Kobalt - retro komputer pod CP/M

atlantis86 · 5 stycznia

W ciągu ostatnich kilku lat prezentowałem na forum kilka samodzielnie skonstruowanych komputerów retro. Zwykle budowałem je z oryginalnych części z epoki, tylko niekiedy idąc na lekkie kompromisy co do obwodu zasilania, pamięci albo wykorzystania programowalnych układów GAL/CPLD. Niemniej każda z tych konstrukcji wyglądała podobnie, stanowiąc zestaw kilku (relatywnie) dużych, jednostronnych płytek PCB, połączonych taśmami. Płytki były pełne układów w obudowach DIP i kynarowych mostków.

Tym razem chciałem zaprezentować kolejną konstrukcję, nieco inną od tamtych, ponieważ złożoną wedle nieco innych założeń. Jakiś czas temu w moje ręce wpadło kilka sztuk układu scalonego Z8018233ASC, produkowanego przez firmę Zilog. Układ nie jest szerzej znany w środowisku hobbystów (chociaż natknąłem się na jakieś konstrukcje na nim, sprzed ponad dwudziestu lat) i był produkowany raczej z myślą o zastosowaniach w automatyce, sprzęcie telekomunikacyjnym i podzespołach komputerowych. Ze względu na małą obudowę VQFP bardziej kojarzy się ze współczesnymi mikrokontrolerami, niż z elektroniką retro.

Po przewertowaniu dokumentacji zorientowałem się jednak, że mam do czynienia z całkiem ciekawym układem. W jednym kawałku krzemu mamy zintegrowany rdzeń Z180 (a więc kompatybilny wstecz z Z80), kontroler pamięci, programowalny dekoder adresów dla pamięci RAM i ROM/FLASH, generator sygnały zegarowego, kilka interfejsów szeregowych, DMA oraz zestaw pinów GPIO. Czyli innymi słowy już na starcie, w jednym małym elemencie dostajemy główne elementy systemu komputerowego retro, które kiedyś wymagałyby stosowania oddzielnych układów scalonych. Wystarczyło dodać tylko kilka zewnętrznych elementów: obwód zasilania, pamięć RAM, pamięć FLASH (trzymającą bootloader), gniazdo karty CF, sterownik linii reset, dekoder adresów I/O oraz układy MAX232 na interfejsach szeregowych. Dodatkowo udało mi się jeszcze wykorzystać piny GPIO do stworzenia buforowanego interfejsu drukarki, którego jednak jeszcze nie testowałem.

Wszystko to udało się upchnąć na relatywnie małej, dwustronnej płytce drukowanej, w zdecydowanej większości wykorzystując elementy SMD. Idąc z duchem czasu, w obwodzie zasilania wykorzystałem przetwornicę impulsową na LM2596, tak więc tym bardziej na pierwszy rzut oka komputerek przypomina bardziej moje nowoczesne konstrukcje na PIC32/STM32, niż wszystkie dotychczasowe projekty retro.

Pod względem programowym jak na razie nie ma wielkich zmian w stosunku do moich wcześniejszych konstrukcji na 8080/8085 czy Z80. Skorzystałem jednak z okazji, żeby w końcu przeportować mój stary kod bootloadera i BIOS-u CP/M z asemblera 8080 na znacznie kod w stylu Z80. Pozwoliło mi to na dodanie paru wygodnych optymalizacji, przez dodanie instrukcji Z180.

W chwili obecnej na komputerze działa system CP/M 2.2, ładowany z karty CF. Obsługuje się go za pośrednictwem terminala szeregowego. Docelowo jednak będę chciał uruchomić na nim znacznie bardziej zaawansowany system MP/M, obsługujący multitasking. Jest to możliwe ze względu na obecność kontrolera pamięci, pozwalającego na przełączanie stron i użycie większej ilości RAM-u. Obecna wersja posiada 512kB, co jest ilością w zupełności wystarczającą, chociaż możliwe byłoby też stworzenie wersji 1MB.

Płytka posiada także złącza z wyprowadzoną magistralą. W przyszłości planuję zaprojektować dodatkową nakładkę, która pozwalałby na użycie kart rozszerzeń w formacie RC2014 i dodanie do komputerka dodatkowych interfejsów, np. karty graficznej czy sterownika klawiatury PC.