Uniwersalna płytka z układem 8048

[atlantis86]

Tym razem chciałem się podzielić projektem, który może nie wygląda szczególnie imponująco jako samodzielna konstrukcja, jednak moim zdaniem stanowi naprawdę interesujący eksperyment z technologią sprzed niemalże pięćdziesięciu lat.

W moim domowym zapasie części od jakiegoś czasu leżało kilka różnych układów z rodziny 8048, wypuszczonej na rynek przez Intela i produkowanej na licencji przez wiele innych firm. Dzisiaj są to już mocno zapomniane mikrokontrolery, ale na przełomie lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych budowano w oparciu o nie całe mnóstwo rozmaitej automatyki. Można je było znaleźć także w pecetach, gdzie pełniły funkcję kontrolerów klawiatury. Dość szybko zostały jednak zastąpione przez znacznie doskonalszą rodzinę 8051, która na wiele lat stała się obowiązującym standardem.

Od dawna chodziła mi po głowie myśl zbudowania własnej płytki w oparciu o taki układ i odpalenia na niej choćby najprostszego kawałka kodu. Oryginalnie zakładałem, że wykorzystam do tego układ z serii 874x, które były wyposażone we wbudowaną pamięć EPROM. Jakiś czas temu kupiłem kilka sztuk, mając nadzieję wykorzystać je w tym projekcie.

Niestety, po bliższym przyjrzeniu się sprawie przyszło rozczarowanie - nie mam żadnego programatora, który byłby w stanie sobie z nimi poradzić. Mój TL866 nie obsługuje MCU z tej serii. W podręcznym zapasie części miałem kilka "zwykłych" układów 8048, wyposażonych we wbudowaną pamięć ROM. Niestety, jest to pamięć programowana jednorazowo, na etapie produkcji. Na szczęście jest jeszcze jedno wyjście - jeśli podciągniemy pin EA do plusa zasilania, układ zignoruje wewnętrzna pamięć i spróbuje wykonać kod z pamięci podłączonej do zewnętrznej magistrali. Idealnie nadają się do tego małe pamięci EPROM i rozmiarze 2kB lub 4kB.

Rozwiązanie z zewnętrzną pamięcią ma niestety jedną wadę - tracimy wtedy połowę jednego z portów, gdyż linie te przejmują funkcję najwyższych linii adresowych (niższe linie adresowe są multipleskowane z magistralą danych, więc ich wartości trzeba trzymać w zewnętrznym rejestrze, np. układzie 74573).

Zaprojektowanie płytki testowej było wyjątkowo proste. Wystarczył niewielki kawałek jednostronnego laminatu, z minimalną ilością mostków z kynaru po drugiej stronie. Na zewnętrzne złącze wyprowadziłem wszystkie dostępne (12) piny GPIO oraz jedno wejście do zgłaszania przerwań. Już po złożeniu płytki uświadomiłem sobie, że zapomniałem o wyjściach wbudowanych timerów. No cóż, jeśli kiedyś wrócę do tego projektu, poprawię to w kolejnej rewizji płytki. 😉

Mniej oczywistym i niezbyt przyjaznym aspektem tego projektu było pisanie kodu. W przypadku 8048 można zapomnieć o jakichkolwiek kompilatorach języków wysokopoziomowych. Kod piszemy w asemblerze. W dodatku nie jest to tak przyjazny asembler jak w przypadku np. 6502 czy Z80. Bardzo dają o sobie znać ograniczenia sprzętowe (np. ograniczony zasięg instrukcji skoku, konieczność pamiętania o stronach pamięci). Sprawy nie ułatwia niewielka pamięć - zaledwie 64 bajty (!) wbudowanego RAM-u, z czego część jest przeznaczona na stos. Podejrzewam, że w podobny sposób mogło wyglądać pisanie programów na wczesne komputery, chociaż pewne aspekty tego układu przypominały mi także pisanie kodu w asemblerze na małe układy Microchipa z rodziny PIC16.

Na razie nie wykorzystałem jeszcze tego układu do budowy niczego konkretnego czy użytecznego. Odtworzyłem na nim pierwsze kroki, które zwykle robi się zaczynając przygodę z Arduino - m.in. pomigałem diodami czy odczytałem stan przycisków. Tyle tylko, że to co na nowoczesnych platformach możemy załatwić kilkoma linijkami kodu, tutaj wymagało zabawy z asemblerem. Podejrzewam jednak, że płytka nie wyląduje na półce na zawsze i znajdę dla 8048 jakieś praktyczne zastosowanie. 😉

[VisualLab]

Z punktu widzenia dzisiejszego hobbysty, projekt może się wydawać trochę dziwny, bo Autor utrudnia sobie życie. Wszak jest tyle tanich i prostych do oprogramowania gotowych płytek a nie „gołych” mikrokontrolerów, którym trzeba przygotować własną płytkę i dołożyć peryferia na niej (gdzie te obecne od dawna mają przeróżne peryferia już wbudowane w mikrokontroler). Ja tu jednak widzę pole do doskonalenia swoich umiejętności elektronika i programisty urządzeń wbudowanych. W takim projekcie konieczna jest już konkretna wiedza i doświadczenie. Może sam asembler 8048 już się nie przyda, ale wiedza i doświadczenie (jak osiągnąć określone działanie urządzenia za jego pomocą) może być przydatne.

[ackarwow]

1 godzinę temu, VisualLab napisał:

Z punktu widzenia dzisiejszego hobbysty, projekt może się wydawać trochę dziwny, bo Autor utrudnia sobie życie. Wszak jest tyle tanich i prostych do oprogramowania gotowych płytek a nie „gołych” mikrokontrolerów, którym trzeba przygotować własną płytkę i dołożyć peryferia na niej (gdzie te obecne od dawna mają przeróżne peryferia już wbudowane w mikrokontroler). Ja tu jednak widzę pole do doskonalenia swoich umiejętności elektronika i programisty urządzeń wbudowanych. W takim projekcie konieczna jest już konkretna wiedza i doświadczenie. Może sam asembler 8048 już się nie przyda, ale wiedza i doświadczenie (jak osiągnąć określone działanie urządzenia za jego pomocą) może być przydatne.

Dużo w tym racji ale nie do końca 🙂 Nie zgodzę się z opinią, że ten projekt to "utrudnianie sobie życia", bo w ten sposób (sięgając absurdu) można by powiedzieć, że projektowanie i pisanie czegokolwiek to utrudnianie sobie życia, bo przecież jest mnóstwo gotowych projektów czy programów. Myślę, że projekt jest wartościowy, chociażby z uwagi na drogę jaką przeszedł Autor od pomysłu do jego skutecznej realizacji. Przyznaję, że niegdyś również poszedłem "na skróty" rozpoczynając od Arduino Uno, ale następny projekt był już na płytce stykowej z ATMega328p i ostatecznie został przeniesiony na PCB. Było przy tym mnóstwo dobrej zabawy i nauki przy okazji.

PS. Z Arduino nadal korzystam, ale raczej do szybkich testów np. różnych sensorów