Một chiếc máy tính tự chế thực sự dễ dàng: Z80-MBC2 !: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Nếu bạn tò mò về cách một máy tính hoạt động và tương tác với "những thứ bên ngoài", thì ngày nay có rất nhiều bo mạch sẵn sàng để chơi như Arduino hoặc Raspberry và nhiều loại khác. Nhưng các bo mạch này đều có chung một "giới hạn" … chúng ẩn phần bên trong vì chúng sử dụng MCU (Bộ điều khiển vi mô) hoặc SOC (Hệ thống trên chip) nên bạn không thể chạm vào CPU, I / O, bus bên trong. và tất cả những thứ này làm cho máy tính hoạt động.

Có một tùy chọn khác sử dụng một số phần cũ hơn làm CPU 8bit (cái gọi là "máy tính ngược"). Chúng rất dễ hiểu và bạn có thể tìm thấy rất nhiều tài liệu và sách miễn phí, đồng thời cho phép xây dựng các máy tính thực sự với tất cả các khối chức năng cần thiết (CPU, I / O, RAM, ROM / EPROM, v.v.).

Nhưng nhìn chung, chúng sử dụng các bộ phận khó tìm và yêu cầu các công cụ lỗi thời như bộ lập trình và tẩy EPROM hoặc bộ lập trình GAL, và các bộ phận đơn giản hơn có tính năng rất hạn chế.

Vì vậy, tôi đã trộn các bộ phận cũ và "mới" để tạo ra một thiết kế độc đáo mà không cần bất kỳ bộ lập trình EPROM cũ hay IC ưa thích nào, sử dụng các thành phần dễ tìm. MCU Atmega32A hoạt động như một hệ thống con I / O, "mô phỏng" EPROM và tất cả các thành phần I / O. Hơn nữa, bằng cách sử dụng bộ nạp khởi động Arduino, Nó có thể được lập trình dễ dàng với Arduino IDE nổi tiếng.

Các IC cần thiết là:

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

Nếu bạn muốn mở rộng GPIO 16x (tùy chọn GPE), hãy thêm MCP23017.

Z80-MBC2 có khả năng đa khởi động và có thể chạy CP / M 2.2, QP / M 2.71 và CP / M 3 (hỗ trợ bộ nhớ ban 128KB), vì vậy bạn có thể sử dụng một lượng lớn SW với nó (ví dụ: bạn có thể dễ dàng tìm thấy các trình biên dịch Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol và một số trong số này đã được cung cấp trong các đĩa ảo trên SD).

Đĩa cứng được mô phỏng bằng cách sử dụng thẻ nhớ microSD FAT16 hoặc FAT32 được định dạng (thẻ nhớ 1GB là đủ), do đó, có thể dễ dàng trao đổi tệp với PC của bạn (16 HD cho mọi hệ điều hành được hỗ trợ) bằng cpmtoolsGUI.

Tất nhiên bạn cần một thiết bị đầu cuối để tương tác với Z80-MBC2 và một bộ chuyển đổi nối tiếp USB thông thường cùng với một SW mô phỏng đầu cuối sẽ là một lựa chọn rẻ và đơn giản.

Bước 1: Các thành phần và PCB

Điều đầu tiên là tìm tất cả các thành phần để xây dựng bảng. Tôi đã chuẩn bị một tệp (A040618 BOM v2.ods) với tất cả các thành phần cần thiết mà bạn có thể dễ dàng tìm thấy. Tất nhiên, một kỹ năng cơ bản là bắt buộc và bạn có thể tìm thấy các thành phần “xung quanh”…

Về PCB Tôi đã chuẩn bị một "liên kết dễ dàng" để đặt hàng một lô nhỏ (5 chiếc. Tối thiểu) PCB tại đây.

Bước 2: Các mô-đun bạn cũng cần…

Bạn cũng cần mua (nếu chưa có) một số mô-đun giá rẻ phổ biến (xem ảnh):

• Bộ chuyển đổi nối tiếp USB;
• Một mô-đun microSD;
• Một mô-đun RTC DS3231 (tùy chọn);
• Một lập trình viên USBasp (để flash bộ nạp khởi động Arduino vào Atmega32a);
• Bộ chuyển đổi AVR 10 chân sang 6 chân (tùy chọn).

Bước 3: Xây dựng bảng

Để xây dựng bo mạch, hãy làm theo Hướng dẫn lắp ráp (A040618 PCB Layout Guide.zip) với vị trí của các thành phần trên PCB (với cả tham chiếu bộ phận và giá trị). Ngoài ra, Schematic (A040618 - SCH.pdf) cũng sẽ hữu ích.

Bắt đầu hàn các thành phần mỏng nhất như điện trở và điốt, sau đó là các tụ gốm, v.v. Các đầu nối và tụ điện sẽ là những đầu nối cuối cùng.

Bước 4: Cài đặt Arduino IDE và "MightyCore"

Để tải Arduino "sketch" vào Atmega32a, bạn cần cài đặt Arduino IDE và "MightyCore" từ đây bằng cách sử dụng "Board Manager" Arduino IDE.

Bằng cách này, hỗ trợ cho Atmega32a sẽ được thêm vào Arduino IDE và bạn sẽ có thể chọn Atmega32a làm thiết bị đích (xem ảnh).

Nhớ chọn các tùy chọn khác như trong ảnh.

Bước 5: Flash Bootloader

Để làm cho Z80-MBC2 hoạt động, bạn cần cài đặt bộ nạp khởi động Arduino vào Atmega32a.

Điều này sẽ cho phép bạn biên dịch và tải Sketch vào Atmega32a bằng Arduino IDE.

Có nhiều cách để flash bootloader. Cách tôi đề xuất là sử dụng một bộ lập trình USBasp giá rẻ và ghi bộ nạp khởi động bằng Arduino IDE.

Để kết nối USBasp với đầu nối ICSP của Z80-MBC2, bạn có thể sử dụng bộ chuyển đổi 10pin-6pin thông dụng (xem ảnh).

Hãy nhớ ngắt kết nối bất kỳ đầu nối nào khác khi sử dụng ICSP. Ngoài ra, cả hai mô-đun SD và RTC (nếu có) phải được gỡ bỏ khỏi bo mạch khi cổng ICSP đang được sử dụng.

Thông tin thêm về bước này có thể được tìm thấy ở đây.

Bước 6: Tải "bản phác thảo"

Bây giờ là lúc tải bản phác thảo vào Atmega32a bằng Arduino IDE. Để làm được điều đó, bạn cần kết nối bộ điều hợp nối tiếp USB (xem ảnh) với cổng SERIAL (J2) của Z80-MBC2.

Bạn phải kết nối các chân GND, + 5V / VCC, DTR, TXD, RXD của bộ chuyển đổi nối tiếp USB và cổng SERIAL của Z80-MBC2.

Bây giờ giải nén tệp zip phác thảo "S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip" vào một thư mục, biên dịch nó và tải nó bằng Arduino IDE..

Bước 7: Thêm SD và RTC

Bây giờ giải nén tệp zip SD "SD-S220718-R191018-v1.zip" vào thẻ nhớ microSD có định dạng FAT16 hoặc FAT32 (thẻ nhớ microSD 1GB là quá đủ).

Ngắt kết nối bộ quảng cáo nối tiếp USB khỏi PC và thêm vào Z80-MBC2 mô-đun SD (có thẻ nhớ microSD bên trong) và mô-đun RTC (nếu bạn có).

Hãy chú ý cài đặt các mô-đun chính xác như trong ảnh, vì chúng không thể "hoán đổi" ở vị trí của chúng và có thể xảy ra hư hỏng vĩnh viễn nếu bạn đổi chúng!

Bây giờ bạn đã sẵn sàng để chạy Z80-MBC2 bằng cách sử dụng bộ điều hợp nối tiếp USB và trình mô phỏng thiết bị đầu cuối!

Bước 8: Cách nhập trong menu "Chọn khởi động…"

Để vào "Chọn chế độ khởi động hoặc các thông số hệ thống", bạn phải nhấn phím ĐẶT LẠI (SW2), thả nó ra và nhấn ngay phím USER (SW1) và giữ nó cho đến khi đèn led IOS bắt đầu nhấp nháy.

Một cách khác là nhấn cả hai phím, thả phím ĐẶT LẠI và giữ phím USER xuống cho đến khi đèn LED IOS bắt đầu nhấp nháy hoặc bạn thấy menu trên màn hình.

Bước 9: Thông tin thêm…

Bạn có thể tìm thêm thông tin và chi tiết kỹ thuật về Z80-MBC2 tại đây.