Microelectronics | Z80 Minicomputer

Sinopsis

Cititorul s-ar putea intreba cine are nevoie de un asemenea microcalculator miniatura in 2008. Raspunsul meu ar fi, pe scurt: aproape nimeni. Dar fiindca tehnica a evoluat si componentele actuale ne permit totusi sa integram tehnologia anilor 1970 cu tehnologia anilor 2000, de ce sa nu construim un microcalculator cu un minimum de hardware?

Am ales procesorul Z80 datorita usurintei in programare si faptului ca se gaseste pe scara larga.

Ce trebuie sa faca microcalculatorul:

sa asigure 2 canale de comunicatie seriala, unul pentru transmisia programelor de lucru si a instructiunilor, celalalt pentru diferite task-uri
sa asigure un semnal video VGA pentru a putea vizualiza grafic ceea ce se petrece in programele de aplicatie
utilizand unul din cele 2 canale de comunicatie seriala, sa comunice cu un PC pentru a-i folosi resursele (tastatura, mouse, disc dur, etc.)

Avand date aceste cerinte, hardware-ul microcalculatorului miniatura, este extrem de simplu, piesele ce intra in componenta sa fiind putine ca numar si usor de procurat din comert. Poate mai dificil de procurat este aria logica programabila (CPLD) de la Xilinx. Lista componentelor este:

Z80-CPU
Z80-SIO
Video CPU (Xilinx XC9572)
32k ROM
32k RAM
64k VRAM (2x32k SRAM, utilizat ca memorie video)
MAX232 (transceiver serial)
74HC32
74HC14
3 oscilatoare cu cristal pentru Z80-CPU, Z80-SIO si Video CPU

Microcalculatorul miniatura Mini Z80, este controlat integral din PC-ul la care este legat, prin portul serial (SIO-Canal A), toate resursele unui PC pot fi trimise spre utilizare la microcalculatorul miniatura, evident cu o rata de transfer mica, impusa de oscilatorul cu cristal ce piloteaza portul serial de comunicatie.

Acestea fiind spuse, se poate trece la consultarea schemei de principiu a microcalculatorului miniatura.

Schema

Schema electrica principiala dupa cum urmeaza (click pentru a mari).

Schema electrica de principiu este prezentata in cele ce urmeaza.

Fig. 1: Schema electrica de principiu a microcalculatorului miniatura

Fig. 2: Cablajul microcalculatorului miniatura -- fata TOP

Fig. 3: Cablajul microcalculatorului miniatura -- fata BOTTOM

Schema este relativ simpla dar se impune, totusi, ca executantul sa fie experimentat pentru a pune la punct acest microcalculator miniatura. Schema este in general construita dupa aplicatiile schemelor originale publicate de Zilog in foile de catalog ale perifericelor ce apar in schema electrica de principiu.

Fotografii

Continutul EPROM-ului 27c256 este impartit in 3 parti distincte, dupa cum urmeaza:

Video ROM (contine rutine de adresare mod video)
ROM BIOS (contine rutinele de adresare periferice sistem)
OS/MC for Mini Z80 (Operating System for MicroComputer for Mini Z80 - o variatiune a OS/MC, Copyright (C) 1998-2008 Alexandru Groza)

OS/MC se face responsabil de comunicarea cu PC-ul. Continutul ROM-ului va fi anexat ca fisier .BIN, de indata ce este complet functional. Momentan, varianta pentru Z80 este in faza de deparazitare.

Responsabil de servirea informatiilor de la PC catre Mini Z80, este programul Mini Z80 Controller (mz80ctl.exe), program momentan in faza de lucru. Programul va fi prezent pe site, odata cu sursa pentru Video ROM / ROM BIOS.

Fotografii

In aceasta sectiune gasiti fotografii ale proiectului.

Cablaj dublustratificat fata top.

Cablaj dublustratificat fata bottom.

Cablaj dublustratificat fata top - detaliu 1.

Cablaj dublustratificat fata top - detaliu 2.

Cablaj dublustratificat fata top - plantarea pieselor.

Cablaj dublustratificat fata top - vedere de ansamblu 1.

Cablaj dublustratificat fata top - vedere de ansamblu 2.

Detaliu 1 - Conectorii D-SUB 9 (RS-232) si D-SUB 15 (Video VGA)

Detaliu 2 - Procesorul grafic, memoriile video, memoria ROM si RAM, oscilatoarele cu cristal integrate pentru cele 3 frecvente (CPU, SIO, Video)

Detaliu 3 - Sursa de alimentare si LED-urile indicatoare de stare transmisie / receptie seriala Z80-SIO

Cablaj dublustratificat fata bottom - lipiturile terminalelor pieselor.

Cablaj dublustratificat fata top - vedere de ansamblu 3.

Cablaj dublustratificat fata top - vedere de ansamblu 4.

Putem afirma, in concluzie ca am construit un terminal grafic interfatabil cu un PC, terminal ce acceseaza resursele unui PC dar in sine este un microsistem bazat pe un microprocesor de 8-bit ce executa instructiuni specifice lui, instructiuni pe care le citeste de pe un alt sistem de calcul mult mai performant.

Mini-Z80 opereaza pe topologia client-server.

Va multumesc pentru interesul acordat acestui site.