En lett å bygge ekte hjemmelaget datamaskin: Z80-MBC2 !: 9 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hvis du er nysgjerrig på hvordan en datamaskin fungerer og samhandler med "eksterne ting", er det i dag mange brett som er klare til å spille som Arduino eller Raspberry og mange andre. Men disse kortene har alle den samme "grensen" … de skjuler den indre delen fordi de bruker en MCU (Micro Controller Unit) eller en SOC (System On Chip), slik at du ikke kan berøre CPU, I/O, den interne bussen og alle disse tingene som er det som får en datamaskin til å fungere.

Det er et annet alternativ som bruker en eldre del som 8 -biters CPUer (den såkalte "retrocomputing"). De er enkle å forstå, og du kan finne mye dokumentasjon og bøker gratis, og gjør det mulig å bygge ekte datamaskiner med alle nødvendige funksjonsblokker (CPU, I/O, RAM, ROM/EPROM, etc …).

Men generelt bruker de vanskelig for å finne deler, og krever utdaterte instrumenter som en EPROM -programmerer og viskelær eller en GAL -programmerer, og enklere har svært begrensede funksjoner.

Så jeg har blandet gamle og "nye" deler for å lage et unikt design som ikke trenger noen eldre EPROM -programmerer eller fancy ICer, ved å bruke komponenter som er enkle å finne. Atmega32A MCU fungerer som et I/O -delsystem som "etterligner" EPROM og alle I/O -komponentene. Mer, ved hjelp av en Arduino bootloader, kan den enkelt programmeres med den velkjente Arduino IDE.

De nødvendige IC -ene er:

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

Hvis du vil ha 16x GPIO -utvidelsen (alternativet GPE), kan du også legge til en MCP23017.

Z80-MBC2 har en multi-boot-funksjon og kan kjøre CP/M 2.2, QP/M 2.71 og CP/M 3 (128KB bankminne støttes), så du kan bruke en veldig stor mengde SW med den (f.eks. Kan du enkelt å finne Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol -kompilatorer, og noen av disse finnes allerede på de virtuelle diskene på SD -en).

Harddisker er emulert ved hjelp av en microSD FAT16 eller FAT32 formatert (1 GB microSD er nok), så det er enkelt å bytte filene med PCen (16 HD -er for hvert operativsystem støttes) ved hjelp av cpmtoolsGUI.

Selvfølgelig trenger du en terminal for å samhandle med Z80-MBC2, og en vanlig USB-seriell adapter sammen med en terminalemulering SW vil være et billig og enkelt valg.

Trinn 1: Komponenter og PCB

Det første er å finne alle komponentene for å bygge brettet. Jeg har forberedt en fil (A040618 BOM v2.ods) med alle nødvendige komponenter som du enkelt kan finne. Selvfølgelig kreves en grunnleggende ferdighet, og det antas at du er i stand til å finne komponenter "rundt" …

Om PCB -en har jeg utarbeidet en "enkel lenke" for å bestille en liten batch (5 stk. Min.) PCB her.

Trinn 2: Moduler du også trenger …

Du må også kjøpe (hvis du ikke har det) noen vanlige billige moduler (se bilder):

• En USB-seriell adapter;
• En microSD -modul;
• En DS3231 RTC -modul (valgfritt);
• En USBasp -programmerer (for å blinke Arduino -bootloaderen inn i Atmega32a);
• En AVR 10pin til 6pin adapter (valgfritt).

Trinn 3: Bygg styret

For å bygge brettet, følg monteringsguiden (A040618 PCB Layout Guide.zip) med komponentenes plassering på kretskortet (med både delreferanser og verdier). Også skjematisk (A040618 - SCH.pdf) vil være praktisk.

Begynn å lodde de tynneste komponentene som motstander og dioder, deretter de keramiske kondensatorene og så videre. Kontaktene og de elektrolytiske kondensatorene blir de siste.

Trinn 4: Installer Arduino IDE og "MightyCore"

For å laste Arduino "skissen" inn i Atmega32a, må du installere Arduino IDE og "MightyCore" herfra ved hjelp av Arduino IDE "Board Manager".

På denne måten blir støtten for Atmega32a lagt til i Arduino IDE, og du vil kunne velge Atmega32a som målenhet (se bilde).

Husk å velge de andre alternativene som på bildet.

Trinn 5: Flash Bootloader

For å gjøre Z80-MBC2 operativ må du blinke Arduino bootloader til Atmega32a.

Dette lar deg kompilere og laste skissen inn i Atmega32a ved hjelp av Arduino IDE.

Det er mange måter å blinke bootloaderen på. Måten jeg foreslår er å bruke en billig USBasp -programmerer og brenne bootloaderen ved hjelp av Arduino IDE.

For å koble USBasp til ICSP-kontakten på Z80-MBC2 kan du bruke en vanlig 10pin-6pin adapter (se bildet).

Husk å koble fra en annen kontakt når du bruker ICSP. Både SD- og RTC -moduler (hvis de finnes) må fjernes fra kortet når ICSP -porten er i bruk.

Mer informasjon om dette trinnet finner du her.

Trinn 6: Last inn "skissen"

Nå er det på tide å laste skissen inn i Atmega32a ved hjelp av Arduino IDE. For det må du koble USB-seriell adapter (se bilde) til SERIAL-porten (J2) på Z80-MBC2.

Du må koble til GND, +5V/VCC, DTR, TXD, RXD-pinnene på USB-seriell adapter og SERIAL-porten på Z80-MBC2.

Pakk nå ut zip-filen "S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip" til en mappe, kompiler den og last den med Arduino IDE..

Trinn 7: Legg til SD og RTC

Pakk nå ut zip-filen "SD-S220718-R191018-v1.zip" til en FAT16- eller FAT32-formatert microSD (1 GB microSD er mer enn nok).

Koble USB-seriell adapter fra PCen, og legg til Z80-MBC2 SD-modulen (med microSD inni) og RTC-modulen (hvis du har den).

Vær oppmerksom på å installere modulene nøyaktig som vist på bildet, fordi de ikke er "byttbare" i posisjonene, og permanente skader kan oppstå hvis du bytter dem!

Nå er du klar til å kjøre Z80-MBC2 ved hjelp av USB-seriell adapter og en terminalemulator!

Trinn 8: Hvordan gå inn i "Velg oppstart …" -menyen

For å gå inn i "Velg oppstartsmodus eller systemparametere" må du trykke på RESET -tasten (SW2), slippe den og trykke umiddelbart på USER -tasten (SW1) og holde den inne til IOS -lampen begynner å blinke.

En annen måte er å trykke på begge tastene, slippe RESET -tasten og holde USER -tasten nede til IOS -lampen begynner å blinke, eller du ser menyen på skjermen.

Trinn 9: Mer informasjon …

Du kan finne mer informasjon og tekniske detaljer om Z80-MBC2 her.