ZXKit1 - конструктор для ZX-творчества

[zx-kit]

А также ACEX 1K, SPARTAN-II, XC9500

причем купить их сейчас проблемы не составляет

Надо смотреть на более современные, чем MAX3000 микросхемы Altera: MAX2,5, CYCLONE 1,2,3.


Кратко напомню идею модульного ZX SPECTRUM. Что в одноплатном, что в модульном компьютере, схема и функции компьютера примерно одинаковые. Но в модульном компьютере остается возможность замены отдельных блоков схем, размещенных на разных модулях. То есть, в модульном компьютере проще разработка и модернизация отдельных модулей.

Например, если ZXM-PHOENIX разделить на три платы - получится KAY-2010 + NEMO_FDC + NEMO_HDD. HEPTAGON-128 получится если разделить PENTAGON-128 на 7 плат - MOTHER BOARD и модули CPU&ROM, RAM 128K, IN-OUT, AUDIO YAMAHA, NEMO_FDC_PLUS и VIDEO. Схемы расширения памяти, подключения музыкального сопроцессора и дисковода на большинсве плат есть. Поэтому, не обязательно их делать под шину ZX-BUS. В своем компьютере я могу применить свою внутреннюю шину ZST-BUS. Кроме этого, на модуле CPU&ROM можно разместить три слота ZX-BUS, куда можно будет переставить контроллеры со старых компьютеров.

[Advertiser]

[zx-kit]

Модули на микросхемах DIP: CPU&ROM, RAM 128K, AUDIO YAMAHA, NEMO_FDC_PLUS.
Модули на ПЛИС/FPGA: IN-OUT, VIDEO.

Еще одним новшеством будут раздельные входные сигналы IORD, IOWR и выходные сигналы MY_IORD_ADDR и MY_IOWR_ADDR. Это позволит блокировать следующие контроллеры в шине ZST-BUS только на запись, только на чтение или оба сразу.

Также будут изменены разъемы на материнской плате и контроллерах. Существующие разъемные соединения из слота и краевого разъема, покрытого припоем не очень надежны. Также можно установить плату не той стороной. В шине ZST-BUS планируется использовать разъемы типа DIN 2*32=64 контакта. Заодно упорядочить расположение шин адреса, данных и управления. А питание +1.25V. +3.3V, +5V, GND подавать на пары контактов ближе к задней стенке корпуса с разъемами.

[chicagoalex75]

С интересом прочитал всю твою ветку. На мой взгляд, прекрасная идея. Приятно видеть, что она постепенно реализуется в железе. Давно собираюсь создать нечто подобное с ребёнком, поэтому и оказался здесь. Скажи, а в чём недостаток этого конструктива: http://www.mycpu.thtec.org/ ? Мне кажется, что если грамотно поработать над этой конструкцией, можно получить практически Arduino на процессоре Z80. Платы расширения-в виде шилдов. У этого парня размер плат 100х150мм. Это позволяет свободно изготавливать их дома ЛУТ методом. Устройство получится очень компактным даже если делать неплотную компоновку элементов. Отлаживать тоже можно-достаточно подключить нужную плату проводами с разъёмами на концах. Для совместимости с существующим железом можно сделать шилд со стандартными слотами. Хочу свой пентагон-128 реализовать именно так. Вчера заказал горсть вот этого: http://www.ebay.com/itm/291370214761...%3AMEBIDX%3AIT. К сожалению,двухрядных цанговых разъёмов с длинными ногами не нашёл.
Можешь ли подсказать, исходя из своего опыта, достаточно ли они надёжны для такой конструкции? И ещё вопрос-разбивая плату компьютера на блоки мы удлиняем шинные и сигнальные проводники, не скажется ли это на стабильности работы? На первый взгляд вроде не должно, если сделать правильную разводку, да и у парня с mycpu.thtec.org система прекрасно работает на 8мгц, а наша всего на 3.5.
Насколько стабильна твоя слотовая конструкция?

[zx-kit]

Вот не могу не разрабатывать и все тут ! Идея модульного комьпьютера должна быть реализована ! После первого поста в 2009 году вышло несколько версий ZXM-PHOENIX, KAY-2010, новый SCORPION, SPECCY2010, ZX-EVO, LENINGRAD-2012, несколько версий ReVeRse, компьютер Лисицина и еще много одноплатных компьютеров. Но модульный компьютер так и не был реализован. Жалко, что Блэк Кэт теперь не с нами.

Кое-что, что критиковал в первоначальной идее Блэк Кэт, думаю теперь можно исправить. Он писал, что компьютер с семью-десятью слотами работать не сможет. А теперь для совместимости с 3.3 V я планирую поставить между Z80 и шиной ZST-BUS буферные элементы 74LVC245, которые согласуют и усилят сигналы. Задержки у них небольшие, около 4 ns.

Я постоянно меняю концепцию модульного компьютера. В конце-концов приду к приемлемому решению. Помощь форума тоже пригодится. Иногда в одиночку не видно хорошее решение. Так что опишу текущую концепцию и ожидаю критику и советы, которые помогут скорректировать ошибки.

Модульный компьютер "HEPTAGON-128" планируется сделать на базе кросс-платы с 7 разъемами. Для совместимости с ZX-BUS планируется возможность установки слотов SL-62. Кто хочет повысить надежность контактирования модулей могут установить для каждого контроллера пару разъемов DIN64. Так, кстати, было сделано на материнской плате ZX-NEXT. Для совместимости желательно не использовать 63 и 64 контакты. Большинство сигналов лучше оставить на своих местах. Это шина адреса, шина данных, большинство сигналов управления, питания.

Так как в шине ZX-BUS есть 9 свободных контактов и несколько неиспользуемых сиганлов - их использовать для совместимости шины данных с 3.3 V устройствами и обеспечения реализации новых возможностей. Шина 12 V используется только в одном контроллере дисководов, а это зря занятый сиганал на разъеме. Поэтому его заменяем на 3.3 V. А 12 V можно подать с разъема питания PC или внешнего источника напрямую. Питание 5 V и GND тоже можно было бы сократить по количеству контактов, но это не следует делать для сохранения совместимости с существующими контроллерами !

На модуле CPU будут 5 буферов 74LVC245 и стабилизатор 3.3 V. Два буфера для согласования шины адреса, один - для основных сигналов шины управления. Один буфер для трехвольтовой шины данный на запись и пятый - для трехвольтовой шины данных на чтение. Активация буфера на запись - автоматическая с примененением простой схемы. С буфером на чтение несколько сложнее. Каждый контроллер, который хочет выдать данные на трехвольтовую шину данных должен выставить 0 на сигнал c рабочим названием 3.3V_BUF_EN. Сигналы от всех контроллеров складываются через диоды и активизируют буфер чтений. Вроде просто и надежно. Пятивольтовая шина данных остаются как в старой шине ZX-BUS без буферирования. С ней соединяются микросхемы с пятивольтовым питанием.

Как я уже говорил, в текущей концепции на материнской плате 7 мест под разъемы. Планируется распространять отдельно печатную плату и разъемы. Каждый пользователь сможет приобрести у меня или в другом месте разъемы SL-62 (более простой вариант) или пару DIN64 (более надежный вариант). Совместимость с выпускаемыми контроллерами для шины ZX-BUS надо сохранить. Если они не используют сигналы 12 V, сигналы прямого доступа к памяти и свободные сигналы, то контроллеры будут работать и в новом компьютере.

Новые контроллеры на базе микросхем с 3.3 V питанием можно будет подключить к шине ZST-BUS, так как согласование с сигналами Z80 сделано централлизовано на плате CPU. Остальные сигналы согласуются на плате контроллера при необходимости использования. Подключение новых контроллеров к старым компьютерам тоже будет возможно, но потребуется плата согласования TRITON с буферами и стабилизатором 3.3.V и тремя разъемами ZST-BUS.

[zx-kit]

Черновое расположение новых сигналов в шине ZST-BUS:

17A (свободен) = RD_TBUS (включение чтения через трехвольтовый буфер шины данных)
18A (свободен) = TD0 (бит 0 трехвольтовой шины данных)
19A (BRQ) = TD1 (бит 1 трехвольтовой шины данных)
26A (BUSAK) = TD2 (бит 2 трехвольтовой шины данных)
15B (HALT) = TD3 (бит 3 трехвольтовой шины данных)
20B (свободен) = TD4 (бит 4 трехвольтовой шины данных)
22B (свободен) = TD5 (бит 5 трехвольтовой шины данных)
23B (свободен) = TD6 (бит 6 трехвольтовой шины данных)
25B (RFSH) = TD7 (бит 7 трехвольтовой шины данных)
29B (+12V) = +3.3V

Сигнал RD_TBUS подтянут резистором 10 К к +3.3V в модуле CPU. Там же буфер чтения с трехвольтовой шины данных в Z80. Каждый контроллер, из которого нужно прочитать данные в Z80 (через трехвольтовую шину данных) подает низкий уровень через диод или элемент с открытым коллекором на контакт RD_TBUS. Этот сигнал подается на вход OE буфера 74LVC245 и данные с трехвольтовой шины поступают на шину данных Z80. При формировании сигнала используются адреса и требуемые сигналы из TM1, TIORQ, TRD, TMREQ. Таким образом, в новых контроллерах можно будет использовать трехвольтовые регистры, SRAM, ПЛИС или FPGA.

Чтение через пятивольтовую шину данных происходит как и раньше напрямую в Z80.

Основные сигналы шины адреса (TA0-TA15), шины данных (TD0-TD7) и шины управления (TM1, TIORQ, TMREQ, TRD, TWR) в новой шине ZST-BUS - трехвольтовые (точнее 3.3V) и могут непосредственно подаваться на микросхемы с питанием +3.3V. Это упростит и удешевит разработку контроллеров на современной элементной базе.

Схема блокировки менее приоритетных контроллеров с помощью сигнала IORQGE остается без изменений для совместимости с существующими контроллерами. Хотя она и имеет недостатки - уровень логической единицы на резисторе 680 Ом нельзя формировать напрямую с выхода микросхемы серии К555/К1533 - нужен транзистор или элемент с большим выходным током единицы. Блокировка только на чтение работает плохо - могут проскакивать импульсы. Если контроллеры используют для формирования IORQGE сигнал IORQ - блокировка работает неустойчиво.

Тут можно было бы совместно подумать, как можно немного улучшить. Но потребуется занять дополнительные контакты в разъеме шины и появится несовместимость со старыми контроллерами

[zx-kit]

Для совместимости с микросхемами MAX V и Cyclone надо на контакты 61 и 62 разъемов подать питание со стабилазаторов +1,2V и 1,8V. Стабилизаторы лучше разместить на материнской плате.

Для начала, наверно, как я и думал раньше в качестве образца компьютера взять "Speccy2007" 128 K. Нарисовать схему с доработкой до 128К, который мы собирали из микросхем DIP из двух плат. Схему разделить на модули. Потом спаять каждый модуль навесным монтажом, используя макетку+плату ZX-BUS TEE. А дальше начнется постепенный апгрейд. "Speccy2007" можно разделить на 5 модулей:

• CPU - Z84C006 (DIP-40)
• RAM - 128K (SOIC-32)
• ROM - FLASH 128K (DIP-32)
• VIDEO & CONTROL - EPM7128 (PLCC-84), VIDEO RAM 32K (DIP-28), 3 буфера 74HCT245 (DIP-20), генератор 14 МГц на 555ЛН1 (DIN-14)
• IN-OUT - ATMEGA32 (DIP-40), SD-CARD, PS/2 KEYBOARD, стабилизатор +3.3 V.

Материнскую плату пока использовать ту что есть со слотами SL-98.
Потом можно будет подумать об апгрейде видеокарты на другой ПЛИС, возможно промежуточный вариант к "METEOR".

[batr]

Для совместимости с микросхемами MAX V и Cyclone надо на контакты 61 и 62 разъемов подать питание со стабилазаторов +1,2V и 1,8V. Стабилизаторы лучше разместить на материнской плате.

Для начала, наверно, как я и думал раньше в качестве образца компьютера взять "Speccy2007" 128 K. Нарисовать схему с доработкой до 128К, который мы собирали из микросхем DIP из двух плат. Схему разделить на модули. Потом спаять каждый модуль навесным монтажом, используя макетку+плату ZX-BUS TEE. А дальше начнется постепенный апгрейд. "Speccy2007" можно разделить на 5 модулей:

• CPU - Z84C006 (DIP-40)
• RAM - 128K (SOIC-32)
• ROM - FLASH 128K (DIP-32)
• VIDEO & CONTROL - EPM7128 (PLCC-84), VIDEO RAM 32K (DIP-28), 3 буфера 74HCT245 (DIP-20), генератор 14 МГц на 555ЛН1 (DIN-14)
• IN-OUT - ATMEGA32 (DIP-40), SD-CARD, PS/2 KEYBOARD, стабилизатор +3.3 V.

Материнскую плату пока использовать ту что есть со слотами SL-98.
Потом можно будет подумать об апгрейде видеокарты на другой ПЛИС, возможно промежуточный вариант к "METEOR".

Напряжения питающие ядра ИМС (1,2 В и подобное), обычно, формируется непосредственно у микросхемы потребителя. Это, так называемое, распределённое питание. Я вам не рекомендую данный тип напряжения формировать по принципу "одно на всех", особенно в многоплатной конфигурации.

[zx-kit]

Напряжения питающие ядра ИМС (1,2 В и подобное), обычно, формируется непосредственно у микросхемы потребителя. Это, так называемое, распределённое питание. Я вам не рекомендую данный тип напряжения формировать по принципу "одно на всех", особенно в многоплатной конфигурации.

Да, я погорячился. А может и все остальные стабилизаторы тоже надо поближе к FPGA? Будет меньше помех и нагрев стабилизаторов по сравнению с общим стабилизатором.

[batr]

Если не будет отдельной специальной платы питания, то разместить на плате центрального процессора источники +12, +5, +3,3В, а остальные низковольтовые источники (питание ядра ПЛИС и т.п.) формировать непосредственно у потребителей. Это разумно ещё и потому, что разные ИМС требуют разное напряжение для своих ядер (0,9В, 1,0В, 1,1В, 1,2В и т.д.). Другая причина связана с тем, что разъёмное соединение имеет определённое сопротивление, а значит на нём будет падать определённое напряжение, что, например, для напряжения 0,9В очень существенно.
Если есть опасение, что будет греться стабилизатор, то тогда поставь DC/DC. А с помехами нужно бороться хорошей разводкой ПП и керамическими конденсаторами, снижая импеданс источника питания.

[zx-kit]

Если в модульный компьютер будет установлена видеокарта типа "Meteor Graphics" на базе FPGA и SDRAM, то модуль RAM не нужен.
Тогда минимальный состав модульного компьютера такой:

Материнская плата (7 гнезд SL-62 или DIN64 и схема приоритетов ZX-BUS)
Модуль CPU (Z80, стабилизатором +3.3V и согласующими буферами 74LVC245)
Видеокарта "Meteor Graphics" (выход на VGA/SCART и до 1 M для RAM компьютера)
Модуль ROM (FLASH 128K DIP32)
Модуль IN-OUT (клавиатура, джойстик, BEEPER, чтение с MP3-плеера)