Un véritable ordinateur maison facile à construire : Z80-MBC2 ! : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Si vous êtes curieux de savoir comment un ordinateur fonctionne et interagit avec des "choses externes", il existe aujourd'hui de nombreuses cartes prêtes à jouer comme Arduino ou Raspberry et bien d'autres. Mais ces cartes ont toutes la même "limite"… elles cachent la partie interne car elles utilisent un MCU (Micro Controller Unit) ou un SOC (System On Chip) donc on ne peut pas toucher le CPU, les E/S, le bus interne et toutes ces choses qui font qu'un ordinateur fonctionne.

Il existe une autre option utilisant une partie plus ancienne en tant que processeurs 8 bits (ce qu'on appelle le "rétroinformatique"). Ils sont simples à comprendre et vous pouvez trouver de nombreuses documentations et livres gratuitement, et permettent de construire de vrais ordinateurs avec tous les blocs fonctions nécessaires (CPU, I/O, RAM, ROM/EPROM, etc…).

Mais généralement, ils utilisent des pièces difficiles à trouver et nécessitent des instruments obsolètes comme un programmeur et une gomme EPROM ou un programmeur GAL, et les plus simples ont des fonctionnalités très limitées.

J'ai donc mélangé des pièces anciennes et "nouvelles" pour créer un design unique qui n'a besoin d'aucun programmeur EPROM hérité ou de circuits intégrés sophistiqués, en utilisant des composants faciles à trouver. Le MCU Atmega32A agit comme un sous-système d'E/S, « émulant » l'EPROM et tous les composants d'E/S. De plus, en utilisant un chargeur de démarrage Arduino, il peut être facilement programmé avec le bien connu Arduino IDE.

Les circuits intégrés nécessaires sont:

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

Si vous souhaitez une extension GPIO 16x (option GPE), ajoutez également un MCP23017.

Le Z80-MBC2 a une capacité de multi-boot et peut exécuter CP/M 2.2, QP/M 2.71 et CP/M 3 (128 Ko de mémoire en banque prise en charge), vous pouvez donc utiliser une très grande quantité de logiciels avec lui (par exemple, vous pouvez trouver facilement les compilateurs Basic, C, Assembler, Pascal, Fortran, Cobol, et certains d'entre eux sont déjà fournis dans les disques virtuels sur la SD).

Les disques durs sont émulés à l'aide d'une microSD formatée FAT16 ou FAT32 (une microSD de 1 Go suffit), il est donc facile d'échanger les fichiers avec votre PC (16 HD pour chaque système d'exploitation sont pris en charge) en utilisant cpmtoolsGUI.

Bien sûr, vous avez besoin d'un terminal pour interagir avec le Z80-MBC2, et un adaptateur série USB commun avec un SW d'émulation de terminal sera un choix simple et bon marché.

Étape 1: Composants et PCB

La première chose à faire est de trouver tous les composants pour construire la carte. J'ai préparé un fichier (A040618 BOM v2.ods) avec tous les composants nécessaires que vous pouvez facilement trouver. Bien sûr une compétence de base est requise, et il est supposé que vous êtes capable de trouver des composants "autour"…

A propos du PCB J'ai préparé un "lien facile" pour commander un petit lot (5 pièces min.) de PCB ici.

Étape 2: les modules dont vous avez aussi besoin…

Vous devez également acheter (si vous n'en avez pas) quelques modules courants bon marché (voir photos):

• Un adaptateur USB-Série;
• Un module microSD;
• Un module DS3231 RTC (en option);
• Un programmeur USBasp (pour flasher le chargeur de démarrage Arduino dans l'Atmega32a);
• Un adaptateur AVR 10 broches vers 6 broches (en option).

Étape 3: Construisez le tableau

Pour construire la carte, suivez le Guide d'assemblage (A040618 PCB Layout Guide.zip) avec la position des composants sur le PCB (avec à la fois les références des pièces et les valeurs). Le schéma (A040618 - SCH.pdf) sera également pratique.

Commencez à souder les composants les plus minces comme les résistances et les diodes, puis les condensateurs en céramique et ainsi de suite. Les connecteurs et les condensateurs électrolytiques seront les derniers.

Étape 4: Installez l'IDE Arduino et "MightyCore"

Pour charger le "sketch" Arduino dans l'Atmega32a, vous devez installer l'IDE Arduino et le "MightyCore" à partir d'ici en utilisant le "Board Manager" de l'IDE Arduino.

De cette façon, la prise en charge de l'Atmega32a sera ajoutée à l'IDE Arduino et vous pourrez sélectionner l'Atmega32a comme périphérique cible (voir photo).

N'oubliez pas de sélectionner les autres options comme sur la photo.

Étape 5: Flashez le Bootloader

Pour rendre le Z80-MBC2 opérationnel, vous devez flasher le chargeur de démarrage Arduino dans l'Atmega32a.

Cela vous permettra de compiler et de charger le Sketch dans l'Atmega32a à l'aide de l'IDE Arduino.

Il existe de nombreuses façons de flasher le bootloader. La façon que je suggère est d'utiliser un programmeur USBasp bon marché et de graver le chargeur de démarrage à l'aide d'Arduino IDE.

Pour connecter l'USBasp au connecteur ICSP du Z80-MBC2, vous pouvez utiliser un adaptateur 10pin-6pin commun (voir la photo).

N'oubliez pas de déconnecter tout autre connecteur lorsque vous utilisez l'ICSP. De plus, les modules SD et RTC (le cas échéant) doivent être retirés de la carte lorsque le port ICSP est utilisé.

Plus d'informations sur cette étape peuvent être trouvées ici.

Étape 6: Chargez le "sketch"

Il est maintenant temps de charger l'esquisse dans l'Atmega32a à l'aide de l'IDE Arduino. Pour cela vous devez connecter l'adaptateur USB-série (voir photo) au port SERIAL (J2) du Z80-MBC2.

Vous devez connecter les broches GND, +5V/VCC, DTR, TXD, RXD de l'adaptateur USB-série et le port SERIAL du Z80-MBC2.

Décompressez maintenant le fichier zip de croquis "S220718-R190918_IOS-Z80-MBC2.zip" dans un dossier, compilez-le et chargez-le avec l'IDE Arduino.

Étape 7: Ajoutez la SD et le RTC

Décompressez maintenant le fichier zip SD "SD-S220718-R191018-v1.zip" dans une microSD formatée FAT16 ou FAT32 (une microSD de 1 Go est plus que suffisante).

Déconnectez l'adaptateur série USB du PC et ajoutez au Z80-MBC2 le module SD (avec la microSD à l'intérieur) et le module RTC (si vous l'avez).

Faites attention à installer les modules exactement comme indiqué sur la photo, car ils ne sont pas "échangeables" dans leurs positions, et des dommages permanents peuvent survenir si vous les échangez !

Vous êtes maintenant prêt à exécuter le Z80-MBC2 à l'aide de l'adaptateur série USB et d'un émulateur de terminal !

Étape 8: Comment entrer dans le menu « Sélectionner le démarrage… »

Pour entrer dans le "Sélectionner le mode de démarrage ou les paramètres système", vous devez appuyer sur la touche RESET (SW2), la relâcher et appuyer immédiatement sur la touche USER (SW1) et la maintenir enfoncée jusqu'à ce que la led IOS se mette à clignoter.

Une autre façon est d'appuyer sur les deux touches, de relâcher la touche RESET en maintenant la touche USER enfoncée jusqu'à ce que le voyant IOS commence à clignoter, ou vous voyez le menu à l'écran.

Étape 9: Plus d'informations…

Vous pouvez trouver plus d'informations et de détails techniques sur le Z80-MBC2 ici.