Z80: Применение и разработка

Когда ещё РАДИО-86РК был моим основным компьютером, хотя ZX-Spectrum уже имелся, но инструментально мне очень не нравился (Hex-редактор, Монитор и т.д. нужно было грузить), чтобы изучить Z80 по тактам, я разработал схему к процессору на ИР23 и КП11, чтобы подключить к ППА 86РК-DD14 (ВВ55) и программно тактируя изучить его по уровням.
Отец схему спаял на панельках, осталось лишь подключить к ППА и написать программу. Вернее программа была почти разработана, но не отлажена. Не помню из-за чего, но проект застрял. По-моему не осталось разъёмов 22-контактных (КР-03 имел имено их для подключения) и вся конструкция отправилась в пыль (до сих пор лежит в шкафу, могу фото показать). Потом появился ATARI и так всё забросилось...
Сейчас решил вновь заняться схемо-строением и разрабатываю схему процессорного управления. Подключаться он будет к PC через звуковую карточку (оригинально?), чтобы сократить труды в области разработок ПО и обойтись без использования LPT.

Схема содержит следующие компоненты:
Z80 - естественно процессор;
537РУ8 - статическая память 2кб;
155РЕ3 - постоянная память холодного загрузчика 32 байта;
и несколько (пока) логических элементов для сопряжения.
Выход PC-звуковухи будет подаваться на 555ТЛ2. Управляться всё будет звуковыми посылами стерео звука (Left as SYNC, Right as INFO).

Итак, принцип работы схемы таков:
1) Холодный старт генерирует сброс процессора и дешифратора памяти. Содержимое 155РЕ3 покрывает всё адресное пространство и процессор начинает выполнять холодный загрузчик, назначение которого простое: Загрузить в ОЗУ 256 байтов основного загрузчика и передать ему управление. Вот прошивка РЕ3 (на ассемблере собственной разработки):

Код (Text):

1. ==== К155РЕ3 - Загрузчик ====
2. 0000 AF      |XOR  AL,AL    ; Начальный адрес - 0h
3. 0001 67      |MOV  BH,AL    ; Загружается этот адрес
4. 0002 6F      |MOV  BL,AL    ; в BX
5. 0003 1E 01   |MOV  DL,0x01  ; Приём до восьми битов
6. 0005 EE 80   |XOR  AL,0x80  ; Бит фазы стробирования
7. 0007 4F      |MOV  CL,AL    ; в цикле инвертируется
8. 0008 3E FF   |MOV  AL,0xFF  ; Читать информацию из
9. 000A DB FF   |IN   AL,0xFF  ; порта 0xFFFF
10. 000C A9      |XOR  AL,CL    ; корректировать
11. 000D 87      |ADD  AL,AL    ; с текущей фазой, ждать
12. 000E 30 F8   |JNCS 0x0008   ; её смены на следующую
13. 0010 87      |ADD  AL,AL    ; Информационный бит
14. 0011 7B      |MOV  AL,DL    ; сдвигать, загружая в
15. 0012 8F      |ADC  AL,AL    ; накопительный регистр
16. 0013 5F      |MOV  DL,AL    ; Пока не приняты все
17. 0014 79      |MOV  AL,CL    ; биты, менять текущую
18. 0015 30 EE   |JNCS 0x0005   ; фазу и повторять цикл
19. 0017 73      |MOV  [BX],DL  ; Записать в память все
20. 0018 2C      |INC  BL       ; 256 байтов, повторяя
21. 0019 20 E8   |JNZS 0x0003   ; весь цикл чтения
22. 001B 31 FE 00|MOV  SP,0x00FE; Стартовый адрес нужно
23. 001E C9      |RET           ; прочесть, включив RAM
24.      .0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 .A .B .C .D .E .F
25. 0000 AF 67 6F 1E 01 EE 80 4F 3E FF DB FF A9 87 30 F8
26. 0010 87 7B 8F 5F 79 30 EE 73 2C 20 E8 31 FE 00 C9 ..

Как видно из программы, всё отлично уместилось аж в 31 байт, хотя отлажено лишь в уме...
Почему имено 155РЕ3? Во-первых, никакого ПО под моё устройство не разработано. А значит использовать ПЗУ нормального объёма не годиться. А во-вторых, под рукой нет программатора, но для РЕ3 нашёл один стариный с тумблерами и реле. Собрать его легко. А вручную вбить 32 байта - легко. Я думаю...
Любой порт - отражение выходов ТЛ2: Бит 7 - левый канал звука, бит 6 - правый;
2) Команда RET читает старт-адрес по 0x00FE, тем самым передавая управление основному загрузчику (256 байтов). Схема задумана так, что после RESET процессор может читать в цикле M1 только из РЕ3, а писать - в РУ8. Если попытаться читать, РЕ3 отключается навсегда (до Reset) и чтение/запись идут уже с РУ8. Оригинально и главное просто. Получается универсальный процессорный узел.
С портами пока не разобрался...
3) Основной загрузчик должен иметь обработчик NMI-прерывания. Дело в том, что любой перепад ТЛ2 должен генерировать сигнал NMI и процессор должен всегда немедленно реагировать на него подгрузкой очередного бита.
Программа из PC поступает в мой блок через звуковую карточку по следующему принципу:
Любой перепад (фронт или срез) SYNC стробирует подгрузку INFO бита. Причём за период между стробами INFO может меняться лишь раз (если следующий бит иной). А если он сменился 2 и более раз, то каждый второй раз он также генерирует NMI. Это означает уже не подгрузкой бита, а пересылкой специальной команды. Например, 2 - синхробит данных, 3 - синхробит адреса, 4 - CRC-сумма и т.д. Т.е. служит определителем пакета...
График следующий:

Код (Text):

1.      ┐       ┌───────┐       ┌───────┐       ┌───────┐       ┌───────┐       ┌
2. SYNC └───────┘       └───────┘       └───────┘       └───────┘       └───────┘
3.          ┌───────┐    ┌──┐  ┌─┐ ┌┐ ┌┐ ┌┐┌┐┌┐┌────────────┐               ┌────
4. INFO ────┘       └────┘  └──┘ └─┘└─┘└─┘└┘└┘└┘            └───────────────┘
5.      ────────────────────┐┌─────┐┌─┐┌──┐┌┐┌┐┌─────────────────────────────────
6. TIME                     └┘1    └┘1└┘2 └┘└┘└┘3  
7.      ┐┌──────┐┌──────┐┌──┐┌──┐┌─┐┌─┐┌┐┌┐┌┐┌┐┌┐┌──────┐┌──────┐┌──────┐┌──────┐
8. NMI  └┘      └┘      └┘  └┘  └┘ └┘ └┘└┘└┘└┘└┘└┘      └┘      └┘      └┘      └
9.              ┌┐1             ┌┐1             ┌┐1     ┌┐1                     ┌
10. DATA ╕┌──────┘└──────┐┌──────┘└──────┐┌──────┘└──────┘└──────┐┌──────┐┌──────┘
11.      └┘0             └┘0             └┘0                     └┘0     └┘0

Где для наглядности DATA указан как тринарный, чтобы отразить приём бита информации. А TIME - собственно управляющие биты...

Принципиальная схема устройства почти готова:

Код (Text):

1. ╔══════════════════════════╦═════════════════════════════════╦
2. ║A0   10┌──┬─────┬──┐1   D0║D0   14┌─────┬─────┬─────┐30   A0║A0    8┌───┬────┬──┐17  D0║
3. ╟───────┤A0│     │D0├──────╫───────┤ D0  │     │ A0  ├───────╫───────┤A0 │    │D0├──────╫
4. ║A1   11│  │ ROM │  │2   D1║D1   15│     │ CPU │     │31   A1║A1    7│   │ROM │  │16  D1║
5. ╟───────┤A1│     │D1├──────╫───────┤ D1  │     │ A1  ├───────╫───────┤A1 │    │D1├──────╫
6. ║A2   12│  │ РЕ3 │  │3   D2║D2   12│     │ Z80 │     │32   A2║A2    6│   │РУ8 │  │15  D2║
7. ╟───────┤A2│ 155 │D2├──────╫───────┤ D2  │     │ A2  ├───────╫───────┤A2 │537 │D2├──────╫
8. ║A3   13│  │     │  │4   D3║D3    8│     │     │     │33   A3║A3    5│   │    │  │14  D3║
9. ╟───────┤A3│     │D3├──────╫───────┤ D3  │     │ A3  ├───────╫───────┤A3 │    │D3├──────╫
10. ║A4   14│  │     │  │5   D4║D4    7│     │     │     │34   A4║A4    4│   │    │  │13  D4║
11. ╟───────┤A4│     │D4├──────╫───────┤ D4  │     │ A4  ├───────╫───────┤A4 │    │D4├──────╫
12. ║       │  │     │  │6   D5║D5    9│     │     │     │35   A5║A5    3│   │    │  │11  D5║
13. ║       │  │     │D5├──────╫───────┤ D5  │     │ A5  ├───────╫───────┤A5 │    │D5├──────╫
14. ║       │  │     │  │7   D6║D6   10│     │     │     │36   A6║A6    2│   │    │  │10  D6║
15. ║       ├──┤     │D6├──────╫───────┤ D6  │     │ A6  ├───────╢───────┤A6 │    │D6├──────╫
16. ║     15│__│     │  │9   D7║D7   13│     │     │     │37   A7║A7    1│   │    │  │9   D7║
17. ║   ┌───ORD│     │D7├──────╫───────┤ D7  │     │ A7  ├───────╢───────┤A7 │    │D7├──────╫
18. ║   │   └──┴─────┴──┘      ║       ├─────┤     │     │38   A8║A8   23│   │    │  │      ║
19. ║   └──────────────────┐   ║       │     │     │ A8  ├───────╢───────┤A8 │    │  │      ║
20. ║                      │   ║RFSH 28│ ____│     │     │39   A9║A9   22│   │    │  │      ║
21. ║   ┌─────────┐        │   ╟───────O RFSH│     │ A9  ├───────╢───────┤A9 │    │  │      ║
22. ║MEM│   ┌──┐  │  ┌──┐  │   ║HALT 18│ ____│     │     │40  A10║A10  19│   │    │  │      ║
23. ╟───┼───┤1 O──¤──┤& O──┘   ╟───────O HALT│     │ A10 ├───────╢───────┤A10│    │  │      ║
24. ║RD │   │  │     │  │      ║BSK  23│_____│     │     │1   A11║A11  18├───┤    │  │      ║
25. ╟───┼───┤  │  ┌──┤  │      ╟───────OBUSAK│     │ A11 ├───────╢───────┤CE │    │  │      ║
26. ║RES│   ├──┤  │  ├──┤      ║       │     │     │     │2   A12║A12  21│   │    │  │      ║
27. ╟───┼───┤& O──¤──┤& │      ║       ├─────┤     │ A12 ├───────╢───────┤WE │    │  │      ║
28. ║   │   │  │     │  │      ║BRQ  25│_____│     │     │3   A13║     20│   │    │  │
29. ║   │┌──┤  │  ┌──┤  O──┐   ╟───────OBUSRQ│     │ A13 ├───────╢───────┤OE │    │  │      ║
30. ║   ││  ├──┤  │  └──┘  │   ║NMI  17│ ___ │     │     │4   A14║
31. ║   └┼──┤& O──┘        │   ╟───────O NMI │     │ A14 ├───────╢
32. ║M1  │  │  │           │   ║INT  16│ ___ │     │     │5   A15║
33. ╟────┼──┤  │           │   ╟───────O INT │     │ A15 ├───────╫
34.      │  └──┘           │   ║WAIT 24│ ____│     ├─__──┤27   M1║
35.      └─────────────────┘   ╟───────O WAIT│     │ M1  O───────╫
36.                            ║RES  26│_____│     │____ │19  MEM║
37.                            ╟───────ORESET│     │MREQ O───────╫
38.                            ║CLK   6│ ___ │     │ __  │21   RD║
39.                            ╟───────O CLK │     │ RD  O───────╫
40.                            ║VCC  11├─────┤     │____ │20   IO║
41.                            ╟───────X Vcc │     │IORQ O───────╢
42.                            ║GND  29│     │     │ __  │22   WR║
43.                            ╟───────X GND │     │ WR  O───────╢
44.                            ║       └─────┴─────┴─────┘

Не хватает в ней собственно порта ввода с ТЛ2 и самой схемы генерации NMI.
Дело в том, что я прошлую ночь качал все Data Sheet по Z80 и искал некоторую информацию. Но увы, не нашёл...

Потому прошу помощи у знатоков:
На какой период времени нужно вырабатывать NMI? Сколько удерживать и когда снимать?

Спасибо...

 

колитесь в чем диаграммы и схемы рисовали. ведь не вручную же? хотя от вас и такого можно ожидать

ответ знатоков: используйте авр. вся плата с программатором начнет состоять из 1 колодки под микруху, кренки с кондером и пары проводков на лпт порт (это минимально. лучше еще буфер с резюками добавить).
пик хочет более сложный программатор.

старшие модели авр легко переплюнут возможности з80. а может и рс/хт

вы в своем ключе. и в чем же сокращение? вы б еще через выход видеокарты подключились

 

Можно еще подпаяться в светодиодам Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock...

 

В блокноте OEM-шрифтом

Нафиг мне то, что не найти у нас!? Да и возни много с программированием.
А через звуковую - можно подключить хоть к музыкальному центру и вгонять прошивку. Да хоть со стерео кассетника, как раньше.
Мне большие возможности не нужны:

Код (Text):

1. Задача:
2. Разработать на базе Z80 универсальный блок программного управления электронным
3. оборудованием произвольной сложности с возможностью простой переконфигурации в
4. условиях минимального затрачивания аппаратных и программных средств сопряжения
5. с любыми источниками управляющего кода или иной информации.
6.  
7. Направление:
8. Встроенное программное обеспечение должно выполнять холодный старт с загрузкой
9. основной части управляющего кода посредством простого универсального протокола
10. передачи пакетов данных или опционального управления.

#6

 

Paguo_86PK

возни с программированием, отладкой, заливкой и прочим, как раз мало. а вот где взять.. погуглил чуток, вот что выдало

http://www.chipinfo.ru/rus.distrib.html
http://www.may.ru/coordin/

Код (Text):

1. УЗБЕКИСТАН
2. Навои                Тел/факс                    Тел        e_mail
3. ПКФ "Темурид "   (1099879) 224-54-55      -         azamat@email.ru

офигеть, у вас длинные телефоны. не забываете?

звоните, спрашивайте. может и отоварят вас.

 

Узбекистан, Навои
т/ф.: (43622)44-566 azam0668@hotbot.com


навои это что? не слышал про такое

 

А чё такой телефон короткий? Ужас. В Таше телефоны семизначные. Нафиг мне в Навои ехать? В своём городе чтоли нет?

 

я не знаю что там у вас. да и чего вы спрашиваете тогда, если у вас в городе есть?

мем

PAL кодер на AVR
http://trznadel.info/kuba/avr/
http://trznadel.info/kuba/avr/index2.php

тоже самое, но заимплементированое на циклоне. на верилоге
http://sensi.org/~svo/verilog/palencoder/

 

клон вектора06с на фпга.
http://code.google.com/p/vector06cc/
стоит обратить внимание на секцию Links. например, там есть ссыли на клоны
х86 РС
BK-0010 (оно же pdp11)
эппл2
итд

 

и?

 

М-ммм. Глюкнуло. Ща...

Напомнилась ситуация Галиллея: Он открыл микробов в дождевой воде, а учённый свет тупо спрашивал об устройстве микроскопа

Это ответ не знатоков, а специалистов. Под знатоками я имел ввиду тех, кто знаком с Z80 не по наслышке и эмуляторам, а реально отлаживал устройства на его базе. Вот например схема АОНа в журнале РАДИО за 1993. Один из авторов - Коршунов. Видимо их затея выросла в АОНы "Русь" и команию "КоммТелл"

А зачем мне это?
Лет 15 назад я отца намучал. Усадил его схему процессорного блока рисовать на базе К580ВМ80А. Я диктовал, а он - чертил. У него быстрее и аккуратнее. И вышла схема огромная такая: ГФ24, ВА86, контроллеры прерывания и шины, четыре ИД3. В общем, по всем правилам и на целый лист А4!
Потом ещё печатную плату разрабатывали недели 3 по выходным. Вышла примерно на пол листа А4. Дырки просверлил. Осталось дорожки вытравить... Да заминка вышла и всё отложилось...
Сейчас жалею, что продырявил хороший текстолит... Да и отец сейчас отмахивается, мол не запрягать.
А вы говорите!

Помните я говорил про схему на 40 микросхемах? После такой фигни я стремлюсь разрабатывать более простые.
Представленная схема в оригинале должна была быть без К155РЕ3, а программа-загрузчик должна были симулировать регистром и медленной работой процессора под WAIT. Т.е. с звуковой карты сигналами грузились байт за байтом бы код загрузчика и выдавались за код команд в цикле M1, пока в ОЗУ не загрузится 31 байт той прошивки холодного загрузчика.
Но в теории схема стала бы сложнее. Дело в том, что под рукой нету программатора, а потому К155РЕ3 с собственной прошивкой - роскошь!
А звуком грузить байты - не надо к LPT лезьт и писать свою прогу. Тупо накидаю всё в MOD-трекере или PHP-скриптом сгенерирую WAV и всё. Сначала хотел действительно к светодиодам клавиатуры подключиться, что вручную мигая ими вгонять загрузчик. Но звуком проще...

Сейчас вот думаю. Раз программатор под РЕ3 на тумблерах так и так придётся делать, то я тогда и ещё одну РЕ3 прошью в качестве контроллера шины. Схема несколько проще стала, особенно для прорисовки в блокноте.
Программатор отец собирал под комп "СПЕЦИАЛИСТ". А вот под PC купить негде, а собирать - влом.

Вот сегодня наконец-то разработал схему сопряжения днём на бумаге, а в OrCAD проверил. Отлично пашет. И всего две микросхемы: ТЛ2 и ЛП5 выполняют функцию детектора переключения уровней, чтобы вовремя прерывать процессор на NMI. Выходных дождусь, запрегу отца. Пусть спаяет и в спичечный коробок упакует как первый законченный узел...

А пока вот мучает вопрос:
В прошлом году, когда отец нашёл свою схему ИК-приёмника звука, решил я к с компа звук на ИК-светодиоды подать. Получилось. Но с громкостью не расчитали: Монитор до 8 вольт оказывается выдаёт. Спалились светики.
Вот и думаю, если я звук на ТЛ2 подам, нужно развязку делать на резисторах/кондёрах? Или выдержат они?

 

Вы ошиблись - то, что вы делате, называлось всегда "изобрести велосипед"

И я не понял, а Z80 не надо программировать?

 

Что меня удивляет - зачем это нужно? Ну будет z80 подключенный через за***цу, и программируемый тумблером, мигать светодиодом. А дальше?

 

Вот меня на форуме давно уже все знают и я позволю себе адекватно прореагировать...
Почему всегда все возмущаются, кто что и как делать? :-(
Какая разница, через какую за***цу что подключено? Или просто загадить тему охото тупыми насмешками!? Бесит уже :-((
Вы забыли те времена, когда ЭВМ была шкафом с кучей лампочек? Или советский программируемый микро-калькулятор в руках не держали???
Я человек ещё той закалки!!! Всё!

Итак...
М... Вот всё никак не выгуглю несколько противных ответов.
Так, К155ИЕ8 - программируемый счётчик. А где можно на его внутреннюю схему посмотреть? В отцовском справочнике за 70-ые многие элементы 155 серии представленны ещё и полностью в транзисторах или логике. В книге за 80-ый есть внутренности многих микросхем, но вот ИЕ8 - скупо описано. Вчера скачал книгу по микросхемам, там о ИЕ8 точнее написано и схемы подключения есть. И всё...
А вот ИЕ7 что-то плохо описан везде. Так, в книге с его внутренней схемой вывод 11 загрузки ведёт себя так, что в счётчик загрузятся только единицы. Т.е. счётчик нужно сначала обнулить, а потом загрузить. Иначе загрузка будет по ИЛИ с текущим состоянием. Про это НИГДЕ не пишут, хотя из схемы я это вижу. Хотя намёк был, что как делитель частоты с обратным отсчётом он должен загружаться по достижению 0000. А вот почему, не пишут. Будет ли ИЛИ? Так ли это или я ошибаюсь?

Вот нету в справочниках исчерпывающей информации. А панельку паять ща лень, хотя под ИЕ17 панелька со светодиодами где-то лежит.

 

Я же тебе сказал - есть железячные форумы, возможно там найдешь и любителей старины, но тут ты сочувствия не найдешь. У меня дома лежит три "железяки", купленные в магазине, в каждой куча памяти, Линукс - на фига металлоломом заниматься. Купи подержанную мобилу или ADSL-модем и ковыряй на здоровье.
Потом ты спросишь, где взять загрузчик с магнитофона для Z80 - и байка о том, что АВР тяжелее в программировании испарится.

 

случайно наткнулся. отличный пример z80 на интерфейсе со звуковой

 

Это ж надо в такое Г. превратить ассемблер Зилога, даже имена регистров извращены =) Жесть полная, писюк вам промыл мозги! И не верю что NMI нет в даташитах, там все было включая диаграммы на все циклы. В крайнем случае можно загуглить схему TR-DOS где Magic Button генерит NMI

 

Paguo_86PK

http://www.nedopc.org/forum/
http://zx.pk.ru/

 

как вы странно гугл используете, Paguo_86PK. http://library.espec.ws/books/ttl/CHAPTER1/1-3-2.htm и читаем: "Первый импульс установки в 0 устанавливает все триггеры счетчика в 0. Три следующих импульса, поступающих на вход +1, переводят счетчик в состояние 3, которому соответствуют лог. 1 на выходах 1 и 2 и лог 0 - на 4 и 8. Если на входах D1 - D4 лог. 0, на входе D8 лог. 1, импульс на входе L устанавливает счетчик в состояние 8" Из этого следует, что сбрасывать счетчик нет необходимости. Так что покажите пжалста внутреннюю схему, на которой вы увидели загрузку "по ИЛИ"

Внутреннюю схему ИЕ8 можно было бы и само придумать, с вашим-то опытом и закалкой вычислительного шкафа с лампочками