IRCS-AUX（仮称）計画

第２部

〜IRCSを利用した通信の実現〜
〜物理層デバイスドライバの完成〜
１．はじめに
さて、第１部にて、ＩＲＣＳ−ＡＵＸ（略してＩＡＵ Ｘ，未だに仮称（ゲ、愛称募集中（オ）物理層の実現の為の目処は付きましたが、 完成までは行きませんでした。確か、残っていた課題は
　1)物理層低級処理部の完成
　2)物理層と上位層とのインターフェース
　3)物理層と上位層との間のデータ内容
　4)リンク層の問題 です（忘れてる）。3) は実質的に 2) と変わりませんね。
その後、1997年４月の段階で、物理層は完成しました（デバッグが完全に終わ ったのは７月だったりしますが。）。この記事は、そのまとめとなります。がし かし、もう半年も経って、何をやっていたか、忘れてしまいました。(^^; ログ が残っていたので、それから文章を起こしています。（ソースを見ても、もはや 思い出せない）(^^;;;
２．物理層低級処理部の完成
（変形）ＰＰＭ，家製協フォーマット，を使う事は決まったので、その実装お よび実現が問題となります。
２．１．従来方式のまま（1997 Feb.27）
さて、従来方式ってどんなだっけ？
えーと、シリアルチップ：8251 の割込を使い、76.8kbaud/9.6kcps、毎秒９６ ００回もの割込を発生させ、１バイトずつ、ＣＰＵが解析すると言うものです。 この方法だと、猛烈な勢いで割込が発生するため、非常に速いＣＰＵで無ければ、 処理が追い付かないと言う問題があります。それをいかに軽い処理にし、遅いＣ ＰＵでも動作するようにするか、という問題です。
まずは、オーソドックスに、普通の通信ソフトが行っている様に、割込回数を 半分にしてしまう方法を試してみました。
PC-9801/9821 シリーズの 8251（互換）には、最低２バイトのバッファが有り ますので、それをうまい事使えば、４８００回の割込で、９６００回データを得 られます。
その結果、送信処理が追い付かないのは治りました（80486SX 33MHzにて）。 しかしながら、相変わらず受信処理はこぼしまくります。受信バッファを巨大化 したり、ＣＲＣ生成／検査をシリアル割込外で行ったりしましたが、ダメです。 その様な状態では、下手な小細工をしても無駄でしょう。素直にアルゴリズムを 変更すべきです。なお、386SX クラスのマシンで実験したところ、通信速度を 51.2k baud にまで落とせば、エラー率が３％程度まで減少しました。しかしな がら、これはＩＲＣＳハードウェアのマージンぎりぎりとなります。
２．２．第４の方式（1997 Mar.12）
既に３つも方式ためしていたっけ？ログにはそう書いてあるけれど。
さて、新しいアルゴリズムを考案する事にしました。従来の方式では、常時モ ニターしていたが為、割込回数が多すぎるのが問題でしたから、常時モニターす る事をやめる事にしました。
まず、単純にポーリング間隔をトレーラーの長さによる限界まで引き伸ばし、 単純に処理を軽くする事が考えられますが、これは気分的にいいものでは有りま せん。見落とす可能性が上がる訳ですから。他に方法が無かった時に試しましょ う。
ＦＥＺ師匠と共に、９８（きゅうはち／きゅうせんはっぴゃく not きゅうじゅうはち）や８２５１の 資料を漁りました。ＡＴ／compatible には無く、９８独自の機能として、同期 転送モードと言うのが有りますが（そもそも、この機能が有った事がＩＲＣＳの 始まり。最近はＩｒＤＡの為にこの機能をわざわざ追加したそうな）、そのモー ドにて、同期キャラクタ検出機能と言うのが有ります。ある事は知っていました が、どのような物かは全く気にしていませんでした。この検出機能をＩＡＵＸに 利用出来ないか、試してみる事にしました。
同期転送モードでは、送信側と受信側で、ビット単位の同期を取る必要が有り ます（START/STOP bit が無いので）。したがって、通信開始時に、同期を取り ます。具体的には、送信側では、ＳＹＮＣキャラクタを送信し続け、受信側では ハントモードに入り、ＳＹＮＣキャラクタを待ち、同期を取ります。同期が取れ たならば、同期転送モードにより、通信を開始します。
このハントモードの試験プログラムを組み、パソコン２台をクロス接続し、色 々試したところ、ハントモードでは、ＳＹＮＣキャラクタを検出するまで、同期 転送モードにかかわらず、受信割込が発生しない事が分かりました。しかも、一 度ＳＹＮＣキャラクタを検出すると、今まで試していた、同期転送モードの様に、 常時割込が発生するようになる事も分かりました。
この事を利用すれば、データを受信していない時の割込を無くし、負荷を大幅 に軽くする事が出来ます。この時、副作用として、リバースケーブルによる動作 試験が出来なくなりますが（ＩＲＣＳとリバースケーブルでは論理が逆である事 が大きな問題となる）、ＩＡＵＸを実現出来るかもしれないと言うメリットに比 べれば、大した事は有りません。リバースケーブルデバッグ機能は、ばっさり削 除し、ＦＥＺ師匠にデバッグ用のＩＲＣＳハードをもう１台借りる事にしました。 また、データが来た時だけ、割込が発生するようになる（ハズ）ので、一度割込 がかかった後は、１パケット受信し終わるまで、割込終了せずに、受信し続ける 事にし、ＣＰＵパワー全てを受信につぎ込み、受信成功率を大幅に上げる事をも くろみました。実際、ＩＲＣＳは指定された時に、全ＣＰＵパワーをつぎ込んで 受信に専念します。
さて、この方式実現の為の改造の困難や，バグ，エンバグなどに悩まされ、ま た、ダブルＳＹＮＣキャラクタハントモードへの変更など（軽量，確実化）、完 成までに１週間消費しましたが（後述のＩ／Ｆの骨組みの実装，布石もやってた けど）、動作試験版ＩＡＵＸ0.40 が完成しました。その結果、十二分に実用に 耐えそうであり、9801VM/VX クラスでも実現出来そうな事が分かりました。
２．３．正式公開版作成（1997 Mar.20）
実現までには、まだ壁が有りますが（有ったと思う）、一番大きな壁は越えま した。まだ、細かな事が有ったかと思いますが、忘れました。これにて物理層低 級処理部は完成しました。
３．上位層とのインターフェース（1997 Mar.20）
さて、今作っているものは、物理層の制御ソフトですから、一般的には、メイ ンで走るソフトではなく、常駐物かデバドラにするのが良いでしょう。MS-DOS／ DOS/V の標準的なインターフェースである、デバイスドライバにする事にし、上 位層からの制御方法は、ある程度メジャーな通信デバイスドライバである、ＭＣ Ｄ互換とする事にしました。
これはわざわざ記述するほど難しくは有りません（物理層低級処理の実現と比 べれば）。非常に面倒で、えらい手間がかかりましたが。詳細は、ＩＡＵＸパッ ケージ付属のＡＰＩリファレンス（ひょっとしたらこの記事の付録として添付） を参照して下さい。
４．上位層とのデータ
ＫＩＳＳ。決定。私が packeter だから。以上。投げやりだなぁ。
ＫＩＳＳというのは、上位層との間でやり取りするパケット（データ列）の先 頭と最後尾に、フラグとなるデータを付加し、パケットの中に、フラグとなるデ ータと同じデータが有れば、メタデータを起き別のデータに置き換える、と言う ものです。
ＩＡＵＸがパケット方式によりデータを送受信するので、リンク層にて、パケ ットの先頭が判別出来るように、ＫＩＳＳ方式を採用しました。（先頭が判らな ければ、リンク層の為のデータと、さらに上位層の為のデータの区別が付きにく くなり、効率が悪くなる）
５．こまごまとしたこと
  • 1-persistent ＣＳＭＡ処理。
  • ＣＲＣによるエラー検出。
  • カスタムコードによる検査。
  • ８ＭＨｚ系／５ＭＨｚ系の自動判別。
  • ＭＣＤ互換デバイスドライバＡＰＩ搭載。
  • ＭＣＤ互換 I/O Control ＡＰＩ搭載。
  • ＭＣＤ互換 Direct PASCAL call ＡＰＩ搭載。
  • デバイスドライバ対応デバッガが無い(;_;) エライクロウシタ
  • MS-DOS の仕様により、デバドラで難しい事をやると MS-DOS が落ちる(;_;)
  • ＩＡＵＸ動作開始／ＩＲＣＳ未接続への対応。
  • ＩＡＵＸ動作終了／通常の通信モードへの移行，への対応。
  • 割込処理への本格対応。
  • ハントモードの扱いを間違え、はまる。
  • デバドラ常駐時のオプションによる環境設定に対応。
  • コマンドラインユーティリティーの内蔵。
  • 「読」書き。
  • ＩＲＣＳ／ＩＡＵＸ再初期化対応（活線接続，取外対応）。
  • デバグデバグデバグ。
  • エンバグエンバグエンバグ。
  • バッファフル処理。
  • com化。
  • ＵＭＢ対応。
  • idle データ動的確保で省メモリ。
  • ＶＭ(10MHz)→ＶＸ(8MHz) 動作試験。理論上の問題は無し。
    ＃ 兎小屋にモニタが１台しかなく、片方しか受信出来なかったんだわ、これが。
  • 通常の通信ソフトとの衝突に対応。
  • ＸＭＳ，ＥＭＳ非対応。
  • ＩＲＣＳハード検出の確実化。
    　　　　　　RETRY ３２回での、検出試験結果。
    　　　　　環境 前方３ｍ，90゜下方１ｍ，90゜上方1.5ｍ，CLEAN
    　　　　　 45゜左1.5ｍ机，45゜右１ｍ自分。
    　　　　　総試験回数 223 回
    　　　　　失敗回数 13 回
    　　　　　失敗率 5.8 ％
    　　　　　失敗時待ち時間 約１秒
    　　　　　
    　　　　　　RETRY 128回にて、検出試験３５０回エラーフリー達成。
    　　　　　ただし、失敗待ち時間が４秒……。
  • ＶＭ(10MHz)←→ＶＸ(8MHz) 動作試験。なんら問題無し。
    ＃ モニタ１台なのは、気合でカバー。
  • 暫定公開。
    　FEZ Engineers' Network consIsts of eXperts
    　ファイルボード：0030: IRCS 赤外線リモコンサポートソフトウェア
    　16:IAUX043.LZH 20K 0 97/04/01 FEN025
    　 MS98>AUX driver with IRCS ver0.43暫
  • コマンドラインユーティリティにて int 24h 対応。
  • 八十八夜，正式公開。
    　同ＢＢＳ
    　18:IAUX044.LZH 28K 1 97/05/03 FEN025
    　 MS98>AUX driver with IRCS ver0.44
  • MS-DOS のバグにより、SHARE が落ちる事への、消極的対応。(thanks to FEZ)
  • ＭＣＤ互換 Direct C call ＡＰＩ搭載。
  • ＭＣＤ互換 Direct ASSEMBLY call ＡＰＩ搭載。
  • ＫＴＸ付属ＫＴＸＭＣＤにてＩＡＵＸを積極的に使える様に対応しようかと、
    解析したところ、バグ発見。大幅に作りなおしてしまう。
  • ＫＴＸＭＣＤ：ＭＣＤ／ＩＡＵＸ自動判別。その他大量にいじる。
  • ＡＰＩ切り離し対応。
    1997 Jun.06 Fri. ver0.50正式公開
    　22:IAUX050.LZH 44K 0 97/06/07 FEN025
    　 MS98>AUX driver with IRCS ver0.50
    　ＦＥＺ師匠いわく「水無誕生日おめでとう」らしい。
  • エンバグ発見。C call にもかかわらず、CY 返しをしていた。マヌー
    　24:IAUX051.LZH 44K 1 97/08/03 FEN025
    　 MS98>AUX driver with IRCS ver0.51
    　AUX driver with IRCS PC-98x1 standard 8251 "IAUX" version 0.50
  • 任務完了。
    と、まぁ、色々有りすぎて、何が有ったか細かい所までは覚えていません。
    ６．ＦＩＮ
    以上により、物理層は完成しました。
    あとはリンク層を完成させる事により、全く通常の通信回線として扱う事が出 来る様になります。しかしながら、技術的興味の有った部分は完成してしまった ため、もう技術的興味は有りません（私は）。したがって、リンク層ドライバを 作る気は、ほとんど、全く、有りません。ま、パケット通信の快適化の為に、Ａ Ｘ．２５ドライバ，ＫＩＳＳ処理付き（ＴＮＣには元々ＫＩＳＳモードが付いて いる）を作った場合、そのままＩＡＵＸに利用出来るでしょうけれど。ノーマル のＡＸ．２５ってば、番号フレーム処理が甘いんだよね〜。非番号制フレームだ と、届いたかどうか判らないしね〜。通信ゲームを作ったら（興味は有るが、作 る気は無い）、リンク層も書かなくちゃならないし。そもそも、モデムを作った としたら、リンク層書かなくちゃねぇ。リンク層ドライバ書くの面倒だなぁ。Ｆ ＥＮＩＸどうなるんでしょ？最近、熱く燃えられる番組ほとんど無いし。ΖΖ最 終回か（２Ｄの飛龍に若干はまったらしい、ＶＧ ゾロ(?)は結構 はまったけど、 ＭＧΖΖが出たとしたらはまりそうで恐ひ）。マクロス１５周年Ａｎｎｉｖｅｒ ｓａｒｙか、もうそんなに経つのか……。Ｔｈｅｘｄｅｒ燃え〜。ＦｉｒｅＨａ ｗｋ燃え燃え〜。はみだし刑事情熱系いいっすね。何書いてんだか。
    ７．参考文献＆すぺしゃるさんくす
    バイブル本こと「パケット通信ハンドブック」 秦　正人，山内　雪路
    ＣＱ出版社 1987年５月10日初版，1990年２月20日第７版
    バイブル本の続編「パケット通信ネットワーク」
    人の借りて読んだので、諸元は分かりません(._.)
    秀和の解析マニュアルとか、トラ技ＳＰとか、テクニカルデータブックとか……
    ＦＥＺ師匠、thomas仙人、うぼうぼ、えーと後は……(^^;

    執筆：1996年10月某日〜1997年２月10日、 1997年２月27日〜７月15日〜10月12日、 1997 Nov.07 Fri.
    web 用に修正：1998年９月３日
    • Last modified on Thr,03 Sep,1998.
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