En enkel att bygga riktig hemlagad dator: Z80-MBC2 !: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Om du är nyfiken på hur en dator fungerar och interagerar med "yttre saker", finns det idag många brädor redo att spela som Arduino eller Raspberry och många andra. Men dessa kort har alla samma "gräns" … de döljer den inre delen eftersom de använder en MCU (Micro Controller Unit) eller en SOC (System On Chip) så att du inte kan röra CPU, I/O, den interna bussen och alla dessa saker som är det som får en dator att fungera.

Det finns ett annat alternativ som använder en äldre del som 8 -bitars processorer (den så kallade "retrocomputing"). De är enkla att förstå och du kan hitta mycket dokumentation och böcker gratis, och gör det möjligt att bygga riktiga datorer med alla funktionsblock som behövs (CPU, I/O, RAM, ROM/EPROM, etc …).

Men i allmänhet använder de svårt att hitta delar och kräver föråldrade instrument som en EPROM -programmerare och suddgummi eller en GAL -programmerare, och enklare har mycket begränsade funktioner.

Så jag har blandat gamla och "nya" delar för att skapa en unik design som inte behöver någon äldre EPROM -programmerare eller snygga IC: er med hjälp av lätt att hitta komponenter. Atmega32A MCU fungerar som ett I/O -delsystem som "emulerar" EPROM och alla I/O -komponenter. Mer, med hjälp av en Arduino bootloader, kan den enkelt programmeras med den välkända Arduino IDE.

De nödvändiga IC: erna är:

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

Om du vill ha 16x GPIO -expansionen (GPE -tillval) lägger du till en MCP23017 också.

Z80-MBC2 har en multi-boot-funktion och kan köra CP/M 2.2, QP/M 2.71 och CP/M 3 (128KB bankminne stöds), så du kan använda en mycket stor mängd SW med den (t.ex. enkelt hitta Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol -kompilatorer, och några av dessa finns redan på de virtuella skivorna på SD).

Hårddiskar emuleras med en microSD FAT16 eller FAT32 formaterad (en 1 GB microSD räcker), så det är enkelt att byta filer med din dator (16 HD -enheter för varje operativsystem stöds) med cpmtoolsGUI.

Naturligtvis behöver du en terminal för att interagera med Z80-MBC2, och en vanlig USB-seriell adapter tillsammans med en terminalemulering SW kommer att vara ett billigt och enkelt val.

Steg 1: Komponenter och kretskort

Det första är att hitta alla komponenter för att bygga brädet. Jag har förberett en fil (A040618 BOM v2.ods) med alla nödvändiga komponenter som du enkelt kan hitta. Naturligtvis krävs en grundläggande skicklighet, och det antas att du kan hitta komponenter "runt" …

Om kretskortet har jag förberett en "enkel länk" för att beställa en liten sats (5 st. Min.) Av kretskort här.

Steg 2: Moduler du behöver för …

Du måste också köpa (om du inte har gjort det) några vanliga billiga moduler (se bilder):

• En USB-seriell adapter;
• En microSD -modul;
• En DS3231 RTC -modul (tillval);
• En USBasp -programmerare (för att flasha Arduino -startladdaren till Atmega32a);
• En AVR 10pin till 6pin adapter (tillval).

Steg 3: Bygg styrelsen

För att bygga kortet följ monteringsguiden (A040618 PCB Layout Guide.zip) med komponenternas placering på kretskortet (med både delreferenser och värden). Även schemat (A040618 - SCH.pdf) kommer att vara praktiskt.

Börja lödda de tunnaste komponenterna som motstånd och dioder, sedan de keramiska kondensatorerna och så vidare. Kontaktdonen och elektrolytkondensatorerna blir de sista.

Steg 4: Installera Arduino IDE och "MightyCore"

För att ladda Arduino "skissen" till Atmega32a måste du installera Arduino IDE och "MightyCore" härifrån med Arduino IDE "Board Manager".

På detta sätt kommer stödet för Atmega32a att läggas till i Arduino IDE, och du kommer att kunna välja Atmega32a som målenhet (se foto).

Kom ihåg att välja de andra alternativen som på bilden.

Steg 5: Flasha Bootloader

För att göra Z80-MBC2 operativ måste du flasha Arduino bootloader till Atmega32a.

Detta gör att du kan kompilera och ladda skissen i Atmega32a med Arduino IDE.

Det finns många sätt att blinka startladdaren. Sättet jag föreslår är att använda en billig USBasp -programmerare och bränna startladdaren med Arduino IDE.

För att ansluta USBasp till ICSP-kontakten på Z80-MBC2 kan du använda en vanlig 10pin-6pin adapter (se bilden).

Kom ihåg att koppla bort alla andra kontakter när du använder ICSP. Både SD- och RTC -moduler (om sådana finns) måste tas bort från kortet när ICSP -porten används.

Mer information om detta steg finns här.

Steg 6: Ladda "skissen"

Nu är det dags att ladda skissen i Atmega32a med Arduino IDE. För det måste du ansluta USB-seriell adapter (se foto) till SERIAL-porten (J2) på Z80-MBC2.

Du måste ansluta GND, +5V/VCC, DTR, TXD, RXD-stiften på USB-seriell adapter och SERIAL-porten på Z80-MBC2.

Packa upp zip-filen "S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip" till en mapp, kompilera den och ladda den med Arduino IDE.

Steg 7: Lägg till SD och RTC

Packa upp SD-zip-filen "SD-S220718-R191018-v1.zip" till en FAT16- eller FAT32-formaterad microSD (1 GB microSD är mer än tillräckligt).

Koppla bort USB-seriell adapter från datorn och lägg till Z80-MBC2 SD-modulen (med microSD inuti) och RTC-modulen (om du har den).

Var uppmärksam på att installera modulerna exakt som på bilden, eftersom de inte är "bytbara" i sina positioner, och permanenta skador kan uppstå om du byter dem!

Nu är du redo att köra Z80-MBC2 med USB-seriell adapter och en terminalemulator!

Steg 8: Hur du anger i menyn "Välj start …"

För att gå in i "Välj startläge eller systemparametrar" måste du trycka på RESET -knappen (SW2), släppa den och trycka omedelbart på USER -knappen (SW1) och hålla den intryckt tills IOS -lampan börjar blinka.

Ett annat sätt är att trycka på båda knapparna, släppa RESET -tangenten och hålla USER -knappen intryckt tills IOS -lampan börjar blinka, eller så ser du menyn på skärmen.

Steg 9: Mer information …

Du kan hitta mer information och tekniska detaljer om Z80-MBC2 här.