Łatwy do zbudowania prawdziwy domowy komputer: Z80-MBC2!: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Jeśli jesteście ciekawi, jak komputer działa i współdziała z "zewnętrznymi rzeczami", w dzisiejszych czasach istnieje wiele płyt gotowych do gry, takich jak Arduino czy Raspberry i wiele innych. Ale te płyty mają te same „limity”… ukrywają wewnętrzną część, ponieważ używają MCU (Micro Controller Unit) lub SOC (System On Chip), więc nie możesz dotknąć procesora, I/O, wewnętrznej magistrali i wszystkie te rzeczy, które sprawiają, że komputer działa.

Istnieje inna opcja, wykorzystująca starsze części, takie jak 8-bitowe procesory (tzw. „retrocomputing”). Są łatwe do zrozumienia i można znaleźć wiele dokumentacji i książek za darmo, i pozwalają budować prawdziwe komputery ze wszystkimi potrzebnymi blokami funkcyjnymi (CPU, I/O, RAM, ROM/EPROM, itp.).

Ale generalnie używają trudno dostępnych części i wymagają przestarzałych narzędzi, takich jak programator EPROM i gumka lub programator GAL, a prostsze mają bardzo ograniczone funkcje.

Połączyłem więc stare i „nowe” części, aby stworzyć unikalny projekt, który nie wymaga żadnego starszego programatora EPROM ani fantazyjnych układów scalonych, używając łatwych do znalezienia komponentów. MCU Atmega32A działa jako podsystem I/O, „emulując” EPROM i wszystkie komponenty I/O. Co więcej, za pomocą bootloadera Arduino można go łatwo zaprogramować za pomocą dobrze znanego Arduino IDE.

Potrzebne układy scalone to:

• Z80 CPU CMOS (Z84C00) 8 MHz lub więcej
• Atmega32A
• TC551001-70 (128 KB pamięci RAM)
• 74HC00

Jeśli chcesz rozszerzyć 16x GPIO (opcja GPE), dodaj również MCP23017.

Z80-MBC2 ma możliwość uruchamiania wielu systemów i może obsługiwać CP/M 2.2, QP/M 2.71 i CP/M 3 (obsługiwane 128 KB pamięci bankowej), dzięki czemu można używać bardzo dużej ilości oprogramowania (np. łatwo znaleźć kompilatory Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol, a niektóre z nich są już dostępne na dyskach wirtualnych na SD).

Dyski twarde są emulowane przy użyciu microSD w formacie FAT16 lub FAT32 (wystarczy 1GB microSD), więc łatwo jest wymieniać pliki z komputerem (obsługiwanych jest 16 dysków HD dla każdego systemu operacyjnego) za pomocą cpmtoolsGUI.

Oczywiście do współpracy z Z80-MBC2 potrzebny jest terminal, a zwykły adapter USB-szeregowy wraz z oprogramowaniem do emulacji terminala będzie tanim i prostym wyborem.

Krok 1: Komponenty i PCB

Pierwszą rzeczą jest znalezienie wszystkich komponentów do budowy płyty. Przygotowałem plik (A040618 BOM v2.ods) ze wszystkimi potrzebnymi komponentami, które można łatwo znaleźć. Oczywiście wymagana jest podstawowa umiejętność i przypuszcza się, że jesteś w stanie znaleźć komponenty „w pobliżu”…

O PCB Przygotowałem "łatwy link" do zamówienia małej partii (5 szt. min.) PCB tutaj.

Krok 2: Moduły, których też potrzebujesz…

Musisz także kupić (jeśli nie masz) kilka popularnych tanich modułów (patrz zdjęcia):

• Adapter USB-szeregowy;
• Moduł microSD;
• Moduł DS3231 RTC (opcjonalnie);
• Programator USBasp (do flashowania bootloadera Arduino do Atmega32a);
• Przejściówka AVR 10pin na 6pin (opcjonalnie).

Krok 3: Zbuduj tablicę

Aby zbudować płytkę, postępuj zgodnie z Przewodnikiem montażu (A040618 PCB Layout Guide.zip) z pozycją komponentów na płytce drukowanej (z numerami części i wartościami). Przyda się również schemat (A040618 - SCH.pdf).

Zacznij lutować najcieńsze elementy, takie jak rezystory i diody, następnie kondensatory ceramiczne i tak dalej. Złącza i kondensatory elektrolityczne będą ostatnimi.

Krok 4: Zainstaluj Arduino IDE i „MightyCore”

Aby załadować "szkic" Arduino do Atmega32a, musisz zainstalować Arduino IDE i "MightyCore" stąd za pomocą Arduino IDE "Board Manager".

W ten sposób wsparcie dla Atmega32a zostanie dodane do Arduino IDE, a Ty będziesz mógł wybrać Atmega32a jako urządzenie docelowe (patrz zdjęcie).

Pamiętaj o zaznaczeniu pozostałych opcji jak na zdjęciu.

Krok 5: Flash bootloader

Aby Z80-MBC2 działał, musisz sflashować bootloader Arduino do Atmega32a.

Umożliwi to skompilowanie i załadowanie szkicu do Atmega32a za pomocą Arduino IDE.

Istnieje wiele sposobów na flashowanie bootloadera. Proponuję użyć taniego programatora USBasp i nagrać bootloader za pomocą Arduino IDE.

Aby podłączyć USBasp do złącza ICSP Z80-MBC2 można użyć zwykłego adaptera 10pin-6pin (patrz zdjęcie).

Pamiętaj, aby odłączyć wszelkie inne złącza podczas korzystania z ICSP. Również moduły SD i RTC (jeśli są) muszą być wyjęte z płyty, gdy używany jest port ICSP.

Więcej informacji na temat tego kroku można znaleźć tutaj.

Krok 6: Załaduj „szkic”

Teraz nadszedł czas, aby załadować szkic do Atmega32a za pomocą Arduino IDE. W tym celu należy podłączyć przejściówkę szeregową USB (patrz zdjęcie) do portu SERIAL (J2) Z80-MBC2.

Musisz podłączyć piny GND, +5V/VCC, DTR, TXD, RXD adaptera szeregowego USB i port SERIAL Z80-MBC2.

Teraz rozpakuj plik zip szkicu „S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip” do folderu, skompiluj go i załaduj za pomocą Arduino IDE..

Krok 7: Dodaj SD i RTC

Teraz rozpakuj plik SD zip „SD-S220718-R191018-v1.zip” do karty microSD w formacie FAT16 lub FAT32 (microSD o pojemności 1 GB jest więcej niż wystarczający).

Odłącz port szeregowy USB od komputera i dodaj do Z80-MBC2 moduł SD (z kartą microSD w środku) i moduł RTC (jeśli go masz).

Zwróć uwagę, aby zainstalować moduły dokładnie tak, jak pokazano na zdjęciu, ponieważ nie można ich "zamienić" w swoich pozycjach, a ich wymiana może spowodować trwałe uszkodzenia!

Teraz jesteś gotowy do uruchomienia Z80-MBC2 za pomocą adaptera szeregowego USB i emulatora terminala!

Krok 8: Jak wejść w menu „Wybierz rozruch…”

Aby wejść w „Wybierz tryb rozruchu lub parametry systemu” należy nacisnąć klawisz RESET (SW2), zwolnić go i natychmiast nacisnąć klawisz USER (SW1) i przytrzymać go, aż dioda IOS zacznie migać.

Innym sposobem jest naciśnięcie obu klawiszy, zwolnienie klawisza RESET przytrzymując klawisz USER, aż dioda IOS zacznie migać lub zobaczysz menu na ekranie.

Krok 9: Więcej informacji…

Więcej informacji i szczegółów technicznych dotyczących Z80-MBC2 można znaleźć tutaj.