構(gòu)建8位計(jì)算機(jī)開(kāi)源分享

描述

我正在寫一本關(guān)于舊電腦的書。哦，對(duì)不起：我的意思是 80 年代的“老式計(jì)算機(jī)”。我的主要目標(biāo)是展示如何從頭開(kāi)始構(gòu)建 8 位計(jì)算機(jī)。這意味著：如何設(shè)置CPU，如何連接內(nèi)存，如何連接外圍芯片，以及為什么要連接。

這臺(tái)計(jì)算機(jī)是“演示結(jié)構(gòu)”：一臺(tái)基于 8085 CPU、32kB (EEP)ROM 和 32kB RAM、串行連接和并行端口的計(jì)算機(jī)。一切都應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單。這是一個(gè)結(jié)果。

等一下——為什么是預(yù)兆？

很簡(jiǎn)單。OMEN 是捷克語(yǔ)表達(dá)“Osmibitovy Mikropo?íta? pro Elektronické Nad?ence”的縮寫（當(dāng)然），意思是“電子愛(ài)好者的 8 位微型計(jì)算機(jī)”。

當(dāng)然——當(dāng)我連接揚(yáng)聲器并播放一首曲子時(shí)，我實(shí)現(xiàn)的第一首曲子是……對(duì)，Prodigy 的“The Omen”！

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監(jiān)視器 v3

Monitor v3 有四個(gè)命令：

• D用于內(nèi)存轉(zhuǎn)儲(chǔ)
• M是內(nèi)存變化
• G代表圍棋
• :用于加載 HEX 文件
• B調(diào)用 TINY BASIC
• X設(shè)置斷點(diǎn)
• R在程序中斷后顯示/更改寄存器
• C代表休息后繼續(xù)

您可以通過(guò) R 命令將所需的值設(shè)置到寄存器中，包括 PC 寄存器，然后通過(guò) C 命令運(yùn)行程序。

EEPROM 在地址 1000h 包含 TINY BASIC，因此輸入 G1000 啟動(dòng) BASIC。

替代監(jiān)視器 MON85

我添加了Dave Dunfield的MON85 顯示器。不是原始版本，而是 Roman Borik 的改進(jìn)版本。

你可以在 GitHub 上找到所有的源代碼和現(xiàn)成的圖像。

MON85 改進(jìn)：

• 支持未記錄的 8085 指令 DSUB B、ARHL、RDEL、LDHI d8、LDSI d8、LHLX D、SHLX D、JNK a16、JK a16、RSTV
• 命令 R 顯示 F 寄存器 (SZKA3PVC) 的所有標(biāo)志。如果未設(shè)置標(biāo)志，則顯示破折號(hào)“-”。
• 添加了重啟向量 RST 8 (0040h) 以便處理 RSTV 呼叫。
• 更改了跟蹤模式。進(jìn)入 TRACE 模式后，顯示實(shí)際 PC 上的指令和寄存器內(nèi)容（如果已打開(kāi)）。輸入空格 ' ' 會(huì)執(zhí)行這條指令，并返回到下一條指令的 'T>' 提示符。
• 指令 LXI、DAD、INX、DCX 顯示參數(shù)“SP”而不是“S”。
• 如果輸入的值不適合 1 個(gè)字節(jié)，則需要 1 個(gè)字節(jié)參數(shù)的命令會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤。
• 命令“C”檢查源塊和目標(biāo)塊的重疊，并使用適當(dāng)?shù)姆较蜻M(jìn)行復(fù)制。
• 命令“F”檢查 和 參數(shù)并引發(fā)錯(cuò)誤，如果 低于 。
• 添加了命令“H”以英特爾 HEX 格式發(fā)送內(nèi)存內(nèi)容。
• LF 和 CR 字符的發(fā)送是顛倒的，并按通常的順序發(fā)送 - 首先是 CR，然后是 LF。

編程

很簡(jiǎn)單，只需用匯編語(yǔ)言編寫一個(gè)程序，將其編譯為 HEX 并復(fù)制/粘貼到串行監(jiān)視器。然后使用 G 命令（as GO）運(yùn)行。

LED 通過(guò)并行端口和 TINY BASIC 閃爍

原型照片庫(kù)

PCB批次#2

稍微改進(jìn)的 PCB 正在自己的路上——下周應(yīng)該有 10 塊到貨。所以我會(huì)測(cè)試它并上傳SCH、BRD以及Gerber文件。

與MAX7219的串行接口

通過(guò) 8255 的端口 PC 進(jìn)行簡(jiǎn)單的 SPI 模擬。

預(yù)兆阿爾法，第 2 期

PCB的第二版有一些新特性：

• 系統(tǒng)連接器（24 針），帶數(shù)據(jù)總線、A0-A2、/RD 和 /WR、7 個(gè) /CS（解碼）、系統(tǒng)時(shí)鐘和一個(gè)中斷
• 用于外部中斷請(qǐng)求的可選 IRQ (RST7.5)
• 用于 EEPROM 的可切換 /WE 以實(shí)現(xiàn)就地編程

放置在 PCB 上的零件

這是放置圖像的零件：

跳線等：

• JP1 是一個(gè)串口。引腳（從下到上）：GND、TxD、RxD（在“JP1”標(biāo)簽旁邊）
• JP2、JP3、JP4：8255 的并行端口。方形標(biāo)記引腳 1，請(qǐng)參見(jiàn)下面的示意圖。JP2是PA口，JP3是PB口，JP4是PC口
• JP5 是 EEPROM 寫使能。連接針腳 1-2 禁用寫入，連接針腳 2-3 啟用（針腳 1 位于最左側(cè)，針腳 3 位于標(biāo)簽“JP5”旁邊）
• JP7 是 RST7.5 使能器。關(guān)閉以禁用中斷，打開(kāi)以啟用。

系統(tǒng)連接器（在上邊緣，方形標(biāo)記引腳 1）

• /寫
• D0
• D1
• D2
• D3
• D4
• D5
• D6
• D7
• A0
• A1
• A2
• /RD
• IO1
• IO2
• IO3
• IO4
• IO5
• IO6
• IO7
• VCC
• 接地
• RST7.5
• 時(shí)鐘

并行端口：

JP2、3、4：方形標(biāo)記“Vcc”引腳。

“先睹為快”，或者會(huì)發(fā)生什么？

（當(dāng)然，它現(xiàn)在已經(jīng)編譯并且完全沒(méi)有優(yōu)化......）

LED顯示屏和十六進(jìn)制鍵盤

這是單板計(jì)算機(jī)的經(jīng)典外圍設(shè)備：LED 7段顯示器和十六進(jìn)制鍵盤。

當(dāng)然，我可以使用經(jīng)典的鍵盤矩陣和一些 7 段顯示器，一堆電阻器和晶體管，然后焊接一個(gè)老式的。是的，我可以，而且很容易。相反，我使用了來(lái)自中國(guó)的廉價(jià) LED+按鍵模塊。其型號(hào)為QYF-TM1638。就是這個(gè)：

你可以在eBay或AliExpress上以大約 3 美元的價(jià)格購(gòu)買它。

它提供現(xiàn)代 LED 顯示驅(qū)動(dòng)程序和鍵盤掃描儀。它有一個(gè)串行接口——不是 UART，而是某種帶有雙向數(shù)據(jù)線的 SPI。

您需要三個(gè)引腳來(lái)連接此模塊：選通引腳（CPU 輸出）、時(shí)鐘引腳（CPU 輸出）和數(shù)據(jù)引腳（bidir）。于是出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：在OMEN Alpha中如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)bidir接口？

我用的是82C55的并行接口，C口。C口可以分成兩組（上半部和下半部，PC7-PC4和PC3-PC0），可以獨(dú)立配置為輸入或輸出。端口 A 和 B 對(duì)整個(gè)端口具有相同的方向。

所以我將端口C的下半部分設(shè)置為STB和CLK的輸出，上半部分可以在輸入和輸出之間切換。數(shù)據(jù)引腳 DIO 連接到端口 C 引腳 7。

這是驅(qū)動(dòng)程序的源代碼。它沒(méi)有優(yōu)化，直接且相當(dāng)丑陋，但它有效！

套件可在 Tindie 上獲得

PCB - 第 4 期

我的 Tindie 商店缺貨，所以我決定制造一批新的 PCB。我跳過(guò)了第 3 期（背板版）并制作了一個(gè)新的、略微改進(jìn)的版本，第 4 期。改進(jìn)是：

- 信號(hào) RESET 和 READY 被添加到應(yīng)用程序/系統(tǒng)總線

- READY 和 Vcc 之間的 10k 上拉電阻，通過(guò)集電極開(kāi)路驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)這條線路

- 移除了 LED 和 330R 電阻。添加了三個(gè)引腳：SID、SOD 和 GND，以享受串口。

- 移除了 22pF 電容器的一處。

進(jìn)一步的計(jì)劃

我計(jì)劃更多的 OMEN 命名為Bravo 、Charlie 、 Delta 、 Echo 等。Bravo類似于 SBC，但使用 65C02 CPU。還有其他的？敬請(qǐng)關(guān)注！

去Zilog，還是不去Zilog？

問(wèn)題很簡(jiǎn)單：您想要一個(gè)類似于 OMEN Alpha 的基于 Zilog Z80 的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)套件嗎？請(qǐng)在這里投票。

監(jiān)視器 v4

有關(guān)新聞和下載，請(qǐng)參見(jiàn)GitHub 頁(yè)面

印刷電路板

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