2.11. Hardware

 

Na nasledujúcom obrázku je bloková schéma zapojenia mikropočítača Didaktik M.

Hlavné časti počítača sú:

- centrálna procesorová jednotka CPU

- zákaznícky obvod Didaktik U-106-47

- pamäť ROM 16 kB

- pamäť RAM 48 kB

- vstupno-výstupný blok obsahujúci: klávesnicu

                                          interface pre magnetofón

                                          obvody video a vf

                                          akustický výstup

- napájací zdroj

 

Centrálnu procesorovú jednotku predstavuje 8-bitový mikroprocesor Z-80. Komunikáciu procesora s ostatnými časťami mikropočítača zabezpečujú 3 zbernice: adresná, dátová a riadiaca. Datová zbernica je osembitová, obojsmerná a sprostredkúva prenos dát medzi jednotlivými časťami systému. Adresná zbernica je 16-bitová a umožňuje adresovať 64 kB pamäti. Riadiaca zbernica obsahuje signály vystupujúce z procesora (výstupné) ako aj vystupujúce do procesora (vstupné).

Výstupné riadiace signály sú:

      __   

WR - zápis

RD - čítanie

IORQ - komunikácia s vstupno-výstupným zariadením

MERQ - komunikácia s operačnou pamäťou

BUSAC - signalizuje odpojenie procesora od zbernic

 

Vstupné signály sú:

      INT - požiadavka na prerušenie činnosti procesora

      NMI - požiadavka na prerušenie činnosti procesora

      ___  (nemaskovateľná)

      WAIT - požiadavka na zastavenie činnosti procesora

      BUSRQ - požiadavka na odpojenie procesora od zbernic

 

CPU pracuje s frekvencou 4 MHz generovanou zákazníckym obvodom.

 

 

Zákaznícky obvod vykonáva niekoľko funkcií:

-          zabezpečuje cyklické čítanie pamäti video RAM a generuje video signály R, G, B a synchronizačný signál S. Signály R, G, B sú generované frekvenciou 8 MHz, čo pri pravidelnom striedaní svetlých a tmavých bodov môže v systéme PAL spôsobiť výskyt farebných pruhov

-          generuje všetky potrebné signály pre činnosť pamätí RAM

-          generuje periodický signál WAIT, pomocou ktorého dovoľuje prístup do pamätí RAM len vtedy, keď zákaznícky obvod nečíta dáta pre zobrazovanie. Zákaznícky obvod teda ovláda prideľovanie dátovej zbernice a tým zabezpečuje zdieľanie pamäti RAM. Tento spôsob prideľovania zberníc nezaručuje presné generovanie časových slučiek.

-          generuje taktovaciu frekvenciu 4 MHz pre CPU

-          generuje signál INT s periódou 20 ms - umožňuje obsluhu klávesnice

-          generuje signál ROM CS pre výber pamäti ROM

-          obsahuje vstupno-výstupné brány pre ovládanie klávesnice, pre komunikáciu s magnetofónom a akustický výstup

Pamäť ROM má kapacitu 16 kB. Je možné ju odpojiť signálom ROMCS vyvedeným na systémový konektor (pripojením úrovne log.1) a predať riadenie vonkajšej pamäti ROM (ROM modul).

Pamäť RAM je dynamická s kapacitou 64 kB osadená obvodom typu 4164. Využitých je len 48 kB tejto pamäti. Generovanie adresy, riadiacich signálov ako aj občerstvovanie pamäti (refresh) zabezpečuje zákaznícky obvod.

Ďalej sa budeme venovať jednotlivým častiam podrobnejšie.

 

Napájací zdroj

Je umiestnený v samostatnej krabičke a je určený na pripojenie k sieti 22O V/50 Hz. Zdroj dodáva stabilizované napätie +5V/1A a nestabilizované napätie cca 20V/200mA vytvorené zdvojovačom napätie - toto napätie sa stabilizuje v počítači na 12 V. Popis vývodov konektora je na nasledovnom obrázku:

Stabilizovaný zdroj obsahuje 2 poistky: jednu v primárnej časti 0.16 A a druhú v sekundárnej časti 1.6 A.

Každá úprava v napájacom zdroji môže mať vážne následky na funkciu počítača, preto jediný oprávnený zásah je výmena poistky.

Klávesnica

Klávesnica počítača je zapojená do matice 5x8 na horných 8 bitov adresnej zbernice a na 5 dátových bitov zákazníckeho obvodu. Klávesnice je osadená 45 klávesami. 5 klávesov (CAPS SHIFT a šípky) je dvojkontaktných. Prvý kontakt klávesu CAPS SHIFT je sériovo spojený s klávesom RESET, čím je zabezpečené, že resetovanie počítača je možné docieliť len súčasným stlačením týchto dvoch klávesov. Samostatné klávesy so šípkami sú zapojené tak, že simulujú súčasné stlačenie klávesov CAPS SHIFT a jedného z klávesov 5-8.

 

TV a VIDEO

Video signál je určený pre pripojenie monitora (farebného aj monochromatického) alebo TV prijímača pomocou vstupu pre videomagnetofón. Úroveň video signálu je minimálne 0.8 V.

Príslušný kábel nie je univerzálny, pretože konektory pre videomagnetofón bývajú zapojené rôzne. Na obr. je popis zapojenia video signálu k TV prijímaču ORAVAN.

Vf signál je určený pre pripojenie k anténemu vstupu TV prijímača káblom, ktorý je súčasťou dodávky. Signál je v pásme UHF kanál č. 48. Po vyladení je potrebné nastaviť vhodný jas a kontrast.

 

Magnetofón

Na nasledujúcom obrázku je popis konektora určeného na pripojenie magnetofónu.

Minimálne vstupné napätie z magnetofónu do počítača je 220 mV. Minimálne výstupné napätie z počítača do magnetofóna je 1 V.

 

Pripojenie joystickov

V počítači sú na zadnom čele dva krátke obdĺžníkové otvory, do ktorých je možné priamo zapojiť dva joysticky, jeden typu Sinclair joystick B a druhý typu Kempston. Oba konektory pre joysticky sa nachádzajú na zadnej strane počítača. Sú riešené ako priame konektory s 2 x 6 vývodmi s rozostupom 2,54 mm. Ich umiestnenie na zadnom čele je nasledovné:

Konektor pre Sinclair joystick je paralelne pripojený k časti klávesnice vyberanej adresou A12 (klávesy 6 - 0). Pripojenie Sinclair joysticka je v tabuľke 1, v zátvorkách sú uvedené klávesy na klávesnici, ktorých stlačenie vyvolá rovnakú činnosť, ako pohyb joystickom. V prípade, že ľubovoľný program má možnosť ovládania definovaním klávesov, stačí tieto definovať podľa popísaného pripojenia, a program je potom možné ovládať Sinclair joystickom.

Tabuľka 1

strana spojov

číslo vývoda

strana súčiastok

NC

1

spoločný vodič

výrez

2

výrez

NC

3

vpravo (7)

vľavo (6)

4

k sebe (8)

od seba (9)

5

akce (0)

NC

6

NC

 

Pripojenie Kempston joysticku je v tabuľke 2, v zátvorkách sú uvedené hodnoty načítané po pripojeniu Kempston joysticku z portu 31 inštrukciou IN.

 

Tabuľka 2

strana spojov

číslo vývoda

strana súčiastok

NC

1

spoločný vodič

výrez

2

výrez

NC

3

vpravo (1)

vľavo (2)

4

k sebe (4)

od seba (6)

5

akce (16)

aktivácia

6

aktivácia

 

Načítanie hodnôt z portu s adresou 31 si môžete skúsit odštartovaním nasledujúceho programu:

      10 PRINT AT 0,0;"    ";AT 0,0;IN 31:GOTO 10

Vstupný port pre Kempston joystick je aktivovaný v prípade, že je Kempston joystick zapojený v počítači. Toto musí byť zabezpečené prepojením pinov 6A a 6B na konektore joysticku. Zasunutím joysticku sa premostia piny 6A a 6B na priamom konektore počítača, čím sa aktivuje port na adrese 31. Tento spôsob aktivácie portu pre joystick bol realizovaný preto, aby bolo možné použiť iné vonkajšie zariadenie s tou istou adresou ako Kempston joystick (31).

Kovodružstvo Náchod vyrába joystick s označením Didaktik M, ktorý je určený priamo na pripojenie k počítaču Didaktik M.

Joystick zakončený iným konektorom je treba príslušne upraviť (použitý konektor je časť z konektora typu WK 46580).

 

Systémový konektor

Systémový konektor sa nachádza na zadnej strane počítača. Sú na ňom vyvedené adresná, dátová, riadiaca zbernica a pomocné signály. Je riešený ako priamy konektor s 2 x 25 vývodmi s rozostupom 2,54 mm. Protikusom je časť konektora WK 46580.

Vývody sú na obidvoch stranách počítačovej dosky. Vrchnú stranu dosky (počítač klávesnicou hore) pri pohľade zhora budeme nazývať strana súčiastok (strana A) a spodnú stranu dosky budeme nazývať strana spojov (strana B).

Začiatok číslovania konektora je pri pohľade zozadu (počítač opäť klávesnicou hore) vpravo (viď. umiestnenie na zadnom čele podľa predchádzajúceho obrázku).

 

Rozmiestnenie signálov na systémovom konektore (SYSTEM BUS):

strana spojov

číslo vývodu

strana súčiastok

   A14

 1

     A15

   A12

 2

     A13

   +5V

 3

      D7

    NC

 4

      NC

 výrez

 5

   výrez

   GND

 6

      D0

   GND

 7

      D1

   CLK

 8

      D2

    A0

 9

      D6

    A1

10

      D5

    A2

11

      D3

    A3

12

      D4

    NC

13

    /INT

   GND

14

    /NMI

    NC

15

   /HALT

    NC

16

   /MREQ

    NC

17

   /IORQ

    NC

18

     /RD

/BUSRQ

19

     /WR

/RESET

20

/ROMCS-D

    A7

21

   /WAIT

    A6

22

      NC

    A5

23

      NC

    A4

24

     /M1

 ROMCS

25

   /RFSH

/BUSAK

26

      A8

    A9

27

     A10

   A11

28

      NC

 

 

Význam jednotlivých signálov je nasledujúci, / pred signálom znamená negáciu signálu:

 

signál

význam signálu

  A0-A15

adresová zbernica vyvedená z mikroprocesora

  /BUSAK

potvrdenie žiadosti o zbernicu

  /BUSRQ

žiadosť o zbernicu

   D0-D7

datová zbernica vyvedená z mikroprocesora

     GND

zem

   /HALT

informácie o vykonávaní inštrukcie HALT

    /INT

vstup maskovateľného prerušenia

   /IORQ

žiadosť o prístup k I/O zariadeniu

   /MREQ

žiadosť o prístup do pamäti

     /M1

indikácia priebehu strojného cyklu číslo 1

      NC

nezapojené vývody konektora

    /NMI

nemaskovateľné prerušenie

     /RD

read - indikácia čítacieho cyklu zbernice

   /RFSH

refresh - indikácia cyklu obnovenia DRAM

  /RESET

reset mikropočítača. Je tiež ovládaný tlačidlom

z klávesnice

/ROMCS-D

signál pre výber pamäti ROM vyvedený priamo

zo zákazníckeho obvodu

   ROMCS

signál pre výber pamäti ROM vyvedený priamo

zo zákazníckeho obvodu

   /WAIT

signál na vloženie čakacieho cyklu mikroprocesora

     /WR

write - indikácia zápisového cyklu zbernice

     +5V

stabilizované napätie 5V. Pri jeho použití je treba

brať ohľad na dovolené zaťaženie napájacieho zdroja

   výrez

miesto, do ktorého sa vsúva zámok konektora