CIA
Der CIA (Complex Interface Adapter) ist ein Interface-Chip, der in Commodore-Heimcomputern eingebaut ist. Er stellt diverse interne Steuerungssignale und Ein- und Ausgabeleitungen sowie Timer und eine Echtzeituhr zur Verfügung. Der CIA wurde von dem Halbleiterhersteller MOS Technology entwickelt, der 1976 von Commodore übernommen wurde. Im C64 befinden sich zwei CIA 6526. Vorgänger des CIA war der VIA, der u. a. in der Commodore 1541 Verwendung fand.
Einzelheiten des CIA 6526[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- 16 einzeln programmierbare Ein- und Ausgabeleitungen (TTL, Open Collector).
- Im C64 werden einige dieser Leitungen zur Abfrage/Ansteuerung der Ein-/Ausgabegeräte (Tastatur, Joystick, IEC-Bus etc.) benutzt, einige sind mit dem VIC verbunden und legen den für ihn sichtbaren Speicherbereich fest, andere stehen zur freien Verfügung und sind am Userport herausgeführt.
- Die Leitungen sind als Open Collector mit internen Pullups[1] herausgeführt.
- Die Pullups erlauben Stromentnahme (Leitung auf High/Ausgang) bis etwa 1 mA pro Leitung; die Treibertransistoren sind für etwa 3 mA spezifiziert (Low/Ausgang). Es darf auf keinen Fall eine Spannung größer 0 V ohne entsprechenden Schutzwiderstand o.ä. angeschlossen werden, da der im Falle des Leitungszustands Low/Ausgang in die CIA fließende Strom den jeweiligen Treibertransistor zerstören würde. Das Schalten von Pins direkt auf Masse oder gegen eine andere Open-Collector-Leitung dagegen ist problemlos möglich, da der Pullup-Widerstand den fließenden Strom dann begrenzt.
- Port B hat zusätzlich relativ hochohmige aktive Pullups, was in der Praxis kaum Unterschied macht.[2]
- Lesen der Register PRA/PRB gibt immer den tatsächlichen gelesenen Zustand der Datenleitungen zurück, auch wenn die Leitungen per DDRA/DDRB als Ausgänge geschaltet sind.
- 8- oder 16-Bit-Datentransport (lesend und schreibend) mit Handshake-Funktion.
- 2 unabhängige 16-Bit-Intervalltimer mit Kaskadierungsmöglichkeit.
- Jeder Timer besteht aus einem 16-Bit-Latch (Startwert) und dem eigentlichen 16-Bit-Timer.
- Das Latch kann man direkt setzen, den Timer nur lesen bzw. indirekt über das Latch setzen.
- Der Timer kann von der Chip-Frequenz, von einem externen Signal oder ein Timer vom Unterlauf des anderen (in Kaskade) getaktet werden.
- 24-Stunden-Zeituhr ("Time of Day"/TOD, AM/PM) mit programmierbarem Alarm, getaktet per eigenem 50/60-Hz-Takteingang
- 8-Bit-Schieberegister für serielle Ein- und Ausgabe.
- Am Userport herausgeführt.
- Open-Drain-Leitung, erlaubt die Zusammenschaltung zu einem Bus.
- Das Einlesen erfordert einen externen Takt.
- 2 TTL-Handshake-Leitungen, flankengesteuert/-sensitiv (1 Ausgang PC, 1 Eingang FLAG)
- Wird im C64 standardmäßig nur beim Kassettenport (Leseleitung) verwendet.
- Teilweise am Userport herausgeführt.
- CMOS-kompatibel
- Taktung: 1 MHz (6526) oder 2 MHz (6526A) oder 3 MHz (6526B)
Speicheradressen der CIAs[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Folgende Speicheradressen werden von den beiden CIA-Chips im C64 belegt:
CIA 1[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
| Adressbereich: $DC00-$DCFF, 56320-56575 Aufgaben: Tastatur, Joystick, Paddles, Datasette, Userport, IRQ-Steuerung | ||||
| Adresse Hex |
Adresse Dez |
Register | Funktion | Bemerkung |
|---|---|---|---|---|
| $DC00 | 56320 | 0 PRA |
Daten Port A | Abfrage/Steuerung der acht Datenleitungen von Port A. Die Leitungen sind mehrfach belegt: Lesen/Schreiben: Bit 0..7 Tastaturmatrixspalten |
| $DC01 | 56321 | 1 PRB |
Daten Port B | Abfrage/Steuerung der acht Datenleitungen von Port B. Ein Schreiben oder Auslesen dieses Ports bewirkt die Ausgabe eines Low-Pulses auf Handshake-Leitung PC für die Dauer eines Systemtaktzyklus (beim C64 nicht verwendet). Die Leitungen sind mehrfach belegt: Lesen/Schreiben: Bit 0..7 Tastaturmatrixzeilen |
| $DC02 | 56322 | 2 DDRA |
Datenrichtung Port A |
Bit X: 0=Eingang (nur lesen), 1=Ausgang (lesen und schreiben) |
| $DC03 | 56323 | 3 DDRB |
Datenrichtung Port B |
Bit X: 0=Eingang (nur lesen), 1=Ausgang (lesen und schreiben) |
| $DC04 | 56324 | 4 TA LO |
Timer A Low-Byte |
Lesen: aktueller Wert Timer A (Low-Byte) Schreiben: Latch des Timers A setzen (Low-Byte) |
| $DC05 | 56325 | 5 TA HI |
Timer A High-Byte |
Lesen: aktueller Wert Timer A (High-Byte) Schreiben: Latch des Timers A setzen (High-Byte) - falls der Timer gestoppt ist, wird gleichzeitig das High-Byte des Timers neu gesetzt |
| $DC06 | 56326 | 6 TB LO |
Timer B Low-Byte |
Lesen: aktueller Wert Timer B (Low-Byte) Schreiben: Latch des Timers B setzen (Low-Byte) |
| $DC07 | 56327 | 7 TB HI |
Timer B High-Byte |
Lesen: aktueller Wert Timer B (High-Byte) Schreiben: Latch des Timers B setzen (High-Byte) - falls der Timer gestoppt ist, wird gleichzeitig das High-Byte des Timers neu gesetzt |
| $DC08 | 56328 | 8 TOD 10THS |
Echtzeituhr 1/10 s |
Lesen: Bit 0..3: Zehntelsekunden im BCD-Format ($0-$9) |
| $DC09 | 56329 | 9 TOD SEC |
Echtzeituhr Sekunden |
Bit 0..3: Einersekunden im BCD-Format ($0-$9) Bit 4..6: Zehnersekunden im BCD-Format ($0-$5) |
| $DC0A | 56330 | 10 TOD MIN |
Echtzeituhr Minuten |
Bit 0..3: Einerminuten im BCD-Format( $0-$9) Bit 4..6: Zehnerminuten im BCD-Format ($0-$5) |
| $DC0B | 56331 | 11 TOD HR |
Echtzeituhr Stunden |
Bit 0..3: Einerstunden im BCD-Format ($0-$9) Bit 4..6: Zehnerstunden im BCD-Format ($0-$5) |
| $DC0C | 56332 | 12 SDR |
Serielles Schieberegister |
Am SP-Pin wird das Byte in diesem Register bitweise mit jeder positiven Flanke am CNT-Pin eingelesen bzw. hinausgeschoben (bei letzterem kann CNT auch von TIMER-A-Unterläufen getrieben sein). Die Signale SP und CNT sind am Userport (Pin 5 bzw. 4) herausgeführt. |
| $DC0D | 56333 | 13 ICR |
Interrupt Control und Status |
CIA1 ist mit der IRQ-Leitung der CPU verbunden. Lesen: (Bit0..4 = INT DATA, Herkunft des Interrupts) |
| $DC0E | 56334 | 14 CRA |
Control Timer A | Bit 0: 0 = Stop Timer; 1 = Start Timer Bit 1: 1 = Zeigt einen Timer Unterlauf an Port B in Bit 6 an |
| $DC0F | 56335 | 15 CRB |
Control Timer B | Bit 0: 0 = Stop Timer; 1 = Start Timer Bit 1: 1 = Zeigt einen Timer Unterlauf an Port B in Bit 7 an
Bit 7: 0 = Schreiben in die TOD-Register setzt die Uhrzeit, 1 = Schreiben in die TOD-Register setzt die Alarmzeit |
| $DC10-$DCFF | 56336-56575 | - | - | Die CIA 1 Register wiederholen sich alle 16 Bytes |
CIA 2[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Der zweite CIA-Chip ist identisch mit dem ersten. Deshalb sind in der folgenden Tabelle nur Einträge zu finden, die sich auf die spezifische Verwendung im C64 beziehen.
| Adressbereich: $DD00-$DDFF, 56576-56831 Aufgaben: Serielle Schnittstelle, RS-232, VIC Speicheradressierung, Userport, NMI-Steuerung | ||||
| Adresse Hex |
Adresse Dez |
Register | Funktion | Bemerkung |
|---|---|---|---|---|
| $DD00 | 56576 | 0 PRA |
Daten Port A | Bit 0..1: Auswahl der Position des VIC-Speichers
Bit 2: RS-232: TXD Ausgang, Userport: Daten PA 2 (Pin M)
Bit 6..7: Serielle Schnittstelle Eingang (0=Low/Active, 1=High/Inactive)
|
| $DD01 | 56577 | 1 PRB |
Daten Port B | Bit 0..7: Userport Daten PB 0-7 (Pins C,D,E,F,H,J,K,L), außerdem Userport (Pin 8) Handshake-Leitung PC, die bei jedem Schreiben oder Lesen des Ports aktiv wird. Der KERNAL bietet einige RS232-Routinen an, die die Pins folgendermaßen benutzen:
Bit 1..5: RS-232: schreiben
|
| $DD02 | 56578 | 2 DDRA |
Datenrichtung Port A |
siehe CIA 1 |
| $DD03 | 56579 | 3 DDRB |
Datenrichtung Port B |
siehe CIA 1 |
| $DD04 | 56580 | 4 TA LO |
Timer A Low-Byte |
siehe CIA 1 |
| $DD05 | 56581 | 5 TA HI |
Timer A High-Byte |
siehe CIA 1 |
| $DD06 | 56582 | 6 TB LO |
Timer B Low-Byte |
siehe CIA 1 |
| $DD07 | 56583 | 7 TB HI |
Timer B High-Byte |
siehe CIA 1 |
| $DD08 | 56584 | 8 TOD 10THS |
Echtzeituhr 1/10 s |
siehe CIA 1 |
| $DD09 | 56585 | 9 TOD SEC |
Echtzeituhr Sekunden |
siehe CIA 1 |
| $DD0A | 56586 | 10 TOD MIN |
Echtzeituhr Minuten |
siehe CIA 1 |
| $DD0B | 56587 | 11 TOD HR |
Echtzeituhr Stunden |
siehe CIA 1 |
| $DD0C | 56588 | 12 SDR |
Serielles Schieberegister |
dazugehörige Signale SP und CNT sind am Userport (Pin 7 bzw. 6) herausgeführt, siehe CIA 1 |
| $DD0D | 56589 | 13 ICR |
Interrupt Control und Status |
CIA2 ist an die NMI-Leitung der CPU angeschlossen. Bit 4: 1 = NMI wenn negative Flanke am FLAG-Pin aufgetreten ist (RS-232 Daten empfangen, am Userport, Pin B, herausgeführt) |
| $DD0E | 56590 | 14 CRA |
Control Timer A | siehe CIA 1 |
| $DD0F | 56591 | 15 CRB |
Control Timer B | siehe CIA 1 |
Pinbelegung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
| Pin | Beschreibung | |
|---|---|---|
|
Vss | Versorgungsspannung 0 V, Systemmasse |
| PA0 - PA7 | I/O-Port A Bit0-7 bidirektional | |
| PB0 - PB7 | I/O-Port B Bit0-7 bidirektional | |
| PC | Port Control - Ausgangs-Handshakeleitung: Ein Low/Active-Impuls von einem Taktzyklus zeigt an, dass die Daten am Port-B-Register gelesen wurden oder bereitstehen. | |
| TOD | Time Of Day - Takteingang für Echtzeituhr (50/60Hz) - ergibt sich beim C64 aus der Netzfrequenz. | |
| Vcc | Versorgungsspannung +5V DC | |
| IRQ | Interrupt Request (bei Interrupt nimmt dieser Ausgang einen Low-Pegel an.) | |
| R/W | High-Pegel = Lesen (Datentransfer aus dem CIA), Low-Pegel = Schreiben (Datentransfer in den CIA) | |
| CS | Chip Select - ein Low-Pegel an diesem Eingang bedeutet, dass die Daten am Datenbus gültig sind. | |
| FLAG | Dieser Eingang reagiert auf eine fallende Flanke und setzt das FLAG-Bit (Bit 4) im ICR-Register. Wenn das zugehörige Maskenbit gesetzt ist, wird zusätzlich ein Interrupt ausgelöst. | |
| phi2 | Systemtakteingang - Alle Datentransferaktionen finden nur bei High-Pegel statt. | |
| DB0 - DB7 | Datenbus Bits 0 - 7 | |
| RES | Reseteingang - Ein Low-Pegel versetzt alle internen Register in den Grundzustand. | |
| RS0 - RS3 | Register Select - Mit diesen vier Adresseingängen wird eines der insgesamt 16 internen Register angewählt. | |
| SP | Serial Port - Ein/Ausgang für das serielle Schieberegister | |
| CNT | Count - Ein/Ausgang des Schieberegistertaktes oder Triggereingang für die Intervalltimer. |
Fehler[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- Echtzeituhr/TOD
- Wenn das Stundenregister TOD HR (Register 11/$0B) den Wert BCD $12 erreicht (also Punkt Mittag bzw. Mitternacht), wird das PM-Flag (MSB) invertiert. Das heißt, wenn $12 geschrieben wird, enthält das Register den Wert $92 (BCD $12 + $80 für PM-Flag) und umgekehrt.[3]
Das kann umgangen werden, in dem beim Schreiben statt $12 der Wert $00 verwendet wird (mit entsprechendem Bit 7), also $00 für 0 h un $80 für 12 h. Beim Wechsel auf die 12. Stunde wird von $11 (11 AM) auf den Wert $92 (12 PM) bzw. von $91 (11 PM) auf $12 (12 AM) geschaltet und dieser Wert dann auch gelesen.
- Wenn das Stundenregister TOD HR (Register 11/$0B) den Wert BCD $12 erreicht (also Punkt Mittag bzw. Mitternacht), wird das PM-Flag (MSB) invertiert. Das heißt, wenn $12 geschrieben wird, enthält das Register den Wert $92 (BCD $12 + $80 für PM-Flag) und umgekehrt.[3]
- 6526A
Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
| Wikipedia: MOS Technology CIA |
Wikipedia: MOS Technology CIA 
|
| Wikipedia: TTL |
| Wikipedia: CMOS |
- Der CIA 6526 im Commodore Computer Online Museum
- MOS 6526 CIA Datenblatt (PDF Format)
- Mapping the C64 - u. a. Details zur CIA-Programmierung
- 74HCT6526 - Nachbau der CIA mit diskreten Bauteilen aus der 74xx-Reihe
Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- ↑ Genaugenommen benutzt Port A des CIA einen N-FET als Pullup und Port B einen schaltbaren N-FET als Highside in einer Push-Pull-ähnlichen Konfiguration; da es sich um NMOS, nicht CMOS handelt, verhält sich die Highside relativ hochohmig.
- ↑ Diskussion zu den "aktiven Pullups" von Port B: Thema: J-CIA - CIA 6526/8521-Ersatz auf Forum64.de. Messungen: Thema: J-CIA - CIA 6526/8521-Ersatz auf Forum64.de
- ↑ Thema: CIA TOD AM/PM-Flag verkehrt auf Forum64.de: TOD-Anomalie beim Schreiben/Lesen der 12. Stunde
- ↑ Detecting 6526 vs 6526A CIA Chips auf codebase64.org
Hardware-Aufbau des C64 · Hardware-Portalseite
Komponenten des C64: CPU · VIC · SID · CIA · PLA · RAM · ROM · Farb-RAM
