Komputer retro na Z80, pod CP/M 2.2

[atlantis86]

Jak zapewne wiecie, projekty retro stanowią znaczną część mojej twórczości w zakresie amatorskiej elektroniki. Złożyłem już całkiem sporo rozmaitych konstrukcji opartych na podzespołach sprzed kilku dekad. Jakoś tak się jednak złożyło, że nie było wśród nich jak dotąd mojego własnego komputera na kultowym mikroprocesorze Zilog Z80. Tak - skopiowałem trochę cudzych konstrukcji (m.in. klonów ZX Spectrum) ale ich nie liczę. Trudno powiedzieć skąd wynika taka sytuacja. Prawdopodobnie ze względu na swoją popularność Z80 wydawał mi się zbyt "banalnym" tematem do projektu. Wolałem skupić się na mniej popularnych platformach (jak 6502, 6800 czy 8080/8085), których nie widywało się tak często w amatorskich konstrukcjach.

Ostatnio jednak musiałem zrewalidować swoje podeście. Po pierwsze w ubiegłym roku Zilog ogłosił zakończenie produkcji klasycznego Z80, zamykając tym samym pewną epokę. Po drugie trzeba było w końcu znaleźć jakieś zastosowanie dla tych wszystkich układów z serii Z80, które leżały w podręcznych zapasach. Głównym impulsem były jednak moje eksperymenty z samodzielnie skonstruowanymi komputerami na 8080 i 8085. Gdy już odpaliłem na nich system CP/M i zacząłem eksperymentować z oprogramowaniem znalezionym w sieci okazało się, że część programów nie chce działać, często zupełnie wywalając system. Dość szybko dotarło do mnie co jest przyczyną - były one budowane dla komputerów z procesorami Ziloga, wykorzystywały więc rozszerzenia instrukcji niezrozumiałe dla procesorów Intela. Zabrałem się więc za projektowanie odpowiedniego hardware'u.

Początkowo zakładałem pójście po linii najmniejszego oporu i po prostu przeprojektowanie płyty CPU starszego projektu, w celu prostej podmiany 8085 na Z80. Reszta elementów (głównie peryferiów) miała zostać po staremu. W międzyczasie okazało się jednak, że dostosowanie przez drobne różnice w magistrali będzie to oznaczało więcej zachodu, niż początkowo sądziłem. Praktycznie cały projekt (z drobnymi wyjątkami) został więc zaorany, a płytki zostały zaprojektowane praktycznie od podstaw, z wykorzystaniem układów scalonych z rodziny Z80. Podobieństwo pomiędzy starym i nowym projektem jest więc czysto powierzchowne i wynika z użycia tego samego formatu płytek i sposobu montażu.

Komputer posiada następujące parametry:

• Procesor Z80 taktowany zegarem 4MHz (klasyczna wersja NMOS)
• 64kB pamięci RAM
• 32kB pamięci EPROM
• Układ Z80 DMA (obecnie niewykrozystywany)
• Układ Z80 DART (podwójny interfejs szeregowy) z konwerterami poziomów napięć do standardu RS232
• Układ Z80 CTC
• Interfejs klawiatury PC 8242 (obecnie nieużywany)
• Gniazdko pod RTC M6242B (w tej chwili nieobsadzone)
• Slot karty pamięci CF, z której bootwany jest CP/M 2.2

Nie obeszło się bez pomyłek. Początkowo chociażby planowałem używać układu CTC do generowania sygnałów taktujących interfejsy szeregowe. Nie zwróciłem jednak uwagi na to, że w trybie timera narzuca on korzystanie z prescalera, dzielącego częstotliwość wejściową przez 16. Możliwe było więc osiągnięcie jedynie najwolniejszych prędkości transmisji. Finalnie musiałem zmontować osobny generator baudrate na osobnej płytce.

Prawdopodobnie w przyszłości komputer zostanie też wyposażony w jakąś kartę graficzną. Na razie obsługuje się go za pomocą terminalu szeregowego.

[Leoneq]

W sumie pytanie trochę nie na temat, ale z jakich powodów trawisz PCB samodzielnie? Kwestia czasu czy może proces opracowany i nie trzeba zamawiać, a może po prostu wygląd? 😛 

[atlantis86]

5 minut temu, Leoneq napisał:

W sumie pytanie trochę nie na temat, ale z jakich powodów trawisz PCB samodzielnie? Kwestia czasu czy może proces opracowany i nie trzeba zamawiać, a może po prostu wygląd? 😛 

1. Kwestia przyzwyczajenia - trawię płytki do swoich projektów od bardzo dawna. Robiłem to jeszcze w czasach, gdy trzeba było je rysować ręcznie, więc termotransfer był tutaj prawdziwą rewolucją.
2. Czasami nie chce mi się zamawiać jakiejś większej płytki w Chinach jeśli wiem, że to pewnie nie będzie ostateczna wersja i pewnie jeszcze zdążę przeciąć parę ścieżek i wykonać trochę nowych połączeń kynarem.
3. Często nie chce mi się zwyczajnie czekać, aż przesyłka z płytkami do mnie dotrze i wole poświęcić tych kilka godzin w weekend na wytrawienie płytki.
4. Taki montaż jakoś bardziej pasuje do projektów retro. Przy czym nie trzymam się w 100% realiów epoki i np. dopuszczam stosowanie elementów SMD, gdy jest to wygodne.

Przy czym to nie jest tak, że nie używam współczesnych fabryk. Do niektórych swoich projektów zamawiałem profesjonalnie wykonane PCB, zamawiam je też odtwarzając cudze projekty.

[aimeiz]

Jak się ma opanowany proces, to własną płytkę prototypową robi się dość szybko. Najdłużej trwa projektowanie, a to jest czynność wspólna dla płytek zamawianych i własnych. Oczywiście zamawiane w Chinach płytki są wspaniałej jakości, metalizowane otwory, opisy, solder maska, wiercone otwory, też te nietypowych kształtów, ale trzeba czekać i zapłacić, a większe płytki to już więcej kosztują.

Wypróbowana drukarka laserowa, przerobiony laminator, wytrawiarka i od zaprojektowania po godzinie mamy płytkę. Sporo zabawy jest z wierceniem. Jest też metoda frezowania płytek za pomocą frezarki cnc i od razu można automatycznie wywiercić otwory.

Ale jak się nie chce bawić, to oczywiści JPCB albo PCBWay czy co tam jeszcze :).

Ale widzę że druk masz pocynowany. Cynujesz roztopionym lutem czy chemicznie? Ja kiedyś pocynowałem chemicznie, ale jakoś szybko ta cyna sczerniała i ciężko było do niej lutować. Może za słabo wypłukałem płytkę. Widzę też że płytki zrobiłeś jednostronnie i zastosowałeś mostki. Ja robie dwustronną płytkę w takiej sytuacji, ale i tak przelotki trzeba przelutować drucikiem, wiec na jedno wychodzi.

Edytowano 7 kwietnia przez aimeiz

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[atlantis86]

20 godzin temu, aimeiz napisał:

Jak się ma opanowany proces, to własną płytkę prototypową robi się dość szybko. Najdłużej trwa projektowanie, a to jest czynność wspólna dla płytek zamawianych i własnych. Oczywiście zamawiane w Chinach płytki są wspaniałej jakości, metalizowane otwory, opisy, solder maska, wiercone otwory, też te nietypowych kształtów, ale trzeba czekać i zapłacić, a większe płytki to już więcej kosztują.

To jest jeden z głównych powodów. Przy tych rozmiarach płytek potrafią już zauważalnie wzrosnąć. Dlatego wolę wykonać je samodzielnie wiedząc, że pewnie jeszcze przez jakiś czas będą one "poligonem testowym" i po paru przeróbkach już nie będą wyglądały tak ładnie. 😉

Oczywiście ma to też swoje wady, bo projektując płytkę od razu z myślą o fabryce mógłbym ją odpowiednio zoptymalizować wykorzystując możliwości jakie dają dwie warstwy, metalizacja otworów i cieńsze ścieżki.

20 godzin temu, aimeiz napisał:

Ale widzę że druk masz pocynowany. Cynujesz roztopionym lutem czy chemicznie? Ja kiedyś pocynowałem chemicznie, ale jakoś szybko ta cyna sczerniała i ciężko było do niej lutować. Może za słabo wypłukałem płytkę.

Stop Lichtenberga i cynowanie we wrzątku. Moim zdaniem jedyna metoda, jaka daje akceptowalne rezultaty w domowych warunkach.

20 godzin temu, aimeiz napisał:

Widzę też że płytki zrobiłeś jednostronnie i zastosowałeś mostki. Ja robie dwustronną płytkę w takiej sytuacji, ale i tak przelotki trzeba przelutować drucikiem, wiec na jedno wychodzi.

Płytki dwustronne też dość często zdarza mi się wykonywać, ale raczej dla projektów na współczesnych elementach SMD. W przypadku małej płytki łatwiej zgrać ze sobą warstwy, a przelotek jest znacznie mniej. W przypadku płytki dwustronnej wiercenie jest dużo bardziej newralgiczną czynnością - dużo łatwiej namieszać, wystarczy chwila nieuwagi. W teorii niby mógłbym zastąpić te mostki z kynaru ścieżkami na drugiej warstwie, ale wtedy czas zaoszczędzony na ich lutowaniu zmarnowałbym (pewnie ze sporą nawiązką) na wierceniu i lutowaniu przelotek. Prawdę mówiąc nie chciałoby mi się. 😉