Простой в сборке настоящий домашний компьютер: Z80-MBC2 !: 9 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Если вам интересно, как компьютер работает и взаимодействует с «внешними объектами», в настоящее время существует множество плат, готовых к игре, таких как Arduino, Raspberry и многие другие. Но у этих плат все те же «ограничения» … они скрывают внутреннюю часть, потому что используют MCU (Micro Controller Unit) или SOC (System On Chip), поэтому вы не можете прикоснуться к процессору, вводу / выводу, внутренней шине. и все эти вещи, которые заставляют компьютер работать.

Есть и другой вариант использования старых компонентов в качестве 8-битных процессоров (так называемый «ретрокомпьютер»). Они просты для понимания, и вы можете бесплатно найти множество документации и книг, которые позволяют создавать реальные компьютеры со всеми необходимыми функциональными блоками (ЦП, ввод / вывод, ОЗУ, ПЗУ / СППЗУ и т. Д.).

Но обычно они используют труднодоступные части и требуют устаревших инструментов, таких как программатор EPROM и ластик или программатор GAL, а более простые имеют очень ограниченные возможности.

Поэтому я смешал старые и «новые» части, чтобы создать уникальный дизайн, который не требует использования устаревшего программатора EPROM или причудливых микросхем, используя простые для поиска компоненты. Микроконтроллер Atmega32A действует как подсистема ввода-вывода, «эмулируя» EPROM и все компоненты ввода-вывода. Более того, используя загрузчик Arduino, его можно легко запрограммировать с помощью хорошо известной Arduino IDE.

Необходимые ИС:

• Z80 CPU CMOS (Z84C00) 8 МГц или выше
• Atmega32A
• TC551001-70 (128 КБ ОЗУ)
• 74HC00

Если вы хотите 16-кратное расширение GPIO (опция GPE), добавьте также MCP23017.

Z80-MBC2 имеет возможность мультизагрузки и может запускать CP / M 2.2, QP / M 2.71 и CP / M 3 (поддерживается память 128 КБ), поэтому вы можете использовать с ним очень большой объем программного обеспечения (например, вы можете легко найти компиляторы Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol, и некоторые из них уже есть на виртуальных дисках на SD).

Жесткие диски эмулируются с использованием microSD в формате FAT16 или FAT32 (достаточно 1 ГБ microSD), поэтому можно легко обмениваться файлами с вашим ПК (поддерживается 16 жестких дисков для каждой ОС) с помощью cpmtoolsGUI.

Конечно, вам понадобится терминал для взаимодействия с Z80-MBC2, и обычный USB-последовательный адаптер вместе с программным обеспечением эмуляции терминала будет дешевым и простым выбором.

Шаг 1: Компоненты и печатная плата

Первым делом найдите все компоненты для сборки платы. Я подготовил файл (A040618 BOM v2.ods) со всеми необходимыми компонентами, которые вы можете легко найти. Конечно, требуется базовый навык, и предполагается, что вы можете находить компоненты «вокруг»…

По поводу печатной платы Я подготовил «легкую ссылку» для заказа небольшой партии (минимум 5 шт.) Печатной платы здесь.

Шаг 2. Модули, которые вам тоже нужны…

Также необходимо купить (если у вас их нет) несколько распространенных дешевых модулей (см. Фото):

• Адаптер USB-Serial;
• Модуль microSD;
• Модуль DS3231 RTC (опционально);
• Программатор USBasp (для прошивки загрузчика Arduino в Atmega32a);
• Адаптер AVR с 10 контактов на 6 контактов (опционально).

Шаг 3: Создайте доску

Чтобы собрать плату, следуйте руководству по сборке (A040618 PCB Layout Guide.zip) с указанием положения компонентов на печатной плате (с указанием деталей и значений). Также будет полезна схема (A040618 - SCH.pdf).

Начните паять самые тонкие компоненты, такие как резисторы и диоды, затем керамические конденсаторы и так далее. Разъемы и электролитические конденсаторы будут последними.

Шаг 4. Установите Arduino IDE и «MightyCore»

Чтобы загрузить «эскиз» Arduino в Atmega32a, вам необходимо установить Arduino IDE и MightyCore отсюда с помощью «Board Manager» Arduino IDE.

Таким образом, поддержка Atmega32a будет добавлена в Arduino IDE, и вы сможете выбрать Atmega32a в качестве целевого устройства (см. Фото).

Не забудьте выбрать другие варианты, как на фото.

Шаг 5: прошейте загрузчик

Чтобы Z80-MBC2 заработал, вам нужно прошить загрузчик Arduino в Atmega32a.

Это позволит вам скомпилировать и загрузить Sketch в Atmega32a с помощью Arduino IDE.

Есть много способов прошить загрузчик. Я предлагаю использовать дешевый программатор USBasp и записать загрузчик с помощью Arduino IDE.

Для подключения USBasp к разъему ICSP Z80-MBC2 вы можете использовать обычный переходник 10pin-6pin (см. Фото).

Не забудьте отключить любой другой разъем при использовании ICSP. Также оба модуля SD и RTC (если есть) должны быть удалены с платы, когда порт ICSP используется.

Более подробную информацию об этом шаге можно найти здесь.

Шаг 6: Загрузите «эскиз»

Пришло время загрузить скетч в Atmega32a с помощью Arduino IDE. Для этого вам необходимо подключить последовательный USB-адаптер (см. Фото) к ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМУ порту (J2) Z80-MBC2.

Вы должны соединить контакты GND, + 5V / VCC, DTR, TXD, RXD последовательного USB-адаптера и ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ порт Z80-MBC2.

Теперь распакуйте zip-файл скетча "S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip" в папку, скомпилируйте его и загрузите с помощью Arduino IDE..

Шаг 7: Добавьте SD и RTC

Теперь распакуйте zip-файл SD «SD-S220718-R191018-v1.zip» на карту microSD в формате FAT16 или FAT32 (карты microSD объемом 1 ГБ более чем достаточно).

Отключите адаптер USB-serial от ПК и добавьте к Z80-MBC2 модуль SD (с microSD внутри) и модуль RTC (если он у вас есть).

Обратите внимание на то, чтобы установить модули в точности так, как показано на фото, потому что они не могут быть заменены на свои места, и если вы их замените, могут возникнуть необратимые повреждения!

Теперь вы готовы запустить Z80-MBC2 с помощью последовательного USB-адаптера и эмулятора терминала!

Шаг 8. Как войти в меню «Выбрать загрузку…»

Чтобы войти в «Выбор режима загрузки или системных параметров», вы должны нажать кнопку RESET (SW2), отпустить ее и сразу нажать кнопку USER (SW1) и удерживать ее, пока светодиод IOS не начнет мигать.

Другой способ - нажать обе клавиши, отпустить клавишу RESET, удерживая нажатой клавишу USER, пока светодиод IOS не начнет мигать или пока вы не увидите меню на экране.

Шаг 9. Дополнительная информация…

Вы можете найти дополнительную информацию и технические подробности о Z80-MBC2 здесь.