Um computador caseiro real fácil de construir: Z80-MBC2 !: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Se você está curioso para saber como um computador funciona e interage com "coisas externas", hoje em dia existem muitas placas prontas para jogar como o Arduino ou o Raspberry e tantos outros. Mas essas placas têm todas o mesmo "limite" … elas escondem a parte interna porque usam uma MCU (unidade de micro controlador) ou SOC (System On Chip), então você não pode tocar na CPU, I / O, barramento interno e todas essas coisas que fazem um computador funcionar.

Existe uma outra opção usando alguma parte mais antiga como CPUs de 8 bits (o chamado "retrocomputador"). Eles são simples de entender e você pode encontrar uma grande quantidade de documentação e livros gratuitamente, e permitem construir computadores reais com todos os blocos de funções necessários (CPU, I / O, RAM, ROM / EPROM, etc …).

Mas geralmente eles usam peças difíceis de encontrar e requerem instrumentos desatualizados, como um programador e apagador EPROM ou um programador GAL, e os mais simples têm recursos muito limitados.

Então, eu misturei partes antigas e "novas" para fazer um design exclusivo que não precisa de nenhum programador EPROM legado ou CIs sofisticados, usando componentes fáceis de encontrar. O MCU Atmega32A atua como um subsistema de E / S, "emulando" a EPROM e todos os componentes de E / S. Mais, usando um bootloader Arduino, ele pode ser facilmente programado com o conhecido Arduino IDE.

Os ICs necessários são:

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

Se você quiser a expansão GPIO 16x (opção GPE), adicione um MCP23017 também.

O Z80-MBC2 tem uma capacidade de inicialização múltipla e pode executar CP / M 2.2, QP / M 2.71 e CP / M 3 (128 KB de memória armazenada suportada), então você pode usar uma grande quantidade de SW com ele (por exemplo, você pode encontre facilmente compiladores Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol, e alguns deles já estão disponíveis nos discos virtuais do SD).

Os discos rígidos são emulados usando um microSD FAT16 ou FAT32 formatado (um microSD de 1GB é o suficiente), então é fácil trocar os arquivos com seu PC (16 HDs para cada sistema operacional são suportados) usando cpmtoolsGUI.

Claro que você precisa de um terminal para interagir com o Z80-MBC2, e um adaptador serial USB comum junto com um SW de emulação de terminal será uma escolha simples e barata.

Etapa 1: Componentes e PCB

A primeira coisa é encontrar todos os componentes para construir a placa. Eu preparei um arquivo (A040618 BOM v2.ods) com todos os componentes necessários que você pode encontrar facilmente. Claro que uma habilidade básica é necessária, e supõe-se que você seja capaz de encontrar componentes "ao redor" …

Sobre o PCB Eu preparei um "link fácil" para solicitar um pequeno lote (5 pcs. Min.) De PCB aqui.

Etapa 2: Módulos de que você também precisa …

Você também precisa comprar (se não tiver) alguns módulos baratos comuns (veja as fotos):

• Um adaptador USB-Serial;
• Um módulo microSD;
• Um módulo RTC DS3231 (opcional);
• Um programador USBasp (para fazer o flash do bootloader do Arduino no Atmega32a);
• Um adaptador AVR de 10 pinos para 6 pinos (opcional).

Etapa 3: construir o quadro

Para construir a placa, siga o Guia de Montagem (A040618 PCB Layout Guide.zip) com a posição dos componentes na PCB (com as referências das peças e os valores). Além disso, o esquema (A040618 - SCH.pdf) será útil.

Comece a soldar os componentes mais finos, como resistores e diodos, depois os capacitores de cerâmica e assim por diante. Os conectores e os capacitores eletrolíticos serão os últimos.

Etapa 4: Instale o IDE Arduino e "MightyCore"

Para carregar o "esboço" do Arduino no Atmega32a, você precisa instalar o IDE do Arduino e o "MightyCore" a partir daqui usando o IDE do Arduino "Board Manager".

Desta forma, o suporte para o Atmega32a será adicionado ao IDE do Arduino, e você poderá selecionar o Atmega32a como dispositivo de destino (veja a foto).

Lembre-se de selecionar as outras opções como na foto.

Etapa 5: atualize o bootloader

Para tornar o Z80-MBC2 operativo, você precisa fazer o flash do carregador de inicialização do Arduino no Atmega32a.

Isso permitirá que você compile e carregue o Sketch no Atmega32a usando o IDE do Arduino.

Existem muitas maneiras de fazer o flash do bootloader. A maneira que eu sugiro é usar um programador USBasp barato e queimar o bootloader usando o IDE do Arduino.

Para conectar o USBasp ao conector ICSP do Z80-MBC2, você pode usar um adaptador comum de 10 pinos-6 pinos (veja a foto).

Lembre-se de desconectar qualquer outro conector ao usar o ICSP. Além disso, os módulos SD e RTC (se houver) devem ser removidos da placa quando a porta ICSP estiver em uso.

Mais informações sobre esta etapa podem ser encontradas aqui.

Etapa 6: carregue o "esboço"

Agora é hora de carregar o esboço no Atmega32a usando o IDE do Arduino. Para isso, você precisa conectar o adaptador serial USB (veja a foto) à porta SERIAL (J2) do Z80-MBC2.

Você deve conectar os pinos GND, + 5V / VCC, DTR, TXD, RXD do adaptador serial USB e a porta SERIAL do Z80-MBC2.

Agora descompacte o arquivo zip de esboço "S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip" em uma pasta, compile-o e carregue-o com o Arduino IDE..

Etapa 7: adicione o SD e o RTC

Agora descompacte o arquivo zip SD "SD-S220718-R191018-v1.zip" em um microSD formatado em FAT16 ou FAT32 (um microSD de 1 GB é mais do que suficiente).

Desconecte o adaptador serial USB do PC e adicione ao Z80-MBC2 o módulo SD (com o microSD dentro) e o módulo RTC (se tiver).

Preste atenção para instalar os módulos exatamente como mostrado na foto, pois eles não são "trocáveis" em suas posições, e podem ocorrer danos permanentes se você trocá-los!

Agora você está pronto para executar o Z80-MBC2 usando o adaptador serial USB e um emulador de terminal!

Etapa 8: Como entrar no menu "Selecionar inicialização …"

Para entrar em “Selecionar modo de boot ou parâmetros do sistema” deve-se pressionar a tecla RESET (SW2), soltar e pressionar imediatamente a tecla USER (SW1) e mantê-la pressionada até que o led do IOS comece a piscar.

Outra forma é pressionar ambas as teclas, soltar a tecla RESET mantendo a tecla USER pressionada até que o led do IOS comece a piscar ou você verá o menu na tela.

Etapa 9: Mais informações …

Você pode encontrar mais informações e detalhes técnicos sobre o Z80-MBC2 aqui.