Ľahko zostaviteľný skutočný domáci počítač: Z80-MBC2!: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Ak vás zaujíma, ako počítač funguje a interaguje s „externými vecami“, v dnešnej dobe je už k dispozícii množstvo dosiek pripravených hrať ako Arduino alebo Raspberry a mnoho ďalších. Ale tieto dosky majú všetky rovnaké „limity“… skrývajú vnútornú časť, pretože používajú MCU (jednotka mikroovládača) alebo SOC (systémový čip), takže sa nemôžete dotknúť CPU, I/O, vnútornej zbernice a všetky tieto veci, vďaka ktorým počítač funguje.

Existuje aj iná možnosť, ktorá používa staršiu časť ako 8bitové procesory (takzvané „retropočítače“). Sú ľahko zrozumiteľné a bezplatne nájdete množstvo dokumentácie a kníh a umožňujú vám postaviť skutočné počítače so všetkými potrebnými funkčnými blokmi (CPU, I/O, RAM, ROM/EPROM atď.).

Ale vo všeobecnosti používajú ťažko dostupné súčiastky a vyžadujú zastarané nástroje ako programátor a guma EPROM alebo programátor GAL a jednoduchšie majú veľmi obmedzené funkcie.

Preto som zmiešal staré a „nové“diely, aby som vytvoril jedinečný dizajn, ktorý nepotrebuje žiadny starý programátor EPROM ani efektné integrované obvody, pričom komponenty sa dajú ľahko nájsť. Atmega32A MCU funguje ako I/O subsystém, ktorý „emuluje“EPROM a všetky I/O komponenty. Navyše, pomocou bootloadera Arduino je možné ho ľahko naprogramovať pomocou známeho Arduino IDE.

Potrebné integrované obvody sú:

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

Ak chcete 16 -násobné rozšírenie GPIO (možnosť GPE), pridajte tiež MCP23017.

Z80-MBC2 má možnosť viacnásobného spustenia a môže pracovať s CP/M 2.2, QP/M 2.71 a CP/M 3 (podporovaná banková pamäť 128 kB), takže s ním môžete používať veľmi veľké množstvo SW (napr. ľahko nájdete kompilátory Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol a niektoré z nich sú už k dispozícii vo virtuálnych diskoch na disku SD).

Pevné disky sú emulované pomocou formátu microSD FAT16 alebo FAT32 (stačí 1 GB microSD), takže je ľahké vymieňať si súbory s počítačom (podporuje sa 16 HD pre každý operačný systém) pomocou cpmtoolsGUI.

Na interakciu so Z80-MBC2 samozrejme potrebujete terminál a spoločný sériový adaptér USB spolu so softvérom na emuláciu terminálu bude lacnou a jednoduchou voľbou.

Krok 1: Komponenty a DPS

Prvá vec je nájsť všetky komponenty na stavbu dosky. Pripravil som súbor (A040618 BOM v2.ods) so všetkými potrebnými komponentmi, ktoré môžete ľahko nájsť. Samozrejme je potrebná základná zručnosť a predpokladá sa, že dokážete nájsť komponenty „okolo“…

O DPS som pripravil „ľahký odkaz“na objednanie malej dávky (5 ks min.) DPS tu.

Krok 2: Moduly, ktoré potrebujete príliš …

Musíte si tiež kúpiť (ak nemáte) niektoré bežné lacné moduly (pozri fotografie):

• Sériový adaptér USB;
• Modul microSD;
• Modul DS3231 RTC (voliteľné);
• USBasp programátor (na flashovanie bootloadera Arduino do Atmega32a);
• Adaptér AVR 10pin na 6pin (voliteľný).

Krok 3: Postavte dosku

Pri zostavovaní dosky postupujte podľa montážneho návodu (A040618 PCB Layout Guide.zip) s umiestnením komponentov na doske (s odkazmi na diely a hodnotami). Praktická bude aj schéma (A040618 - SCH.pdf).

Začnite spájkovať najtenšie komponenty, ako sú odpory a diódy, potom keramické kondenzátory a tak ďalej. Konektory a elektrolytické kondenzátory budú posledné.

Krok 4: Nainštalujte Arduino IDE a „MightyCore“

Na načítanie „skice“Arduino do Atmega32a musíte odtiaľ nainštalovať Arduino IDE a „MightyCore“pomocou „Board Manager“Arduino IDE.

Týmto spôsobom bude podpora pre Atmega32a pridaná k Arduino IDE a budete si môcť vybrať Atmega32a ako cieľové zariadenie (pozri fotografiu).

Nezabudnite vybrať ďalšie možnosti ako na fotografii.

Krok 5: Spustite bootloader

Aby bol Z80-MBC2 funkčný, musíte flashovať bootloader Arduino do Atmega32a.

To vám umožní zostaviť a načítať skicu do Atmega32a pomocou Arduino IDE.

Existuje mnoho spôsobov, ako flashovať bootloader. Odporúčam použiť lacný programátor USBasp a napaľovať bootloader pomocou Arduino IDE.

Na pripojenie USBasp ku konektoru ICSP Z80-MBC2 môžete použiť bežný adaptér 10pin-6pin (pozri fotografiu).

Pri použití ICSP nezabudnite odpojiť akýkoľvek iný konektor. Keď sa používa port ICSP, musia byť z dosky odstránené aj moduly SD a RTC (ak sú k dispozícii).

Viac informácií o tomto kroku nájdete tu.

Krok 6: Načítajte „skicu“

Teraz je načase načítať skicu do Atmega32a pomocou Arduino IDE. Na to musíte pripojiť sériový adaptér USB (pozri fotografiu) k SÉRIOVÉMU portu (J2) na Z80-MBC2.

Musíte pripojiť kolíky GND, +5V/VCC, DTR, TXD, RXD sériového adaptéra USB a SÉRIOVÝ port Z80-MBC2.

Teraz rozbaľte súbor zip skici „S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip“do priečinka, skompilovajte ho a načítajte pomocou Arduino IDE..

Krok 7: Pridajte SD a RTC

Teraz rozbaľte zip súbor SD „SD-S220718-R191018-v1.zip“na microSD kartu vo formáte FAT16 alebo FAT32 (1 GB microSD je viac ako dosť).

Odpojte sériový adaptér USB od počítača a k Z80-MBC2 pridajte modul SD (s kartou microSD vo vnútri) a modul RTC (ak ho máte).

Dávajte pozor na inštaláciu modulov presne tak, ako je to znázornené na fotografii, pretože nie sú „vymeniteľné“vo svojich polohách a pri ich výmene môže dôjsť k trvalému poškodeniu!

Teraz ste pripravení spustiť Z80-MBC2 pomocou sériového adaptéra USB a emulátora terminálu!

Krok 8: Ako zadajte do ponuky „Select Boot …“

Na vstup do „Vyberte režim zavádzania alebo systémové parametre“musíte stlačiť kláves RESET (SW2), uvoľniť ho a ihneď stlačiť kláves USER (SW1) a držať ho stlačený, kým nezačne blikať LED IOS.

Ďalším spôsobom je stlačiť obe klávesy, uvoľniť kláves RESET a podržať kláves USER, kým LED dióda IOS nezačne blikať, alebo kým sa na obrazovke nezobrazí ponuka.

Krok 9: Viac informácií…

Viac informácií a technické detaily o Z80-MBC2 nájdete tu.