§６．ＰＩＣプログラミングＭＡＮＩＡＣＳ（ＰＩＣプログラミングの高度なテクを満載）99/4/4
そんなわけで、ＰＩＣプログラミングですが、基礎的な命令の紹介とかは、後閑さんのホームページ
http://www.bekkoame.ne.jp/~gokan/
で行われているわけで、少なくともそれと重複しないようなことを書いてゆきたいと思います。いま、話を具体的に進めるためＰＩＣは、１６Ｆ８４とします。あまり、１６Ｆ８４には高度な命令は存在しませんが、８００円前後で買えますし、何度も書き換えて遊べるので、このへんがお手頃なのではないかと考えています。
１６Ｆ８４で動作するということは、それ以下の１２Ｃ５０８あたりでも動作する可能性が高いので、それほど一般性がない議論ではないと思います。
☆ １命令で２ウエイトを得る
時間待ちを行なう必要がある場合、割り込みを使うか適当な回数だけループで時間つぶしを行なうかのどちらかでしょう。ここでは、後者について考えてみましょう。
こいつは、１命令 ＝ １ｗｏｒｄ ＝ １２ビットとなっています。１６Ｆ８４は最大１０ＭＨｚで動作するわけですが、あまり速い設定にしても電池を食うだけなので、適当な遅さにした方が良いかも知れません。ともかく、いま、１０ＭＨｚで動作しているものとしまうしょう。
ＰＩＣはＲＩＳＣマシンなので、どの命令でも同じ時間で実行できます。ただし、分岐を伴う場合、プリフェッチしていたものが無駄になるので２倍の時間を要します。
それでは、非分岐系の命令１つの実行に要する時間は．．．？
これが、１／１０Ｍ秒（１Ｍ＝１，０００，０００）ではないのです。４／１０Ｍ秒なのです。１命令の実行は４サイクルから形成されていて、クロックパルスの４回分の時間を必要とするのです。逆に言えば、１０ＭＨｚのＰＩＣでは、非分岐系の命令は１秒間に２．５Ｍ回だけ実行できるというわけですね。
さて、ウエイトルーチンに必要なのが、
ｎｏｐ
です。これは、何もしない命令です。これで４／１０Ｍ秒だけ消費できますね。
問題１）しかし、実はｎｏｐの２倍の時間を消費することの出来る、何もしない命令が存在するのです。（もちろん、１wordで）
答え）
ｇｏｔｏ ｎｅｘｔ
ｎｅｘｔ：
です。分岐命令を使うことによって、２倍の時間を潰すわけですね。他の人のＰＩＣのプログラムでこのテクを使ってあるのを見たことが無いので、私のオリジナルのつもりです。どんどん使ってやってください。（笑）
☆ ウエイトルーチンを作る
ＰＩＣの命令についておさらいしておきますが、レジスタはｗだけで、あとはファイルレジスタと言って、ＳＲＡＭに入ってます。たいていの命令はｗに対してもファイルレジスタに対しても行えますし、どちらを使っても１word１wait（ただし、１waitを非分岐命令を１つ実行するのに必要な時間と規定する）なので、どちらでも良いでしょう。一部、ファイルレジスタに対してしか行えないものがあるので、面倒なのですが．．．
ｃｌｒｆ ｉ ； ｉ＝０ すなわち ２５６
ｌｏｏｐ：
ｄｅｃｆｓｚ ｉ，ｆ ； ｉｆ（−−ｉ！＝０） ｇｏｔｏ ｌｏｏｐ
ｇｏｔｏ ｌｏｏｐ
これが典型的なウエイトルーチンです。
問題２）この場合、何wait消費するでしょうか？
答え）１＋3*(256-1) + 2 waitです。decfszは、スキップする時のみ2waitで、それ以外は、1wait。つまり、ループ中は、１ループが1+2(gotoの分) wait必要なのです。ループ回数×3wait+最後のskipで2waitという計算です。この計算さえ出来れば、あとは、多重ループにするなり、係数を調整するなりして、１ミリ秒や１秒単位のウエイトルーチンも作れるかと思います。
☆ １６ビット変数
ｗレジスタも、ファイルレジスタも８ビットです。しかし、変数として、この倍の値を使いたいことも珍しくはありません。そこで、２つのファイルレジスタを疑似的に結合して、１６ビット確保したりすることがあります。
ｉＨ ｅｑｕ ０ｘ１５ ； Ｈｉｇｈ ｂｙｔｅ ｏｆ ｉ
ｉＬ ｅｑｕ ０ｘ１６ ； Ｌｏｗ ｂｙｔｅ ｏｆ ｉ
問題３）この疑似的な１６ビット変数ｉをインクリメントするには？
ＰＩＣ１７Ｃシリーズなら、キャリーごと加算する命令などがあるのですが、とりあえず、１６Ｆ８４で出来る方法を考えてみましょう。
答え）
ｉｎｃｆｓｚ ｉＬ，ｆ
ｇｏｔｏ ｓｋｉｐ
ｉｎｃｆ ｉＨ，ｆ
ｓｋｉｐ：
の３命令で可能です。ｉｎｃｆｓｚ／ｄｅｃｆｓｚは、ｉｎｃ／ｄｅｃしたのちにゼロであればスキップする命令なのですが、意外と使いにくい気がします。個人的には、ノンゼロでスキップしてくれた方が、よっぽど有効な気がするのですが．．．。（ノンゼロでスキップする命令さえあれば、この場合も２命令で済みますし．．．）
問題４）この疑似的な１６ビット変数ｉをデクリメントするには？
これは、やや難問です。何故かと言うと、下位バイトであるｉＬをデクリメント後に０ｘＦＦになっていれば、上位バイトｉＨをデクリメントしなければならないのですが、ｄｅｃではゼロフラグしか変化しないのです。すなわち、ボローフラグのようなものに反映しないのです。ということは、あらかじめｉＬが０であるかどうかを調べる必要がありそうです。
回答例１）
ｍｏｖｆ ｉＬ，ｆ ； ｉＬ＝ｉＬだが、これでゼロフラグが変化する
ｂｔｆｓｃ ＳＴＡＴＵＳ，Ｚ ； ゼロフラグがクリアされていればスキップ
ｄｅｃｆ ｉＨ，ｆ ； ｉＬ＝０の場合、上位バイトもデクリメント
ｄｅｃｆ ｉＬ，ｆ
さきほども書いたように、もし、ｉｎｃｆｓｚのノンゼロでスキップするような命令ｉｎｃｆｓｎｚが存在すれば、無理やり０ｘｆｆかどうかを調べに行って、
ｄｅｃｆ ｉＬ，ｆ
ｉｎｃｆｓｎｚ ｉＬ，ｗ ； 実際はこんな命令は存在しない
ｄｅｃｆ ｉＨ，ｆ
という技も使えるのですが、惜しい限りです。仕方ないので、これのｉｎｃｆｓｚに書き換えたやつを使うとすると、
回答例２）
ｄｅｃｆ ｉＬ，ｆ ； ｉＬ−−
ｉｎｃｆｓｚ ｉＬ，ｗ ； ｉｆ（ｉＬ＋１！＝０）ｇｏｔｏ ｓｋｉｐ
ｇｏｔｏ ｓｋｉｐ
ｄｅｃｆ ｉＨ，ｆ
ｓｋｉｐ：
となりますね。回答例１．でも、２でも、共に５ｗａｉｔで完了するので、こちらも正解とします。
問題５）この疑似的な１６ビット変数ｉが０なら、リターンするコードは？
これは、朝飯前ですね？？
答え）
ｍｏｖｆ ｉＬ，ｗ ； ｗ＝ｉＬ
ｉｏｒｗｆ ｉＨ，ｗ ； ｗ｜＝ ｉＨ
ｂｔｆｓｃ ＳＴＡＴＵＳ，Ｚ
ｒｅｔｕｒｎ
問題６）この疑似的な１６ビット変数ｉが０ｘ１２３４ならｗに０、そうでないならｗに非０を入れてリターンするコードは？
これは、ちょっと難しいかも知れないですね。素直に書くなら、
ｍｏｖｌｗ ０ｘ３４
ｓｕｂｗｆ ｉＬ，ｗ
ｂｔｆｓｓ ＳＴＡＴＵＳ，Ｚ
ｒｅｔｌｗ １
ｍｏｖｌｗ ０ｘ１２
ｓｕｂｗｆ ｉＨ，ｗ
ｂｔｆｓｓ ＳＴＡＴＵＳ，Ｚ
ｒｅｔｌｗ １
ｒｅｔｌｗ ０
ですね。ｒｅｔｌｗってのが、リテラル持ってリターンする命令です。これも１命令なので、関数からの戻り値として、ディフォルト値を設定したいときに使えます。
ただ、これは、ｘｏｒを利用して、こう書いて欲しいところですね．．．
回答）
ｍｏｖｌｗ ０ｘ１２
ｘｏｒｗｆ ｉＨ，ｗ
ｍｏｖｗｆ ｔｅｍｐ ； 一時的に保管
ｍｏｖｌｗ ０ｘ３４
ｘｏｒｗｆ ｉＬ，ｗ
ａｎｄｗｆ ｔｅｍｐ
ｒｅｔｕｒｎ
もとのｉを破壊して良いなら、
ｍｏｖｌｗ ０ｘ１２
ｘｏｒｗｆ ｉＨ，ｆ
ｍｏｖｌｗ ０ｘ３４
ｘｏｒｗｆ ｉＬ，ｆ
ａｎｄｗｆ ｉＨ
ｒｅｔｕｒｎ
とも書けますが．．．まあ、邪道なんでしょう。
☆ 一番時間のかかる命令（コーヒーブレイク。単なる息抜きです）
問題）一番時間のかかる命令は何でしょう？
えっ？非分岐命令１wait、分岐命令２waitでなかったの？とか言わないでください（笑）
答え）sleep 無限wait
うわー。そんなの詐欺だ〜。（笑）
☆ ｗに関する命令
レジスタは、ｗしかないわけで、ｗに関する技を知っているのと知っていないのとでは、自ずと生まれてくるコードも違ったものになってきます。そんなわけで、今月は、ｗレジスタ強化月間であります。（何のこっちゃ．．．）
問題７）ｗレジスタが０ｘ３４ならｗに０、そうでないならｗに非０を入れてリターンするコードを書け
もう、ここまで読んできた方なら、簡単でしょう。
答え）
ｘｏｒｌｗ ０ｘ３４
ｒｅｔｕｒｎ
もはや、基本ですね。
問題８）ｗレジスタが０ならラベル＿ｊｍｐＡに飛びたい。どうすれば良いか？
ｗの値による条件分岐です。よく使います。
答え）
ｉｏｒｌｗ ０
ｂｔｆｓｃ ＳＴＡＴＵＳ，ｚ
ｇｏｔｏ ＿ｊｍｐＡ
ｉｏｒｌｗ ０の部分は、ｘｏｒｗｆ ０とか、ａｎｄｌｗ ０ｘｆｆとかも考えられると思います。特定の数値と比較して〜って場合ならｘｏｒｗｆが一番使いやすいでしょう。
問題９）ｗが０なら５０，ｗが１なら１００，ｗが２なら２００をｗに代入してリターンするコードを書け。ただし、ｗには、０，１，２のいずれかの値が入っていると仮定して良い。
これ、やっかいなんですよ（笑） でも、こういう処理、意外と必要なことって多いので困ってしまいます。一番、素直なコードは、
ｉｏｒｌｗ ０
ｂｔｆｓｃ ＳＴＡＴＵＳ，ｚ
ｒｅｔｌｗ ５０
ｉｏｒｌｗ １
ｂｔｆｓｃ ＳＴＡＴＵＳ，ｚ
ｒｅｔｌｗ １００
ｒｅｔｌｗ ２００
でしょうか。しかし、これ、数が増えてきたら、大変なんです。ｗでなくファイルレジスタに対してなら、ｄｅｃｆｓｚを連ねて行く方法も考えられなくもないですが、それもかなりダサイ部類のプログラムと言えるでしょう。
回答）
ａｄｄｗｆ ＰＣＬ，ｆ ； プログラムカウンタに加算する！！
ｒｅｔｗｌ ５０
ｒｅｔｗｌ １００
ｒｅｔｗｌ ２００
です。ｒｅｔｗｌの部分は、ｄｔという疑似命令を使用して、
ｄｔ ５０，１００，２００
とも書けます。ただし、ＰＣＬは、プログラムカウンタの下位８ビットなので、この４命令の配置されるアドレスが256wordの境界を渡っているときは、この方法は使えないので注意しましょう。
問題１０）ｗの値が０ならラベル＿ａに、１ならラベル＿ｂに、２ならラベル＿ｃにジャンプするプログラムを書け。
いわゆるジャンプテーブルですね。先ほどのテクを使えば簡単でしょう。
回答）
ａｄｄｗｆ ＰＣＬ，ｆ
ｇｏｔｏ ＿ａ
ｇｏｔｏ ＿ｂ
ｇｏｔｏ ＿ｃ
くれぐれも、境界には気をつけて．．．。
しかし、ハードウェア工作で、まさかこんなにプログラムの話を書くとは思わなかったです（笑）
要望があれば、また続き書きます．．．＞ＰＩＣテク
とりあえず、パーフェクトダンスマシーンを完成させないことには．．．（笑）