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 |