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OSC東京でいただいた
UIAPduinoマイコンボードで
PSG演奏と液晶ドッド絵デモ
オープンソースカンファレンス 2026 香川
「290円マイコンボードでPC-6001デモ」
Izumi Tsutsui
[email protected]
(Twitter): @tsutsuii
𝕏
Mastodon: @[email protected]
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0. はじめに
今日の展示物と
セミナーについて
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ラズパイHATサイズPSG演奏基板
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PC-6001 PSG演奏と
8フレームミクさんデモ
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UIAPduino PSG演奏と
8フレームミクさんデモ
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1. 先々月の
OSC大阪展示と
先月の
OSC東京展示
「Ｐ・Ｓ・Ｇ！」
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OSC2026大阪
https://x.com/ebijun/status/2017409056194105825
NetBSD+ラズパイ で PSG演奏 デモ
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OSC2026東京 春
https://x.com/tsutsuii/status/2027210506042523999
NetBSD+ラズパイ で PSG ブラッシュアップ
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OSC2026東京 春
なお一部の展示予定がておくれに
https://x.com/tsutsuii/status/2026627528283337010
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というわけで作って展示してます
https://x.com/tsutsuii/status/2033167358928527452
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……なんですが、
ラズパイ4のFDT対応とか
aarch64 GPIO対応とか
ドライバ実装の議論中で
コミットできていないので
今日の本題はもう一つの
UIAPduinoです
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2. NetBSDとは
2024年のOSC愛媛で
紹介スライドを作ったので
毎回ちょっとだけ説明
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BSDとは？
●Berkeley Software Distribution
●カリフォルニア大学バークレー校
で開発されたUNIX系OS
●’70年代 UNIX研究として開発開始
●’80年代 ネットワーク機能、
仮想記憶など現代のOSの
基礎を築く
●UNIXの進化と普及に貢献
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●“Of course, it runs NetBSD”
➔特定の機種に依存しない設計
●“Reasonable Goal”
➔性能より「理にかなった」設計
●機能別によく分離された構造の
ドライバやインタフェース
NetBSDの特長
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●いろんなCPUやデバイスで動く
●クロス開発環境の意識が強い
➔組み込み系での採用例が多い
NetBSDの特長
https://www.ricoh.co.jp/-/media/Ricoh/Sites/co_jp/pdf/34211809/pro-8420y-8420ht-8410y-8410ht.pdf
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●“セルフコンパイル”
➔バイナリを作るホスト＝実行するホスト
通常のPC等のアプリケーション開発など
●“クロスコンパイル”
➔バイナリを作るホスト≠実行するホスト
めちゃくちゃ遅い古いマシンとか
組み込み機器やスマホなど
➔NetBSDは標準でクロスコンパイラを使用
クロスコンパイルとは
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3. PC-6001とは
このところずっと
展示デモしてますね……
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PC-6001 とは
● NEC製の 8ビットパソコン
●1981年 11月 発売
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PC-6001 スペック
●CPU： 8bit Z80互換 4MHz
●RAM： 標準 16KB, 最大32KB
●グラフィック:
128×192ドット 4色
256×192ドット モノクロ2色
●音源：PSG 3和音
●標準価格：89,800円
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●VRAMも共用 → 空きは 7KB/23KB
●10〜100バイト単位で残りメモリを
見つつ削りながら作っていた時代
メモリ 16KB/32KB
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4. PC-6001と
エミュレータ
なんでNetBSDブースで？
というこじつけの歴史
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PC-6001用エミュレータ
実機がなくても遊べます
●2000年頃からPC-6001のエミュレータが
多数開発される
●エミュレータだけでなく、
開発に必要なツールも多数
●データ記録テーブ模擬
●テープ音声⇔エミュ用データ変換
●プログラムテキスト⇔エミュ用変換
●エミュレータもデバッグ機能が充実
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PC6001VX
https://eighttails.seesaa.net/article/305067428.html https://github.com/eighttails/PC6001VX
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●READMEより
「PC6001VをLinux等で動作
するよう改変したものです」
「PC6001VXの末尾のXは
クロスプラットフォームの
Xです」
PC6001VX
https://github.com/eighttails/PC6001VX
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●基本的な機能は PC6001V 準拠
●クロスGUI環境としてQtを使用
●互換ROM内蔵で
実機ROM不要 →
●pkgsrc にしたので
NetBSDでも動作可能！
●Android版もあります→
PC6001VX
https://github.com/eighttails/PC6001VX
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むりやりブース展示理論
NetBSDは
いろんなマシンで動く
+
pkgsrcは NetBSDで使える
↓
自分がpkgsrcのメンテ担当の
PC6001エミュやツールを使えば
それはNetBSDセミナーネタ
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というこじつけを
解消するために
「NetBSDとラズパイで
本物のPSGハードを
制御して鳴らす」
というテーマで作って
展示発表したのが
OSC大阪と東京でした
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5. PSG音源と
演奏原理
限られたCPU性能と
メモリ容量でも
演奏するための工夫
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PSG音源
●いわゆるピコピコ音 × 3和音
●元はアーケードゲーム用？
●BASIC言語だと PLAY 文で
MML (Music Macro Language)
という楽譜相当の書式で演奏
こんなの→ "d4b4&b32r16.b8.r16q2b8b8b8"
●“d” が「レ」、“4” が「4分音符の長さ」
“&” がタイで音をつなげる、といった具合
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PC-6001内のPSG音源IC
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PC-6001で
PSG曲を演奏する手段
について
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よっしゅさんの
PC-6001用 PSG音源ドライバ
http://park10.wakwak.com/~yosh/p6.html
デモ演奏にはこれを使います
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40年前の
クロック4MHz
メモリ 32KB
(MBではありません)
で
これだけ演奏できるなら
今どきのマシンでは
楽勝のはずだよね？
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PSGの出力原理
スピーカー
アンプ
♪♪
♪
Pico
pico
加算
PSGチップ
チャンネル3
Volume
1〜15
チャンネル1
Volume
1〜15
音程
チャンネル2
Volume
1〜15
音程
音程
各chに音程と音量を設定すると
その音が鳴り続ける
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PSG演奏ドライバの考え方
「演奏」とは
●PSGに「周波数と音量」を書くだけで
各チャンネルの音は鳴る
●でも一定の音が鳴り続けるだけ
●曲を演奏するには、時間経過と共に
ピアノの鍵盤を順に弾くのと同様に
一定周期で周波数と音量（OFF含む）を
PSGに書き込み続ける必要がある
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よっしゅさんの
PC-6001用 PSG音源ドライバ
特長
●2ms周期割り込みを使用
●96分音符単位で制御
●ビブラート(周波数変化)サポート
●ソフトウェアエンベロープ
(発声中の時間音量変化)サポート
●割り込み駆動なのでBGM演奏も可能
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2ms割り込みでの演奏イメージ
「96分音符単位」がキモ
BASICプログラム実行
時間
2ms 周期割り込み
96分音符長単位演奏処理 96分音符長単位演奏処理 96分音符長単位演奏処理
●4分音符を鳴らすには？
➔出力ONした後 24(=96÷4)回後にOFFする
●音量や周波数も96分時間単位で変化させる
←この回数でテンポ決定→
（3〜12回程度）
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PSG音源ドライバで必要な処理
要件定義から
●2ms周期で演奏ルーチンを呼ぶ
●演奏データを解釈して処理する
▶音符データに従った周波数と音量出力
▶音長のカウントと出力ON/OFF
▶ビブラートの周波数変化処理
▶エンベロープのボリューム変化処理
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という感じでOSC大阪展示
展示用PSG演奏状態表示も作りました
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/115974096152180552
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6. OSC東京向け
リファクタリング
NetBSDセミナーぽいネタを
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OSC大阪時点の演奏プログラム
突貫作成のテストプログラムからそのまま
●GPIO関数が main関数と同じファイル
●演奏データ読み出しもmain関数内
➔NetBSD的な「機能別の分離」をして
「どんなマシンでも動く」という
構成にすべき！ ……という病気を発症
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PSGハード接続仕様を考える
ラズパイ以外にもできるはず？
●今はラズパイのGPIOに接続
●PCだとUSB経由でGPIO接続する？
●PSGをソフトでエミュレートするかも
➔何が相手でも、プレーヤーは共通で
バックエンド差し替えで動くように
再構成したい
OSC東京セミナースライドより
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機能別分割とI/F定義
以下に分離
●起動初期化と2ms周期呼び出しmain()
●PSG演奏データ読み出し処理
●PSGレジスタアクセスH/Wアクセス層
●PSGドライバ2ms周期演奏処理
●展示デモ用演奏状態表示処理
➔インタフェースと構造体定義が面倒くさい、
と言いながらChatGPTに構造案を出させて修正
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……と、ブース展示では
わからない要素込みだったOSC東京
https://x.com/ebijun/status/2027227799686443419
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8. OSC東京と
UIAPduino
……と伏線を張ったところで
45ページ目の本題です
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UIAPduino とは
「290円」Ardiuno互換マイコンボード
https://www.uiap.jp/uiapduino/
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UIAPduino とは
主な仕様
●RISC-Vコア CH32V003 CPU 48MHz
●Arduino IDE対応
●FLASH ROM 16KB / RAM 2KB
●GPIO 15本, ADC, UART, SPI, PWM,
I2C, タイマ 等々のI/O
●5V / 3.3V 動作切替可能
https://www.uiap.jp/uiapduino/pro-micro/ch32v003/v1dot4
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OSC東京の展示ブースにて
290円どころではなくて
●OSC東京で同じ部屋だった
UIAPさんのブースで
無償配布ボードを頂く
●GPIO端子 と FLASH ROM 16KB を見て
考えることはただひとつ：
「これにPSGをつなげられるだろうか」
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ひとまずサーベイ
公式ページ AI支援コーディングのススメ
https://www.uiap.jp/uiapduino/pro-micro/ch32v003/v1dot4
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教えに従って
ChatGPTに雑に聞いてみる
UIAPduinoに PSG YM2149F を接続して、
Raspberry Pi 3Bから制御したとき同様に
演奏制御できますか？
また、ボード同士の接続端子も
教えてください。
以下のWEB資料を参考にしてください。
https://www.uiap.jp/uiapduino/pro-micro/ch32v003/v1dot4
https://ch32v003-guidebook-arduino.74th.tech/
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はい、できます。
しかも UIAPduino Pro Micro
CH32V003 V1.4は 5V動作に対応し、
CH32V003 は 48MHz で動き、
Arduino IDEでスケッチを書けるので、
YM2149F を 8bit パラレルで直接
たたく用途には十分向いています。
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AIにマニュアルを読ませよう
だいたい聞くと出てくる
●「GPIOとYM2149接続案を出して」
➔さくっと提示されたのでそれを元に割り当て修正
●「レジスタアクセスのサンプルを見せて」
➔MMIO含めてアクセスの感触がだいたいわかる
●「ROM容量的にPSGドライバ入りそう？」
➔Arduinoではなくch32fun開発環境を勧められる
●「2msタイマ割り込みってどう書けばいい？」
➔割り込み関数の書式もサクっと出てくる
●「2MHzクロックの出力はさすがに厳しい？」
➔PWM出力キャリア 2MHzの Duty 50%でいける
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AIにテストコードを書かせよう
ラズパイPSG開発の経験が生きている？
●「ラズパイの時みたいにドミソを出す
サンプルコードを書いて」
➔どこかで見たようなサンプルコードが出てくる
●あまりにもサクサク実装設計が進むので
部品箱に転がってた万能基板と
ラズパイPSGの余剰部品でおもむろに
UIAPduino + PSG の回路を作ってみる
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基板は人間が作ります
材料の UIAPduinoとアンプとYM2149
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基板は人間が作ります
サイズギリギリ基板
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基板は人間が作ります
土地がないので違法建築
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基板は人間が作ります
ジャストフィットレイアウト
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基板は人間が作ります
配線
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基板は人間が作ります
2時間半ほどで完成
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とりあえず WSL上のch32fun環境で
ビルドしていきなり動作確認
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116188262998132305
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https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116188295183443921
（ドミソー♫ の和音が
5秒鳴る動画）
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UIAPduino PSG動作確認RTA
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116188330047219980
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リファクタリングの伏線回収で
PSG演奏ドライバも一瞬で動作
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116188996603484913
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そのまま勢いで基板作成段取り
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116199133399158713
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回路図とパターンも引いて発注
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116205429797034834
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https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116232445555611502
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とりあえず動画投稿
https://www.nicovideo.jp/watch/sm46078036
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奉納準備
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116263951737042111
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というわけで 3/21(土)のNT京都で
UIAPさんブースに寄贈しました
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116265666962369271
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また追加で
UIAPduinoを
いただいたので
次の計画を立案
CH32V006バージョンもいただいたのですが、
順番に片付けますので……
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PC-6001 PSGデモといえば
160x90ドットミクさん
https://www.nicovideo.jp/watch/sm45229358
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UIAPduinoでも
160x90ミクさんを
動かしながら
PSG演奏できたら
めちゃくちゃ
楽しいのでは？
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とりあえず
160x90表示できる
モノクロ液晶を
探してみたものの
なかなか無い？
カラーのはいくつかあるけど
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いろいろ探して一つ発見
https://www.switch-science.com/products/3350
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Adafruit SHARP Memory Display
●144x168ドットモノクロ
●SPIで3線接続可能
●5V/3V両対応
●メモリ内蔵で行ごとに書き換え可能
いろいろ探して一つ発見
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“ディスプレイ書込時には、
168 x 144ビット全体
（3KB）のバッファが
マイコン側に必要です”
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UIAPduino の RAM は
前述の通り 2KB ですが、
液晶マニュアルを見て
「まあなんとかなるやろ」
と脳内構想段階で
予備含めて2台発注
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メモリ容量見積もり (ROM)
160×90÷8=1800バイト
●PC-6001の空きメモリは約23KB
●4枚 7.2KBは割と余裕
●8枚 14.4KBは非圧縮でギリいける
●16枚 28.8KBはZX0圧縮でギリOK
➔UIAPduino の FLASH ROM 16KBでも
圧縮すればなんとかなりそう？
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メモリ容量見積もり (RAM)
144×168÷8=3024バイト
●全体を一度にSPIするから足りない
●液晶のコマンド仕様を見る限りは
任意行単位で書き込みできるっぽい
➔160x90画像を分割してから圧縮して
ブロックごとに展開して表示すれば
320〜800バイト程度でもイケそう？
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例によってChatGPTと設計
仕様は人間、実装はAI
●160x90画像を左回転して144x168の
真ん中よりに表示
●上下4ラインと左右3バイトはベタ
●端数6ドットは画像に含める
●16ライン毎にZX0圧縮してROM保持
●表示も16ライン毎展開してSPI通信
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画像データ→圧縮ROMデータ作成
ツール作成も仕様定義すればAIで十分
●160x90画像を読んで、左回転して
液晶仕様のLSBが左側に変換して
黒を0、白を1にしてバイト変換して
16ライン（32バイト）
毎にZX0圧縮して
画像展開用構造体として出力
みたいな感じでさくっとツールを作ってもらう
✔（上記は最終仕様でビットオーダーとか白黒設定は途中で
いろいろ試行錯誤してました）
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ブレッドボードでテスト
オシロもテスタも持ち出さない勘デバッグ戦法
●最初はうんともすんとも言わない
いろいろ一度に詰め込みすぎ
●SPIのSCSをLED付きのピンにして様子を見る
●明るいままなので無限ループしそうなところを
チェックして、要らなそうな受信待ちを削除
➔なんかミクさんの髪の
一部が出たっぽい！？
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デバッグもテストもAIブースト
便利なしもべ
●切り分けのために1ラインずつ書いてみよう、
と言われてテストルーチンを追加してもらう
●各ライン問題無いようなので ZX0展開ルーチン
を疑ってみる
●展開ルーチンはC実装だから、NetBSD上で動く
同じ展開処理を検証するテストを書いて、
と依頼して、その結果（NG）をまた投げる
➔「2ブロック目の展開で通るパスで処理を
間違えてました」と自分で直してくる
（元実装の goto文を勝手にfor(;;) に書き換えてバグっていた）
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修正して実行すると……
検証サイクル速すぎ問題（1枚絵OK）
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116317929811940946
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4枚ループ表示もOK！
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116318071675023293
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楽しい！
✌('ω'✌ )三✌('ω')✌三( ✌'ω')✌
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ゴールが
見えてきたので
書き換え速度を
見積もってみる
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SPIクロック律速？
これもChatGPTに計算してもらいつつ
●液晶仕様としては上限 1.1MHz
●CH32V003の仕様上は 24MHzの分周
つまり 750kHz か 1.5MHz？
●計算上は1.5MHzでも厳しい
●試しに3MHzで動かす →動く？
●試しに6MHzで動かす →動く！？
➔画面4分割で6MHzならPSG演奏の2ms周期
も現実味ありそう、というChatGPT所見
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とりあえずやっつけで
PSG演奏プログラムと
液晶表示プログラムを
ニコイチして、
適当に脳内計算で
タイミングを合わせてみる
（これをChatGPTに投げると変にいらないところ
を修正してきておかしくなる予感がした）
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約1時間のデバッグの結果
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116351549158752741
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またまたサクッと引いて発注
https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/116366908730723893
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というわけでミッションコンプリート！
https://x.com/tsutsuii/status/2044741400219300341
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というわけでミッションコンプリート！
https://x.com/tsutsuii/status/2044741400219300341
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●手間をかけてちゃんとI/F定義して
モジュールとして分割実装すると
めっちゃ楽に流用ができる、という
NetBSD的しぐさが奏功しました
●クロス開発練習にもオススメです
●「これで動かせるだろうか」
→「うおおおおおおお、動いた！」
を久しぶりに味わえました！
まとめ