Когда все компоненты компьютера собраны пора приступать к их установке и пайке. И так, начинаю сборку ретро компьютера Karabas Nano.
Сборку начну с самой не удобной детали - это панелька PLCC-32 для ROM 39F040:
У этой панельки все контакты находятся под ней и доступ паяльника очень ограничен. Она своим корпусом полностью перекрывает контакты на плате. В нижней части панельки есть технологические отверстия, через которые можно c позиционировать панельку на плате:
Еще одна проблема - это очень легко плавится пластиковый корпус панельки, просто паяльником через технологические отверстия ее не припаять, можно все испортить. Я принял решение паять низкотемпературной паяльной пастой (Sn42/Bi58 138 градусов) на разогретом столе и помогать буду феном:
Пасту надо наносить совсем немножко на сами контакты, т.к. ее излишки будут скатываться в шарики и забиваться в самые трудно доступные места. Флюс я использую RUSFLUX MR-850-CS, он безотмывочный. После пайки тщательно очистил от флюса места пайки изопропиловым спиртом, но под панелькой все ровно осталось немного флюса, все не смыть, к сожалению. Прозвонил все контакты на замыкание между собой и проверил все сигналы на плате от панельки:
На мой взгляд самое тяжелое позади. Теперь начинаю паять всю мелочевку. Резисторные сборки паять не сложно, но могут возникнуть проблемы. Резисторные сборки есть двух видов: с выпирающими контактами и с контактами в углублениях:
Второй вариант мне понравился значительно больше, может сами резисторные сборки оказались более качественными. У первого варианта очень нежные контакты, легко можно повредить паяльником.
Установил на плату все мелкие резисторы и конденсаторы, проверил сразу на замыкания (две фотографии):
Установил все диоды, стабилизатор на 3.3 вольта, танталовые конденсаторы и три светодиода индикации режимов и питания. Теперь пробую первую подачу питания. Стабилизатор работает, 5 и 3.3 вольта на своих местах:
Для первого запуска компьютера потребуется установить всего три микросхемы: Altera EPM3256ATC144, процессор Z80 и статическую память на CY62167ELL. Также сразу запаять перемычку генератора частоты JP5, у меня он на 3.3 вольта, перемычку питания памяти, CY62167ELL питается от 5 вольт.
Для прошивки EPM3256ATC144 на плате необходимо установить контакты JTAG разъема J7, которые соответствуют разъему программатора USB Blaster. На моей Windows 11 драйверы USB Blaster уже установлены, когда я первый раз подключал программатор, то были проблемы, описанные мной в статье. Также для прошивки нужна программа Quartus, я использую версию 13.0.1 SP 1. По ссылке можно скачать архив разных версий прошивки Altera, рекомендую скачать версию 1.2 и в архиве использовать прошивку karabas_nano_revGmmc.pof.
Для первого пробного запуска я решил использовать уже проверенный конвертер RGB в PAL от NedoPC, на плате Karabas Nano есть разъем для его подключения, изображение буду выводить на домашний телевизор:
Первый запуск - это всегда очень волнительно. Но заветный "матрас" появился - это означает, что процессор работает и Altera формирует правильные сигналы:
Для прошивки ROM 39F040 воспользуюсь переходником PLCC-32 для программатора T48:
Прошивку можно взять по этой ссылке. Для ROM 39F040 потребуется файл divmmc-29ee040.rom.
Микросхема ROM встала в панельку очень плотно и правильно:
Теперь компьютер запустился и на экране появилось стандартное изображение Спектрума:
На плате есть перемычки JP2 и JP3 для выбора варианта 0-го или 1-го банка ROM. Я понял, что одну из перемычек надо установить, но разницы не увидел. В результате замкнул JP3 и так и оставил впоследствии.
Пора припаять все кнопки. В Karabas Nano клавиатура разведена на самой плате и внешняя клавиатура не потребуется. В дополнение к 40 стандартным кнопкам имеется кнопка сброс и кнопка запуска менеджера файлов с SD карты:
С обратной стороны платы установил разъем для SD карты. SD карту отформатировал в FAT32 и записал все содержимое по этой ссылке. Теперь стала активна кнопка NMI, которая вызывает менеджер файлов SD карты. С SD карты можно запускать разные программы и игры.
Пора попробовать подключить экран и скалер, которые я специально купил для этого компьютера. Первое подключение буду делать на все том же конверторе от NedoPC через AV вход скалера:
Экран заработал, правда качество картинки очень низкое, но это просто пробный запуск, главное работает. И конечно запустил Exolon:
Следующий этап - это звук. В Karabas Nano реализован Turbo Sound на двух микросхемах ATmega88, которые эмулируют две микросхемы AY-3-8910. Также есть возможность установить только одну ATmega88, которая будет эмулировать одну AY-3-8910, но мне захотелось попробовать запустить именно Turbo Sound.
Я обратил внимание, что ATmega88 будет работать от внешней частоты 28 МГц, что для этой микросхемы является серьезным разгоном, т.к. по характеристикам на 5 вольтах максимальная частота 20 МГц, а 28 Мгц - это на 40% выше. Для правильной работы Turbo Sound нужны качественные чипы, желательно из одной партии. В результате нашел ATMega88PA-U-TH, шансы, что они заведутся на 28 МГц значительно выше.
У меня есть переходник для прошивки ATmega88 на программаторе T48 до установки чипов на плату, но я не правильно выставил фьюзы и мне все ровно потом пришлось прошивать их еще раз уже припаянные на плату, в общем этот переходник не нужен, на плате уже все предусмотрено для прошивки:
Все файлы варианта Turbo Sound для прошивки ATMega88 находятся по этой ссылке.
Чип, устанавливаемый в разъем U4, должен быть прошит из файла u4_j11_emul_260_turbosound_chip0_speaker.hex, соответственно, U10 необходимо прошить u10_j8_emul_260_turbosound_chip1.hex. В оба чипа, также, нужно обязательно записать в EEPROM содержимое файла Conf_parallel_28MHz_1_75Mhz.hex. Если программируете через переходник, то указывать нужно сразу файл для FLASH и файл для EEPROM, т.к. после установки фьюзов внутренний генератор отключится и повторно прошить через переходник уже не получится. Если прошиваете уже установленные чипы на плату, обязательно отсоединяйте перемычку JP1, чтобы питание от программатора было развязано с питанием всей платы компьютера. Повторная прошивка возможно только при запущенном компьютере, т.к. требуется внешний генератор.
Еще очень важно устанавливать фьюзы после выбора всех файлов для прошивки, т.к. программатор T48 сбрасывает установленные значения фьюзов при выбора прошивки. Как раз на этом этапе я и ошибся. Пришлось повторно прошивать. Вот требуемые фьюзы:
Далее я установил на плату Karabas Nano микросхему AD724. Теперь на скалер экрана видео сигнал будет идти с самой платы и отдельный конвертер RGB в PAL больше не нужен. Немного подстроил на экране яркость и контрастность, картинка стала гораздо лучшего качества. Плата постепенно обретает законченный вид:
Попробовал подключить Karabas Nano к VGA разъему скалера, но, к сожалению, скалер не распознает обычный RGB с синхро смесью 15.6 КГц. В результате пока оставил эту затею, пускай работает от AV.
Для окончательной сборки платы Karabas Nano необходимо установить модуль WiFi ESP-12E. Прежде чем его устанавливать решил проверить его исправность и версию прошивки. Для этого у меня есть конвертер USB в TTL (RS232) на базе CH340G:
Временно подключил переходник к контактам WiFi модуля. Важно установить перемычки питания и уровня сигнала на конвертере в 3.3 вольта:
Монитором от программы Arduino IDE проверил отправку команд в модуль WiFi, можно воспользоваться любым другим терминалом:
Версия прошивки WiFi модуля одна из последних. Менять ее пока не буду:
Установил модуль WiFi на свое место на плате Karabas Nano, временно обрезал дорожку сигнала RX от модуля WiFi и кинул поверх провод, чтобы можно было, при необходимости, перепрошить ESP-32E, а такая необходимость, скорее всего, будет, т.к. не все работает как должно, но с этим я буду разбираться отдельно:
Питание компьютера будет от аккумулятора. Для этого купил модуль заряда повербанков с выходным напряжением 5 вольт и током до 3.1 ампер:
На обратной стороне модуля зарядки избавился от USB разъема, он мне не нужен, только место занимает:
Временно подсоединил Li-Pol аккумулятор на 3000 MAh и механический выключатель:
Звук буду выводить через миниатюрные динамики 8 Ом 1w через усилитель на чипе PAM8403. Очень удобно, что на плате усилителя есть регулировка громкости с полным отключением звука:
Подсоединил все компоненты компьютера (три фотографии):
Видео примера работы компьютера Karabas Nano:
Приступаю к проектированию корпуса...
Продолжение следует...