Ein einfach zu bauender echter hausgemachter Computer: Z80-MBC2! - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Wenn Sie neugierig sind, wie ein Computer funktioniert und mit "externen Dingen" interagiert, gibt es heutzutage viele spielbereite Boards wie Arduino oder Raspberry und viele andere. Aber diese Boards haben alle das gleiche "Limit" … sie verstecken den inneren Teil, weil sie eine MCU (Micro Controller Unit) oder einen SOC (System On Chip) verwenden, damit Sie die CPU, die E/A und den internen Bus nicht berühren können und all diese Dinge, die einen Computer zum Funktionieren bringen.

Es gibt eine andere Möglichkeit, ältere Teile als 8-Bit-CPUs zu verwenden (das sogenannte "Retrocomputing"). Sie sind einfach zu verstehen und Sie können viele Dokumentationen und Bücher kostenlos finden und ermöglichen es, echte Computer mit allen erforderlichen Funktionsblöcken (CPU, I/O, RAM, ROM/EPROM usw.) zu bauen.

Aber im Allgemeinen verwenden sie schwer zu findende Teile und erfordern veraltete Instrumente wie einen EPROM-Programmierer und -Radierer oder einen GAL-Programmierer, und einfachere haben sehr begrenzte Funktionen.

Also habe ich alte und "neue" Teile gemischt, um ein einzigartiges Design zu schaffen, das keinen älteren EPROM-Programmierer oder ausgefallene ICs benötigt und leicht zu findende Komponenten verwendet. Die Atmega32A-MCU fungiert als E/A-Subsystem und "emuliert" das EPROM und alle E/A-Komponenten. Darüber hinaus kann es mit einem Arduino-Bootloader einfach mit der bekannten Arduino-IDE programmiert werden.

Die benötigten ICs sind:

• Z80 CPU CMOS (Z84C00) 8Mhz oder höher
• Atmega32A
• TC551001-70 (128 KB RAM)
• 74HC00

Wenn Sie die 16x GPIO-Erweiterung (GPE-Option) wünschen, fügen Sie auch einen MCP23017 hinzu.

Der Z80-MBC2 ist Multi-Boot-fähig und kann CP/M 2.2, QP/M 2.71 und CP/M 3 (unterstützt 128KB Banked Memory) ausführen, sodass Sie sehr viel SW damit verwenden können (z Basic-, C-, Assembler-, Pascal-, Fortran-, Cobol-Compiler leicht zu finden, und einige davon sind bereits in den virtuellen Festplatten auf der SD enthalten).

Festplatten werden mit einer microSD FAT16 oder FAT32 formatiert (eine 1GB microSD reicht aus) emuliert, so dass es einfach ist die Dateien mit Ihrem PC (16 HDs für jedes Betriebssystem werden unterstützt) mit cpmtoolsGUI auszutauschen.

Natürlich benötigen Sie ein Terminal, um mit dem Z80-MBC2 zu interagieren, und ein üblicher USB-Seriell-Adapter zusammen mit einer Terminalemulations-SW ist eine billige und einfache Wahl.

Schritt 1: Komponenten und PCB

Zuerst müssen Sie alle Komponenten finden, um das Board zu bauen. Ich habe eine Datei (A040618 BOM v2.ods) mit allen benötigten Komponenten vorbereitet, die Sie leicht finden können. Natürlich ist eine Grundfertigkeit erforderlich, und es wird vorausgesetzt, dass Sie in der Lage sind, Komponenten "um" zu finden …

Über die Platine Ich habe einen "Easy-Link" vorbereitet, um hier eine kleine Charge (5 Stk. min.) von PCB zu bestellen.

Schritt 2: Module, die Sie auch brauchen…

Sie müssen auch (falls nicht) einige gängige billige Module kaufen (siehe Fotos):

• Ein USB-Seriell-Adapter;
• Ein microSD-Modul;
• Ein DS3231 RTC-Modul (optional);
• Ein USBasp-Programmierer (um den Arduino-Bootloader in den Atmega32a zu flashen);
• Ein AVR 10-Pin-zu-6-Pin-Adapter (optional).

Schritt 3: Bauen Sie das Board

Um die Platine zu bauen, befolgen Sie die Montageanleitung (A040618 PCB Layout Guide.zip) mit der Position der Komponenten auf der Platine (mit den Teilereferenzen und den Werten). Auch der Schaltplan (A040618 - SCH.pdf) ist praktisch.

Beginnen Sie mit dem Löten der dünnsten Komponenten wie Widerstände und Dioden, dann die Keramikkondensatoren und so weiter. Die Anschlüsse und die Elektrolytkondensatoren werden die letzten sein.

Schritt 4: Installieren Sie die Arduino-IDE und "MightyCore"

Um die Arduino "Skizze" in den Atmega32a zu laden, müssen Sie die Arduino IDE und den "MightyCore" von hier mit der Arduino IDE "Board Manager" installieren.

Auf diese Weise wird der Arduino IDE die Unterstützung für den Atmega32a hinzugefügt und Sie können den Atmega32a als Zielgerät auswählen (siehe Foto).

Denken Sie daran, die anderen Optionen wie auf dem Foto auszuwählen.

Schritt 5: Flashen Sie den Bootloader

Um den Z80-MBC2 betriebsbereit zu machen, müssen Sie den Arduino-Bootloader in den Atmega32a flashen.

Auf diese Weise können Sie den Sketch mit der Arduino IDE kompilieren und in den Atmega32a laden.

Es gibt viele Möglichkeiten den Bootloader zu flashen. Ich schlage vor, einen billigen USBasp-Programmierer zu verwenden und den Bootloader mit Arduino IDE zu brennen.

Um den USBasp an den ICSP Anschluss des Z80-MBC2 anzuschließen, können Sie einen handelsüblichen 10pin-6pin Adapter verwenden (siehe Foto).

Denken Sie daran, alle anderen Anschlüsse zu trennen, wenn Sie das ICSP verwenden. Außerdem müssen sowohl SD- als auch RTC-Module (sofern vorhanden) von der Platine entfernt werden, wenn der ICSP-Port verwendet wird.

Weitere Informationen zu diesem Schritt finden Sie hier.

Schritt 6: Laden Sie die "Skizze"

Jetzt ist es an der Zeit, die Skizze mit der Arduino IDE in den Atmega32a zu laden. Dazu müssen Sie den USB-Seriell-Adapter (siehe Foto) an den SERIAL-Port (J2) des Z80-MBC2 anschließen.

Sie müssen die Pins GND, +5V/VCC, DTR, TXD, RXD des USB-Seriell-Adapters und den SERIAL-Port des Z80-MBC2 verbinden.

Entpacken Sie nun die Sketch-Zip-Datei "S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip" in einen Ordner, kompilieren Sie diese und laden Sie sie mit der Arduino IDE.

Schritt 7: SD und RTC hinzufügen

Entpacken Sie nun die SD-Zip-Datei "SD-S220718-R191018-v1.zip" in eine mit FAT16 oder FAT32 formatierte microSD (eine 1GB microSD ist mehr als ausreichend).

Trennen Sie den USB-Seriell-Adapter vom PC und fügen Sie dem Z80-MBC2 das SD-Modul (mit der microSD im Inneren) und das RTC-Modul (falls vorhanden) hinzu.

Achten Sie darauf, die Module genau wie auf dem Foto gezeigt zu montieren, da sie in ihrer Position nicht "tauschbar" sind und bei einem Austausch bleibende Schäden entstehen können!

Jetzt können Sie den Z80-MBC2 mit dem USB-Seriell-Adapter und einem Terminalemulator betreiben!

Schritt 8: So rufen Sie das Menü "Select Boot…" auf

Um in den "Bootmodus oder Systemparameter auswählen" zu gelangen, müssen Sie die RESET-Taste (SW2) drücken, loslassen und sofort die USER-Taste (SW1) drücken und gedrückt halten, bis die IOS-LED zu blinken beginnt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, beide Tasten zu drücken, die RESET-Taste loszulassen und die USER-Taste gedrückt zu halten, bis die IOS-LED zu blinken beginnt oder das Menü auf dem Bildschirm angezeigt wird.

Schritt 9: Weitere Informationen…

Weitere Informationen und technische Details zum Z80-MBC2 finden Sie hier.