「組み込み」ならではの基礎知識　――スタートアップ・ルーチンからハードウェアまで

　表8-2は，表8-1で定義された番地とデバイスの関係を基に，アドレス・バスを通してデコーダへ入力する番地と，出力されるチップ・セレクト信号を示しています．このラッチとゲートを使った回路は図8-5のようになります．また，この回路が機能したときのタイミング図を図8-6に示します．おのおのの機器の番地に対して，リード命令やライト命令を実行すると，対応したチップ・セレクト信号が有効になります．リード信号線はゲートに，ライト信号線はラッチにつながれています．

　スイッチの番地に対してリード命令を実行すると，ゲートに接続されたチップ・セレクト信号とリード信号が有効になります．そこで，ゲートが開いて，スイッチの状態がそのままデータ・バスに出てきます．CPUは，リード信号の立ち上がりでデータ・バスの値を取り込むことにより，スイッチの状態を読み取ります．

　LEDの番地に対してライト命令を実行すると，ラッチに接続されているチップ・セレクト信号とライト信号が有効になり，ライト信号の立ち上がりで，ラッチはデータ・バスの値を取り込みます．そして，その値をラッチが出力し続けるため，データ・バスから値が消えた後もLEDは点灯/消灯し続けます．

　アドレス・バス，データ・バスとも，複数の信号線を使って同時かつ並列（パラレル）に情報を伝えています．図8-5に示したように，ポートに接続されているデータ・バスの値をそのままI/Oの制御に利用する使いかたをパラレル・ポートと言います．パラレル・ポートは，制御にも通信にも使うことができます．

〔表8-2〕デコーダの論理表
アドレス・バスの値に応じて，それぞれのデバイスに対応したチップ・セレクト信号が有効になる．

〔図8-5〕スイッチとLEDを接続した回路
複数のデバイスを接続するためにアドレスをデコード（解読）して，指定されたデバイスだけが選ばれるようにする．入力のときはゲートを指定してスイッチの値を読み取り，出力のときはラッチを指定してLEDを設定する．

〔図8-6〕図8-5の回路が機能したときのタイミング図
（1）スイッチの状態を入力したいときは，CPUがアドレス・バスにスイッチ（ゲート）の番地を置き，リード信号を有効にする．デコーダがアドレス・バスの値に基づいて，ゲートを選ぶチップ・セレクト信号を有効にする．すると，ゲートが開いてスイッチの状態がデータ・バスに載る．CPUは，リード信号の立ち上がりタイミングでデータ・バスの内容（スイッチの状態）を取り込む．（2）LEDの点灯/消灯を設定したいときは，CPUがアドレス・バスにLED（ラッチ）の番地を置き，設定したい値をデータ・バスに置いて，ライト信号を有効にする．デコーダがアドレス・バスの値に基づいて，ラッチを選ぶチップ・セレクト信号を有効にする．ラッチは，ライト信号の立ち上がりタイミングでデータ・バスの内容（LEDの設定情報）を取り込む．ラッチは，取り込んだ値を出力し続けるので，データ・バスからLEDの設定情報が消えても，LEDの状態は維持される．