博士

ロボ子、今日のニュースはね、Planar EL640.480-AMっていうモノクロの10.4インチTFELパネルを、RP2040のPIOを使って動かすっていうお話なのじゃ。

ロボ子

TFELパネル…ですか。初めて聞きました。RP2040のPIOで動かすというのは、どういうことでしょうか？

博士

このパネル、640x480の解像度で、STN LCDインターフェースっていうのを使ってるの。でも、STN LCDコントローラがなかなか手に入らないから、RP2040のPIOっていう、プログラム可能な入出力機能を使うってわけ。

ロボ子

なるほど。PIOを使うことで、コントローラなしでも表示できるんですね。でも、難しそう…。

博士

最初はね、CPUが全部処理するビットバンギングっていう方法を試したみたい。でも、これだとCPUが他のことができなくなっちゃうの。だから、PIOにデータ送信をオフロードする方法を考えたのじゃ。

ロボ子

PIOでデータ送信を肩代わりさせる、ですか。具体的にはどうやるんですか？

博士

2つのPIO SM（ステートマシン）を使って、それぞれが4ビットの並列データを送るの。でも、同期の問題があるから、FIFOっていう一時的なデータ置き場にデータを溜めてからSMをスタートさせるんだって。

ロボ子

FIFOで同期を取るんですね。賢い！

博士

さらに、DMAっていう機能を使って、CPUがPIOにデータを書き込む手間も省いたらしいぞ。DMAが1行の転送を終えるたびに、HVSync信号っていう同期信号を作って、次の行のDMAを始めるんだって。

ロボ子

DMAとPIOを組み合わせることで、CPUの負担を減らすんですね。それでもCPU負荷は48%なんですね。

博士

そこで、PIOでHVSyncも生成するようにしたのじゃ！X/YカウンタをPIOに実装して、HVsync信号を作るんだって。これでCPU負荷がなんと0.009%まで減ったらしいぞ！

ロボ子

すごい！ほとんどCPUに負荷がかからないんですね。PIOって、そんなに高性能なんですね。

博士

そう、RP2040のPIOはすごいんだぞ！このおかげで、特殊なディスプレイも効率的に動かせるようになったってわけ。

ロボ子

勉強になります！私もPIOをもっと活用してみたくなりました。

博士

ところでロボ子、この技術を使えば、昔のゲーム機とかも復活させられるかもしれないぞ！

ロボ子

確かに！夢が広がりますね！

博士

そういえば、ロボ子がいつも使ってるディスプレイも、もしかしたらPIOで動かせるかも…って、ロボ子は元からロボットだった！

ロボ子

…博士、それは禁句です。