Z80 マイコンシステムを作ろう（その４）

前回は，主に PS/2 インターフェースのキーボードを接続して，入力されたスキャンコードを取得するボードを作りました。

Z80 マイコンシステムを作ろう（その３）

今回は，画面出力を行うボードを作ります。

機能は一枚の基板にまとめます

Z80 ゲーム機を作ろう（その１１）やペンゴをワイヤラッピングで作ってみたでは，それらのアーケード基板を元に，ロジック IC で作ったので，画面出力回路は，相応の規模になりました。

今回は，サクッと 1 枚の基板に収めたいので，画面出力専用の LSI を載せてしまいます。

…んで，作った基板がこれです。

64 ピンの一番大きなチップが画面出力専用の LSI です。そうです。あの有名な VDP です（笑）。

ビデオ・ディスプレイ・プロセッサ

略して VDP です。今回使う VDP は，アスキーとヤマハが共同開発した V9958です。主に，MSX2+ 以降のパソコンに搭載されていたことで有名ですよね。

祖先は，テキサスインスツルメンツの TMS9918 という VDP で，V9958 は，それの上位互換に当たります。V9958 の前に，V9938 という VDP がありましたが，それは MSX2 パソコンに搭載されていました。

詳細な機能としては，今さら説明するまでもないと思いますので，ウィキペディアを参照ください（笑）。

今まで作ったアーケード基板アーキテクチャと比較して，一番違うポイントとしては，VRAM が，CPU バスから完全に切り離されていることです。

画面表示に必要なデータは，そのほとんどを VRAM に格納するのですが，このデータの読み書きは，Z80 が直接 VRAM に対して行うことはできず，必ず VDP を介して行う必要があります。

そのアクセスは，VDP に 4 つのポートがあり，そこに対して 8bit のデータを読み書きすることによって行います。

ポートが 4 つですので，アドレスバスは 2 本で済みますが，今回はメモリ空間ではなく，I/O 空間にマッピングします。Z80 からは，IN とか，OUT 命令などの入手力命令でアクセスするということですね。

V9938 や，V9958 の VRAM 容量というと，ほとんどが 128KB だったと思いますが，この基板は，192KB 搭載できるようにしています（開いている 2 つのパターンに増設）。

…と言っても，この増やした部分は，表示エリアとしては使えず，画像の転送元やバッファにしか使えないので，あまり得した気分にはならないかも…（笑）。

豊富な画面モードとハードウェアスクロール

上に書いたように，TMS9918 や V9938 という VDP の上位互換ですので，これらの機能はもちろん，新規に追加された画面モードと合わせていろいろな解像度の画面モードを持っています。（実質よく使うのは限られますが）

また，ハードウェアスプライトと，ハードウェアスクロール機能もあります。

どちらも，VDP が上位チップになった時に機能が強化されたのですが，やはり，低価格パソコン向けということもあって，中途半端な性能だったことは否めません。（私は，この中途半端さがすごく好きでしたけど…）

スプライト機能は，TMS9918 からありますが，単色表示，1 ラインに 4 枚まで表示可能というスペックでした。

これが，V9938 になってパワーアップされましたが，1 ラインごとに 1 色，または 2色，1 ラインに 8 枚まで表示可能という，ちょっと微妙なパワーアップでした。

2 枚以上重ねると色を増やすことができたりしたのですが，その分横並びの枚数が減ってしまうので，使いこなすにはかなりのセンスが必要だったように思います。

スクロール機能は，V9938 で縦スクロール機能が，V9958 で横スクロール機能が追加されましたが，縦スクロール機能は，スプライトの表示位置までスクロールされてしまうので，背景だけをスクロールさせたい場合には，煩わしかったり，横スクロール機能は，その指定方法が 8dot 単位でスクロールさせて，8dot 以下の端数を 1dot 単位で別に指定するとか，なんか独特でした。