Una computadora casera real fácil de construir: ¡Z80-MBC2 !: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Si tienes curiosidad por saber cómo funciona una computadora e interactúa con "cosas externas", hoy en día hay muchas placas listas para jugar como Arduino o Raspberry y muchas otras. Pero estas placas tienen el mismo "límite" … ocultan la parte interna porque usan una MCU (Unidad de microcontrolador) o un SOC (Sistema en chip) para que no puedas tocar la CPU, E / S, el bus interno y todas estas cosas que hacen que una computadora funcione.

Hay otra opción que utiliza alguna parte antigua como CPU de 8 bits (la llamada "retrocomputación"). Son fáciles de entender y puedes encontrar mucha documentación y libros de forma gratuita, y permiten construir ordenadores reales con todos los bloques de función necesarios (CPU, E / S, RAM, ROM / EPROM, etc…).

Pero generalmente usan partes difíciles de encontrar y requieren instrumentos obsoletos como un programador y borrador EPROM o un programador GAL, y los más simples tienen características muy limitadas.

Así que he mezclado piezas antiguas y "nuevas" para crear un diseño único que no necesita ningún programador EPROM heredado o circuitos integrados sofisticados, utilizando componentes fáciles de encontrar. La MCU Atmega32A actúa como un subsistema de E / S, "emulando" la EPROM y todos los componentes de E / S. Además, utilizando un gestor de arranque Arduino, se puede programar fácilmente con el conocido IDE de Arduino.

Los circuitos integrados necesarios son:

• Z80 CPU CMOS (Z84C00) 8Mhz o mayor
• Atmega32A
• TC551001-70 (128 KB de RAM)
• 74HC00

Si desea la expansión GPIO 16x (opción GPE), agregue también un MCP23017.

El Z80-MBC2 tiene una capacidad de arranque múltiple y puede ejecutar CP / M 2.2, QP / M 2.71 y CP / M 3 (se admite la memoria acumulada de 128 KB), por lo que puede usar una gran cantidad de SW con él (por ejemplo, puede encuentre fácilmente compiladores Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol, y algunos de estos ya están incluidos en los discos virtuales de la SD).

Los discos duros se emulan usando una microSD FAT16 o FAT32 formateada (una microSD de 1GB es suficiente), por lo que es fácil intercambiar los archivos con su PC (se admiten 16 HD para cada sistema operativo) usando cpmtoolsGUI.

Por supuesto, necesita un terminal para interactuar con el Z80-MBC2, y un adaptador serial USB común junto con un SW de emulación de terminal será una opción barata y sencilla.

Paso 1: Componentes y PCB

Lo primero es encontrar todos los componentes para construir la placa. He preparado un archivo (A040618 BOM v2.ods) con todos los componentes necesarios que puede encontrar fácilmente. Por supuesto, se requiere una habilidad básica, y se supone que puede encontrar componentes "alrededor" …

Acerca de la PCB He preparado un "enlace fácil" para pedir un lote pequeño (5 uds. Mín.) De PCB aquí.

Paso 2: Módulos que también necesita …

También necesita comprar (si no lo ha hecho) algunos módulos baratos comunes (ver fotos):

• Un adaptador USB-serial;
• Un módulo microSD;
• Un módulo RTC DS3231 (opcional);
• Un programador USBasp (para actualizar el cargador de arranque Arduino en el Atmega32a);
• Un adaptador AVR de 10 pines a 6 pines (opcional).

Paso 3: construye el tablero

Para construir la placa, siga la Guía de ensamblaje (A040618 PCB Layout Guide.zip) con la posición de los componentes en la PCB (con las referencias de las piezas y los valores). También el esquema (A040618 - SCH.pdf) será útil.

Empiece a soldar los componentes más delgados como resistencias y diodos, luego los condensadores cerámicos y así sucesivamente. Los conectores y los condensadores electrolíticos serán los últimos.

Paso 4: Instale el IDE de Arduino y "MightyCore"

Para cargar el "boceto" de Arduino en el Atmega32a, debe instalar el IDE de Arduino y el "MightyCore" desde aquí utilizando el "Administrador de placa" del IDE de Arduino.

De esta manera, el soporte para Atmega32a se agregará al IDE de Arduino, y podrá seleccionar el Atmega32a como dispositivo de destino (ver foto).

Recuerda seleccionar las otras opciones como en la foto.

Paso 5: Actualice el cargador de arranque

Para que el Z80-MBC2 sea operativo, necesita actualizar el cargador de arranque Arduino en el Atmega32a.

Esto le permitirá compilar y cargar el Sketch en el Atmega32a usando el IDE de Arduino.

Hay muchas formas de actualizar el cargador de arranque. La forma en que sugiero es usar un programador USBasp barato y grabar el cargador de arranque usando Arduino IDE.

Para conectar el USBasp al conector ICSP del Z80-MBC2, puede usar un adaptador común de 10 pines a 6 pines (vea la foto).

Recuerde desconectar cualquier otro conector cuando utilice el ICSP. Además, los módulos SD y RTC (si están presentes) deben retirarse de la placa cuando el puerto ICSP está en uso.

Puede encontrar más información sobre este paso aquí.

Paso 6: carga el "boceto"

Ahora es el momento de cargar el boceto en el Atmega32a usando el IDE de Arduino. Para eso necesita conectar el adaptador USB-serial (ver foto) al puerto SERIAL (J2) del Z80-MBC2.

Debe conectar los pines GND, + 5V / VCC, DTR, TXD, RXD del adaptador USB-serial y el puerto SERIAL del Z80-MBC2.

Ahora descomprima el archivo zip de boceto "S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip" en una carpeta, compílelo y cárguelo con el IDE de Arduino.

Paso 7: agregue la SD y el RTC

Ahora descomprima el archivo zip SD "SD-S220718-R191018-v1.zip" en una microSD con formato FAT16 o FAT32 (una microSD de 1GB es más que suficiente).

Desconecte el adaptador USB-serial de la PC y agregue al Z80-MBC2 el módulo SD (con la microSD adentro) y el módulo RTC (si lo tiene).

¡Preste atención a instalar los módulos exactamente como se muestra en la foto, porque no son "intercambiables" en sus posiciones y pueden ocurrir daños permanentes si los cambia!

¡Ahora está listo para ejecutar el Z80-MBC2 usando el adaptador USB-serial y un emulador de terminal!

Paso 8: Cómo entrar en el menú "Seleccionar arranque …"

Para entrar en el "Seleccionar modo de arranque o parámetros del sistema" se debe presionar la tecla RESET (SW2), soltarla e inmediatamente presionar la tecla USER (SW1) y mantenerla presionada hasta que el led IOS comience a parpadear.

Otra forma es presionar ambas teclas, soltar la tecla RESET manteniendo presionada la tecla USER hasta que el LED del IOS comience a parpadear o vea el menú en la pantalla.

Paso 9: Más información…

Puede encontrar más información y detalles técnicos sobre el Z80-MBC2 aquí.