Snadno sestavitelný skutečný domácí počítač: Z80-MBC2 !: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Pokud vás zajímá, jak počítač funguje a interaguje s „externími věcmi“, v dnešní době je připravena hrát spousta desek jako Arduino nebo Raspberry a mnoho dalších. Ale tyto desky mají všechny stejné "limity" … skrývají vnitřní část, protože používají MCU (Micro Controller Unit) nebo SOC (System On Chip), takže se nemůžete dotknout CPU, I/O, interní sběrnice a všechny tyto věci, díky kterým počítač funguje.

Existuje ještě jedna možnost použít starší část jako 8bitové procesory (takzvané „retrocomputing“). Jsou snadno srozumitelné a můžete zdarma najít spoustu dokumentace a knih a umožňují stavět skutečné počítače se všemi potřebnými funkčními bloky (CPU, I/O, RAM, ROM/EPROM atd.).

Obecně však používají těžko dostupné součásti a vyžadují zastaralé nástroje, jako je programátor a guma EPROM nebo programátor GAL, a ty jednodušší mají velmi omezené funkce.

Takže jsem smíchal staré a „nové“části, abych vytvořil jedinečný design, který nepotřebuje žádný starší programátor EPROM ani efektní integrované obvody, a to pomocí snadno dostupných komponent. Atmega32A MCU funguje jako I/O subsystém, „emuluje“EPROM a všechny I/O komponenty. Navíc pomocí bootloaderu Arduino lze snadno programovat pomocí dobře známého Arduino IDE.

Potřebné integrované obvody jsou:

• CMOS Z80 CPU (Z84C00) 8 MHz nebo vyšší
• Atmega32A
• TC551001-70 (128 kB RAM)
• 74HC00

Pokud chcete 16x rozšíření GPIO (možnost GPE), přidejte také MCP23017.

Z80-MBC2 má schopnost vícenásobného spuštění a může běžet CP/M 2.2, QP/M 2.71 a CP/M 3 (podporována paměť s 128 kB převýšenou), takže s ním můžete použít velmi velké množství SW (např. snadno najdete kompilátory Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol a některé z nich jsou již k dispozici na virtuálních discích na SD).

Pevné disky jsou emulovány pomocí formátu microSD FAT16 nebo FAT32 (stačí 1 GB microSD), takže je snadné vyměňovat soubory s počítačem (podporováno je 16 HD pro každý OS) pomocí cpmtoolsGUI.

K interakci se Z80-MBC2 samozřejmě potřebujete terminál a běžný sériový adaptér USB spolu se softwarem pro emulaci terminálu bude levnou a jednoduchou volbou.

Krok 1: Komponenty a PCB

První věcí je najít všechny komponenty pro stavbu desky. Připravil jsem soubor (A040618 BOM v2.ods) se všemi potřebnými komponentami, které můžete snadno najít. Samozřejmě je vyžadována základní dovednost a předpokládá se, že jste schopni najít komponenty „kolem“…

O desce plošných spojů Připravil jsem „snadný odkaz“na objednání malé dávky (5 ks min.) Desky plošných spojů zde.

Krok 2: Moduly, které také potřebujete …

Musíte také koupit (pokud nemáte) některé běžné levné moduly (viz fotografie):

• Sériový adaptér USB;
• Modul microSD;
• Modul DS3231 RTC (volitelně);
• USBasp programátor (pro flashování zavaděče Arduino do Atmega32a);
• Adaptér AVR 10pin na 6pin (volitelně).

Krok 3: Postavte desku

Při sestavování desky postupujte podle montážní příručky (A040618 PCB Layout Guide.zip) s polohou komponent na desce plošných spojů (jak s odkazy na součásti, tak s hodnotami). Praktické bude také schéma (A040618 - SCH.pdf).

Začněte pájet nejtenčí součásti, jako jsou odpory a diody, pak keramické kondenzátory a tak dále. Konektory a elektrolytické kondenzátory budou poslední.

Krok 4: Nainstalujte Arduino IDE a „MightyCore“

Chcete -li načíst „skicu“Arduina do Atmega32a, musíte odtud nainstalovat Arduino IDE a „MightyCore“pomocí „Board Manager“Arduino IDE.

Tímto způsobem bude podpora pro Atmega32a přidána do Arduino IDE a budete moci vybrat Atmega32a jako cílové zařízení (viz foto).

Nezapomeňte vybrat další možnosti jako na fotografii.

Krok 5: Flashujte bootloader

Aby byl Z80-MBC2 funkční, musíte flashovat zavaděč Arduino do Atmega32a.

To vám umožní kompilovat a načíst skicu do Atmega32a pomocí Arduino IDE.

Existuje mnoho způsobů, jak spustit bootloader. Doporučuji použít levný programátor USBasp a vypálit zavaděč pomocí Arduino IDE.

Pro připojení USBasp ke konektoru ICSP Z80-MBC2 můžete použít běžný adaptér 10pin-6pin (viz foto).

Při používání ICSP nezapomeňte odpojit jakýkoli jiný konektor. Také moduly SD a RTC (jsou -li k dispozici) musí být z desky odstraněny, když se používá port ICSP.

Více informací o tomto kroku naleznete zde.

Krok 6: Načtěte „skicu“

Nyní je čas načíst skicu do Atmega32a pomocí Arduino IDE. K tomu je třeba připojit sériový adaptér USB (viz foto) k SÉRIOVÉMU portu (J2) na Z80-MBC2.

Musíte připojit piny GND, +5V/VCC, DTR, TXD, RXD USB-sériového adaptéru a SÉRIOVÝ port Z80-MBC2.

Nyní rozbalte zip soubor skici „S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip“do složky, zkompilujte jej a načtěte pomocí Arduino IDE..

Krok 7: Přidejte SD a RTC

Nyní rozbalte zip soubor SD „SD-S220718-R191018-v1.zip“na microSD kartu ve formátu FAT16 nebo FAT32 (1 GB microSD je více než dost).

Odpojte USB sériový adaptér od počítače a přidejte k Z80-MBC2 modul SD (s microSD uvnitř) a modul RTC (pokud jej máte).

Věnujte pozornost instalaci modulů přesně tak, jak je znázorněno na fotografii, protože nejsou „vyměnitelné“ve svých pozicích a při jejich výměně může dojít k trvalému poškození!

Nyní jste připraveni spustit Z80-MBC2 pomocí sériového adaptéru USB a emulátoru terminálu!

Krok 8: Jak zadejte do nabídky „Select Boot…“

Chcete -li vstoupit do „Vyberte režim spouštění nebo systémové parametry“, musíte stisknout klávesu RESET (SW2), uvolnit ji a okamžitě stisknout klávesu USER (SW1) a držet ji stisknutou, dokud LED dioda IOS nezačne blikat.

Dalším způsobem je stisknout obě klávesy, uvolnit klávesu RESET a podržet klávesu USER, dokud LED dioda IOS nezačne blikat, nebo se na obrazovce nezobrazí nabídka.

Krok 9: Další informace…

Více informací a technických podrobností o Z80-MBC2 najdete zde.