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Z80Ardu - Ein homebrew Computer mit Z80 und Atmega328
Hallo Forum,
nochmal ein paar Überlegungen zum Projekt. 🙂
Der Arduino Nano soll ja, wie bereits beschrieben, den Z80 mit seinen Kumpels drum herum steuern. Dazu mal folgende Gedanken:
Der Nano hat nun mal nicht ganz so viele Pins, die ich verwenden könnte. Es ist also ohne zusätzliche Hilfe nicht möglich, einen 32-KB SRAM-Baustein zu adressieren und dann auch noch 8 Datenbits, die ins RAM sollen, bereit zu stellen. Deshalb werde ich für die Adressierung zwei Binärzähler vom Typ 74HC590 verwenden, die ich in Kaskade schalte. Die Kaskade bekommt seinen Zähltakt vom Nano. An den Ausgängen der Zähler haben wir dann eine 16-Bit-Adresse, die dem RAM-Baustein sagt, welche Adresse gerade gemeint ist.
Zur Adressierung von 32 KB werden lediglich 15 Bit gebraucht. Eine Leitung der Zähler liegt also brach. Aktuell gehe ich davon aus, dass 32 KB ausreichen, um dem Z80 ein "Betriebssystem" zu geben. Prinzipiell wäre aber 64 KB (Also 16 Bit) auch möglich. Vielleicht überlege ich mir das noch.
Ok, zurück zum Zähler: Der Zähler legt eine Adresse auf den Adressbus des RAM-Bausteins. Als nächstes muss ein Datenbyte verfügbar gemacht werden. Darum kümmert sich wieder der Nano. Das von der SD-Karte gelesene Datenbyte (siehe voriger Beitrag) wird in seine Bits zerlegt und auf einen Port des Nano gelegt. Dafür werden also 8 Pins benötigt. Die Datenbits werden auf den Datenbus des RAM-Bausteins gelegt.
Um die Daten in das RAM zu übernehmen sind am Baustein noch weitere Signale erforderlich. Der Speicherbaustein muss ausgewählt werden. Das geschieht mit Chip-Select (/CS). Dieser Pin muss Low sein, damit der Baustein aktiv wird. Außerdem muss dem RAM gesagt werden, dass Daten geschrieben werden sollen. Dafür existiert der Pin Write Enable (/WR). Liegt an diesem Pin ein Low-Signal an, ist das RAM bereit, Daten aufzunehmen. Das Timing spielt auch eine Rolle. Wie das aussehen muss, erzählt mir dann das Datenblatt der Speicherbausteins.
Und ein weiteres Signal wird benötigt, um den Z80-Prozessor ruhig zu stellen. Der darf während der Schreibvorgänge keinesfalls Adressen auf den Bus legen. Auch der VDC muss die Klappe halten. Dieser wird ebenfalls auf TriState gesetzt, während der Nano seine arbeit tut.
Der Schreibvorgang wird sooft wiederholt, bis alle Daten aus der Datei auf der SD-Karte gelesen und ins RAM übertragen wurden.
Das Programm auf dem Nano werde ich der Einfachheit halber in Arduino-C entwickeln. Evtl werde ich noch ein paar Features zur Steuerung des Ladevorgangs einbauen (z.B. zu ladende Datei angeben oder auch Zugriffe auf andere Speicherbereiche).
Den Nano werde ich außerdem dazu benutzen, eine PS/2-Tastatur anzuschließen.
Wie Ihr seht, handelt es sich nicht gerade um ein kleines Vorhaben. Zum Aufbau der Schaltung habe ich mir auch schon Gedanken gemacht und einen Plan gezeichnet. Ich habe den mal beigefügt. Der Schaltplan ist NICHT fertig, die Schaltung so NICHT lauffähig.
Grüße,
Uni
Hallo zusammen,
momentan bin ich beruflich mal wieder stark eingespannt und habe deshalb wenig Zeit für's Forum. Heute aber habe ich die Gelegenheit genutzt, den aktuellen Stand des Projekts mal auf ein Breadboard zu stecken.
Es ist noch nicht ganz fertig. Der Adressmultiplexer (MUX) ist noch nicht angeschlossen. Der Soundchip ebenfalls nicht. Und die Steuerung über die der Nano die Z80 CPU steuern soll und Daten an den Speicher schickt, ist nur halb angeschlossen (Deshalb liegt das Oder-Gatter noch brach).
Ja und dann wäre da noch der Adresszähler, der die Zieladressen für die Daten, die in den Speicher sollen, hochzählt (getaktet durch den Nano). Der fehlt noch komplett, da ich noch nicht sicher bin, wie ich die beiden 74HC590 kaskadieren muss, damit sie sauber den Speicher adressieren können.
Ich habe ein Foto gemacht und es beigefügt. So könnt Ihr mal sehen, wie das aktuell auf einem Breadboard aussieht. Den aktuellen Schaltplan (der immer noch nicht fertig ist!!) ebenfalls.
Achja... Auf dem Schaltplan ist auch noch ein Verstärker für den Soundchip zu sehen. Der ist ebenfalls nicht auf dem Breadboard. Und die Elektronik für das Videosignal, was ebenfalls ein Verstärker ist, ist auch nicht da. Es sind also noch einige Kabel zu erwarten.
Gruß,
Uni
Mal ein aktuelle Bild der Breadboard Version:
Hallo zusammen,
wie schon im vorigen Beitrag erwähnt, gestaltet sich die Umsetzung meiner Idee mit einem Arduino Uno eher schwierig. Ich habe es nicht geschafft, den Uno und die asynchronen Zähler so in den Entwurf zu integrieren, dass diese den Adressbus und den Datenbus des SRAM ordentlich versorgen können. Sicher wäre es mit etwas mehr Gehirnschmalz und Geduld möglich gewesen, es dennoch so umzusetzen, ich habe die Idee dennoch verworfen.
Ich habe mich dann doch für einen AVR mit etwas mehr Beinchen entschieden und es ist mal wieder ein AtMega162 geworden (Nur weil ich den sowieso da hatte). Es wäre auch ein AtMega32 vorstellbar oder auch ein AtMega8515. Nunja....
Herausgekommen ist jetzt erst mal ein neuer Schaltplan mit einem neuen Design. Insgesamt wesentlich komplexer als ursprünglich gedacht. Die Steuerung vom AtMega aus muss berücksichtigen, dass bestimmte Signale sonst vom Z80 kommen. Der AtMega bedient bestimmte Steuersignale: /WR, /MREQ, /RESET und natürlich die Adressleitungen und den Datenbus. Der Atmega und der Z80 dürfen sich nicht in die Quere kommen. Allso muss der Z80 ruhig gestellt werden, wenn der AtMega aktiv ist und umgekehrt.
Soweit erstmal meine Gedanken dazu. Meinen Schaltplan füge ich bei. Ob dieser funktioniert, weiß ich noch nicht. Mein Breadboard reicht nicht, um das Zeug aufzubauen :-). Heute ist allerdings meine Breadboard-Bestellung eingetroffen, sodass ich bald mal testen kann.
VG
Uni
