個人にとっては、大きなポイントです。

周辺機能が充実。

USARTやPWM、DA/ADなどどんどん周辺機能が充実してきています。外付けのチップが少なくなるし、また、バリエーションも豊富なので、経済的に必要な機能を持つCPUを選べます。

入手しやすいCPUをいくつか挙げてみます(使用経験のあるもののみ)。

  1. PIC

    自作の火付け役のようなチップです。バリエーションが豊富で、小機能なものから、満艦飾のものまで。 特に小機能、少ピンのものは値段も安く、ロジックICより安いくらいで手軽に使えます。

    8ビットのいわゆるバイトマシンで、ソフトは汎用性にかけますが、部品的な応用には十分です。ほとんどの品種でDIPパッケージがあるのが強み。反面、規模の大きなものはソフトが組みにくいのではないでしょうか。

    入手しやすいこと。古い世代のチップも比較的残っていることなども、着目点です。

  2. AVR

    PICと同じゾーンで展開されているチップです。こちらも8ビットのバイトマシンですが、さすがに後発らしく、ソフト面では相当に組みやすくなっています。周辺機能も驚異的に充実しています。DIPパッケージの供給も多いのはうれしいことです。

    価格はPICよりやや高め。PICほど入手は容易でなく、手軽に入手できる品種も限られています。品種の世代交代もかなり行われています。

  3. Z80

    「マイコン」時代のベストセラーZ80です。現在は周辺回路を取り込み、1チップ化したものが入手できます。

    なんといっても、圧倒的な「オールド」ユーザーがいて(生きているはず?)、慣れている、ソフトの資産が流用できるなど、メリットの多いチップです。

    やや入手しにくいこと、値段もそれほど安くないこと、DIPパッケージがほとんど無いことなどが弱点。キット、あるいは、実装済基板などは比較的出回っています。

  4. H8

    日立、あるいは、ルネサスのCPU。バイトマシンと16ビットマシンがありますが、現在見かけるのは、ほとんど16ビットマシンです。

    ソフト面では、わりとコンピュータっぽい雰囲気のCPUです。部品的ではない、ちょっと規模のある使い方が良いようです。現代版Z80といったところでしょうか。

    入手は容易ですが、DIPパッケージはほとんど無く、キット、あるいは実装済基板を購入することになりそうです。

  5. SH

    H8の上位のシリーズで、SH-1,SH-2,SH-3,SH-4と大きく分かれ、バリエーションも豊富です。

    DIPパッケージは無いようで、キットなどで入手することになるでしょう。お値段的にもそれなりです。 パソコンも構成できるようなものなので、比較的大きなシステムでは使い勝手がよさそうです。特に、外部メモリの接続など、非常に楽になっています。

  6. ARM

    携帯電話などで使われていることの多いCPU(?)です。ARMのチップというものは無く、各社がARMのライセンスを得て、コアを周辺回路と合わせて組み込んだものを販売しています。ARMのコアは何種類かありますが、比較的出回っているのはARM7TDMIをコアとしたもの。

    一風変わった命令系を持ち、32ビットで高速です。チップのバリエーションも豊富ですが、基本的にはある程度以上の規模で使う。つまり、部品的な使い方ではなくコンピュータ的な使い方に向いていると思います。

    個人では入手しにくい部類でしょう。安価なキットはそれほど多くないようです。

上に上げた以外にも、最近は動きがあり、ローエンドのチップに関しては、個人向けを意識して各社が学習キットや、無償開発ツール供給、DIPパッケージ商品の販売などを始めています。一時のブームかも知れませんが、いまのところ、趣味のマイコンには追い風が吹いているようです。

こちらのほうは、実際に入手、使用した段階で、紹介したいと思っています。

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