Clock para Hotbit convertido em 2.0

Eu hoje retirei um VDP original de um Hotbit transformado em 2.0 através de um cartão de 80 colunas modificado, mas depois vi que o VDP antigo tinha uma única função: gerar o 'clock' pro Z80.

Projetei então um adaptador pra ser colocado onde antes era colocado o VDP original, com um oscilador de 3,578MHz e um pull-up pra linha INT.

Eis abaixo a placa já roteada



E o circuito.

Mapper simplificada - Placas

Montei as duas placas da 'Mapper' simplificada. Agora falta fazer alguns testes. Seguem abaixo as fotos.

Detalhe da soldagem do 74LS32


Mapeador


Estudo de posicionamento

Mapper 256K simplificada (2)

Complementando o post anterior, fiz o roteamento da placa do mapeador e da placa com os pentes de memória e o controle do sinal /CAS

A placa do mapeador tem um conector de entrada de 20 pinos cuja pinagem foi disposta de forma a poder ser interligada apenas com fios retos ao conector de 50 vias do slot (lateral no Hotbit, frontal no expert). Dessa placa saem 4 fios, sendo 2 com as linhas AA14 e AA15, que devem ir aos LS157 na placa do MSX, e 2 com as linhas AA16 e AA17 que devem ir à placa de memória.



Conector do mapeador:



No Hotbit a conexão fica mais ou menos como na figura abaixo (os LS157 podem não estar na posição certa pois não me lembro de cabeça da placa, e não estou com um Hotbit à mão agora).



A placa de memória foi roteada para ser plugada em cima do banco de memória. Ainda tenho que fazer um ajuste fino, para poder fazer a pinagem bater com o micro. É bem provável que o espaçamento seja diferente para o Hotbit e para o Expert (e para outros MSX), mas o 'layout' foi roteado para ser facilmente adaptável.

Mapper 256K simplificada

O objetivo deste circuito é implementar uma Mapper com um mínimo de componentes.

Utilizando um LS670, um LS688, um LS32 e dois chips de DRAM de PC de 1M x 4 é possível implementar uma 'Mapper' de 256K rapidamente.

O 688 serve para decodificar os sinais A2-A7, /IORQ, /WR e /M1 e gerar o sinal /GW para o LS670, que recebe em sua entrada sinais D0~D3 e gera os sinais AA14~AA17.

AA14 e AA15 vão aos multiplexadores (LS157) na placa do MSX. Os pinos destes CIs devem ser levantados, pois são conectados originalmente às linhas A14 e A15 do Z80. Os pinos levantados recebem os sinais AA14 e AA15.

A tabela abaixo contempla a pinagem dos multiplexadores de interesse tanto no Hotbit quanto no Expert

MSX     A14            A15
HOTBIT: IC23,Pino 10   IC24,Pino 10
EXPERT: IC23,Pino 13   IC23,Pino 14

AA16 e AA17 vão às linhas de endereço AA8 e AA9 das DRAMS, para selecionar 4 colunas diferentes, ou seja, quatro bancos diferentes de 64Kbytes, totalizando assim 256Kbytes.

Duas portas de um LS32 servem para forçar as linhas AA8 e AA9 da DRAM sempre num mesmo nível (nível 1) enquanto o sinal CAS ainda não foi disparado, garantindo assim que as linhas a serem acessadas (e refrescadas) sejam sempre as mesmas. Duas portas restantes deste CI servem para atrasar ligeiramente o sinal CAS de forma a garantir que as linhas AA8 e AA9 já tenham estabilizado quando o CAS for a nível zero.

O circuito da 'Mapper' pode ser visto abaixo. Clique na imagem para ampliar:


OBS: Adicionando-se um segunto LS670 e mais um LS157 e um LS393 é possível expandir a capacidade deste circuito para 1Mbyte, mas isso aumenta a complexidade da montagem.

DRAM de PC como VRAM (2)

Montei o circuito para proporcionar 192Kbytes, e aparentemente está funcionando OK. A Vram detectada durante o boot é sempre 128K, mas isso, pelo que encontrei em algums posts, é coisa da BIOS, pois o padrão do MSX2 é 128K. Seguem abaixo algumas fotos:

Vista geral do circuito instalado sobre os soquetes da DRAM. Os 3 fios ligados ao VDP vão aos sinais /CAS0 /CAS1 e /CASX (pinos 59, 60 e 61 do V9938)




Detalhe da placa. Clique na imagem para ampliar.

HB1240: HUB I2C

O HUB I2C foi batizado, seguindo a nomenclatura do Hot-Bit de HB-1240. Eu incorporei 2 leds ao projeto, e atualizei o 'lay-out':



Segue abaixo o diagrama do HUB I2C. A alimentação para os dispositivos I2C é mantida desligada enquanto o dispositivo não está sendo acessado, a fim de economizar energia e de não interferir com o funcionamento do joystick. Caso seja necessário manter algum dispositivo alimentado o tempo todo, ele pode ser conectado à porta destinada ao 'joystick'.

Cada uma das 4 portas possui 2 resistores de 'pull-up' ou 'pull-down' de forma a fornecer um sub-endereço, permitindo assim conectar mais de um dispositivo de mesmo endereço principal à uma mesma porta de joystick.



Os dispostivos I2C podem ser acionados através das ritinas básicas de acesso, publicadas em post anterior.

O projeto inteiro pode ser baixado na página de projetos do Igor

VRAM de 192Kbytes com 2 chips de DRAM de PC comuns

Eu penso que é possível obter os 192Kbytes para a VRAM do MSX utilizando apenas 2 chips de DRAM comuns, de 1024x4 bytes através da seguinte configuração:

PINO DRAM         SINAL VDP
A8 DRAM (ambas)   /CAS0  
A9 DRAM (ambas)   /CAS1  
/CAS              /CAS0 and /CAS1 and /CASX

o AND dos sinais /CAS0, /CAS1 e /CASX pode ser obtido através de um 74HC11 ou de uma cascata de algumas portas de um 74HC08.


A ligação dos outros sinais fica assim:

SINAL VDP   PINO DRAM
D0..D3      D0..D3 DRAM 1
D4..D7      D0..D3 DRAM 2
A0..A7      A0..A7 (ambas)

No caso da DRAM de 16 bits, basta ligar o sinal /CASX na linha A8 ou A9, e ligar um dos sinais UCAS ou LCAS através de um AND do sinal /CASX com /CAS0 ou /CAS1.

Diagrama:


Placa:

HUB para dispositivos I2C

Eis uma foto do HUB para dipositivos I2C na porta de Joystick. O Layout é do Igor.

Este HUB comporta 4 dispositivos I2C e não atrapalha o uso do Joystick. Cada um dos 4 conectores DB9 utilizados para as estações, possui 2 pinos para designar o sub-endereço I2C, e as linhas SDA e SCL são comuns a todos.

DRAM de PC como VRAM

Recentemente utilizei um módulo de memória retirado de um PC como VRAM para um KIt MSX2.0 feito a partir do cartão de 80 colunas da EPCOM. O módulo de memória utlizado possui 16 bits, acessados 8 a 8, através de 2 sinais: UCAS e LCAS. Dessa maneira, podemos conectar os sinais d[0..7] aos sinais [d8..15], e controlar a seu acesso a partir dos sinais CAS0 e CAS1 do VDP.

Abaixo seguem algumas fotos do sistema modificado. Depois coloco mais detalhes (diagrama, placa, etc).

Vista Geral:


Vista da placa com a DRAM. Detalhe da ligação do sinal /CAS1:


Vista lateral:


Detalhe da ligação ao sinal /CAS1 (pino 60 do VDP 9938)

Mega-Flash

Após gastar algum tempo analisando os circuitos de chaveamento de sub-rom baseada em memória FLASH dos posts anteriores, fiquei pensando em fazer algo ao mesmo compatível com MEGAROM e que use poucos CHIPS. Daí nasceu a MEGA-FLASH:

O funcionamento é o seguinte:
O acesso às páginas 1 e 2 da MEGA-FLASH é exatamente igual ao acesso à MEGAROM, ou seja, Leitura em Memória, Escrita nos registros mapeadores (de acordo com o estado das linhas A13 e A14):

(A15) A14 A13 Endereço  Página  Registro
0    1   0  4000-5FFF   1.0   R0
0    1   1  6000-7FFF   1.5   R1
1    0   0  8000-9FFF   2.0   R2
1    0   1  A000-BFFF   2.5   R3

A escrita na FLASH se dá na página 0 (zero) onde acontece o espelhamento das sub-páginas 2.0 (0000-1FFF) e 2.5 (2000-3FFF), pois A14=0. Assim, todo o espaço de endereçamento para escrita pode ser selecionado a partir dos registros R2 e R3.

A grande vantagem disto é que usar apeanas o mesmo número de CIs necessários para se construir uma MEGA-ROM, ou seja, um decodificador e o(s) registro(s). Para uma MEGAFLASH de 512K, serão necessários apenas os seguintes chips:

1x AM29F040 - Flash 512K
1x 74LS138 - Decodificador
2x 74LS670 - Registro 4x4

Mas nada impede que se utilize RAM no lugar da FLASH, para fazer um dispositivo baseado em RAM



O 'Mapa' da MEGAFLASH é o seguinte:

Endereço  Página  Escrita  Leitura
0000-1FFF   0.0   P2.0     valor      (a leitura é feita pelo
2000-3FFF   0.5   P2.5     indefinido  sinal CS12)
4000-5FFF   1.0   R0       P1.0
6000-7FFF   1.5   R1       P1.5
8000-9FFF   2.0   R2       P2.0
A000-BFFF   2.5   R3       P2.5
C000-DFFF   3.0   Sem      Valor     
E000-FFFF   3.5   Ação     indefinido

Diagrama da Mega-Flash

Mapeador para Flash

Andei pensando numa SUB-ROM baseada em memória Flash, composta por um bloco fixo seguido de um bloco selecionável, ambos de 8Kb, localizados na página 2 (8000h a BFFFh). O primeiro bloco é sempre "mapeado" para o primeiro bloco físico da FLASH, e o segundo é selecionável via um registrador de 6 bits (para uma Flash de 512Kbytes).

A estrutura é a seguinte:


A programação da flash se dá através da escrita da sequência de comandos (de acordo com a flash) escritos na página selecionável. Uma escrita no bloco fixo (8000h-9FFFh) ativa o registrador de mapeamento.

Este circuito pode ser implementado com apenas 3 CIs mais a Flash (74LS138, 74LS00, 74LS373/574).


Outra possibilidade é um mapeador semel semelhante, mas chaveando blocos de 16K, sendo um bloco fixo na página 1 e um bloco variável na página 2: De igual forma, a escrita no bloco fixo aciona o registrador de mapeamento.



Esta segunda alternativa pode ser montada utilizando-se um 74LS32, um 74LS139 e um 74LS373/574.

Primeira versão operacional

Terminei hoje de debugar a primeira versão do 'bootloader' J2C. Havia um pequeno erro na rotina de leitura de blocos, mas este erro (basicamente de conceito) foi corrigido e o carregador está funcionando legal, carregando 32Kbytes em 14 segundos (2,28KBytes/segundo).

Para experimentar via Basic (sem ter que gravar uma ROM), basta carregar o arquivo .rom a partir do comando:

bload"SUBROM.BIN",&H3F72:DEFUSR=&HC000:a=usr(0)

Isso vai carregar um bloco 32Kbytes na memoria a partir do bootloader ou de um picodrive conectado na porta de joystick 1.

Detalhe importante é que esta versão procura pela e2prom no sub-endereço 0 (zero) da porta 1 de joystick, por isso, pra funcionar no expert (ou qualquer outro MSX que possua resistores de 'pull-up' nas linhas de 'joystick', é necessário forçar a nível baixo os pinos 1 e 2 do conector de joystick, para forçar o endereço da e2prom a zero, ou então conectar na porta 0 (zero) de um HUB para picodrives.

(ou então, carregar via o seguinte comando):

bload"SUBROM.BIN",&H3F72:DEFUSR=&HC000:
poke&HC004,&HA6:poke&HC011,&HA6:a=usr(0)

Interface Compact Flash Interna

Vasculhando os sites do ZX spectrum encontrei um site com um projeto muito interessante, chamado ZXCF. O mais importante neste projeto é a informação do que os cartões Compact Flash possuem um modo de acesso por memória (não IDE). Isso significa que com um mínimo de componentes é possível fazer uma interface para cartões Compact Flash.

No caso do MSX, é possível utilizar uma saída livre de um decodificador interno, obtendo-se assim uma interface sem utilizar componente algum, apenas o soquete do cartão.

Eis o diagrama:



A página de onde retirei estas informações tem ainda as rotinas básicas de acesso ao cartão. No caso de usar-se a saída Y7 do decodificador interno, isso equivale a utilizar o endereço 0B8h como base e os seguintes valores de portas devem ser utilizados no código do 'driver'.

DAT EQU 0B8H
PAR EQU 0B9H
SEC EQU 0BAH
STA EQU 0BBH
ZYL EQU 0BCH
ZYH EQU 0BDH
HEA EQU 0BEH
COM EQU 0BFH

Novos Requisitos

Dei uma revisada nos requisitos do 'bootloader' após várias considerações que estão surgindo durante o desenvolvimento do mesmo. Eis a lista atualizada.

Requisitos de Hardware:

O 'Hardware' do carregador de boot:

• Deverá ser uma interface conectada entre o PC e o MSX;
• Deverá permitir duas possibilidades de conexão ao PC, nas portas Serial e Paralela;
• Deverá possuir uma opção com eeprom serial de 32Kbytes;
• Deverá possuir uma opção com plug P2 estéreo com os sinais I2C;
  

Requisitos de Software:

O 'Software' do carregador de boot deverá:

• Ser capaz procurar por um picodrive em até 4 sub-endereços I2C da porta A de joystick, totalizando assim 4 possibilidades de 'boot';
  

• Executar a seguinte sequência de varredura durante o boot (PORTA.SUB_END): A.0; A;1; A.2; A.3;
  

• Selecionar o primeiro dispositivo encontrado com a sequência de varredura acima;

• Implementar o recarregamento através do comando IPL, a partir do dispositivo selecionado durante o boot, se este ainda estiver presente. Caso contrário deverá fazer uma nova varredura;

• Identificar o conteúdo da e2prom com base no primeiro 'byte' e carregar o conteúdo da e2prom de acordo com o tipo de conteúdo, definido na tabela abaixo:

Identificador	Tipo	Ação
FEh	Binário	Carrega um arquivo .bin. Os 7 primeiros bytes têm a mesma função que no Basic Disco (endereços Inicial, Final e
FFh	Basic	Carrega programa BASIC
41h	Imagem ROM	Carrega uma ROM de 32K entre 4000h a BFFFh
4Ah	Tic-Tac	(reservado para implementação futura)

Testes do final de semana

Eu e o Igor testamos neste final de semana o circuito da interface SD/MMC funcionando a 14MHz com um 'clock' gerado a partir de um cristal. O Objetivo é transferir os dados em até 1,7uS após a instrução INI/OUTI, pra poder funcionar no TurboR em modo R800.

O crítico é o circuito de adaptação de lógica TTL para 3V, que até 3,5MHz funciona bem, mas com uma frequência mais alta ele simplesmente não consegue acompanhar. Vamos agora testar circuitos de adaptação baseados em um transistor na configuração Base Comum, dotado de um 'pull up' ativo.

Nas medições que fizemos descobrimos também que que o inversor a transistor demora muito tempo para desligar (sair da saturação ao corte) e o substituímos por uma porta lógica, aproveitada do próprio circuito oscilador.

PonyProg

O programa Ponyprog também serve para programar a E2PROM do 'bootloader'. A configuração é a seguinte:

Rev A do 'Bootloader'

Fiz uma revisão no circuito do BootLoader, pois a versão anterior se mantinha normalmente acionada, forçando a nível baixo as linhas SDA e SCL, requerendo assim que o ICPROG fosse executado ao menos uma vez, ou que o cabo ao PC fosse desconectado

A revisão atual corrigiu isso utilizando uma porta que estava livre no 74XX125.




E a configuração do ICPROG tem que mudar, em relação à anterior para desinverter os sinais de VCC e MCLR. As outras configurações permanecem as mesmas.



A placa também foi atualizada. Um arquivo com os arquivos em formato eagle estão neste link.

Testes com o 'Hardware" para porta serial

Terminei o teste do Hardware do Bootloader para a porta serial. Do Lado do PC, estou usando o ICPROG. O circuito foi baseado no SI Prog, mas tive que acrescentar um 74HC125 pois no final da gravação o ICProg leva as linhas a nível baixo, em vez de deixá-las livres (em aberto).

O Igor me ajudou no 'Layout' da Placa de circuito impresso. A placa da direita é opcional, e pode ser substituída (com vantagens) por um cabo retirado de um 'joystick' de MegaDrive.

(clique na imagem para ampliar):


O diagrama final do circuito encontra-se logo abaixo (clique na imagem para ampliar):



As configurações necessárias do ICPROG para trabalhar com este circuito são:

Ajustes de Hardware: É necessário inverter os sinais Vcc e MCLR.


Nas opções, é necessário habilitar o 'driver' para NT/2000/XP, caso um destes sistemas estaja sendo utilizado.




E as opções específicas para I2C devem ser selecionadas. Note que o endereço de 'hardware' desta tela tem que ser mudado de 0 para 3 quando usado no Expert, pois este tem resistores de 'pull-up' em todos os pinos do joystick. Como o Hotbit não tem tem 'pull-up' nestas linhas, a e2prom, que é um dispositivo CMOS entende uma linha aberta como um sinal em nível. Outro caso em que é necessário mudar este endereço na faixa de 0 a 3, é quando a interface estive conectada a uma 'HUB' para picodrives.



E por último, uma opção que, quando desmarcada agiliza um pouco o processo, é a verificação logo após a escrita:



E por último, uma captura da tela após a leitura da EEPROM.

Bootloader J2C: Requisitos

Esta é a lista dos Requisitos do carregador de 'Boot' serial (bootloader):

Requisitos de Hardware:

O 'Hardware' do carregador de boot:

• Deverá consistir de uma interface a ser instalada entre o PC e o MSX;
• Deverá permitir duas possibilidades de conexão ao PC, nas portas Serial e Paralela;
• Deverá possuir uma eeprom serial de 32Kbytes;

Requisitos de Software:

O 'Software' do carregador de boot:

• Deverá ser capaz procurar por um picodrive em até 4 sub-endereços I2C de cada porta de joystick, totalizando assim 8 possibilidades de 'boot';
  

• Permitir a seleção do dispositivo manualmente, através do pressionamento das teclas 0-7, durante o boot da máquina;

• Permitir a seleção do primeiro dispositivo encontrado com a seguinte sequência de varredura, caso nenhuma tecla seja pressionada durante o boot (PORTA.SUB_END): A.0; A;1; A.2; A.3; B.0; B.1; B.2; B.3;
  

• Selecionar o primeiro dispositivo encontrado com a sequência de varredura acima, caso o dispositivo selecionado manualmente não seja detectado;

• Carregar os 32KBytes dados da memória serial nas páginas 1 e 2 da RAM.

• Implementar o recarregamento através do comando IPL, a partir do dispositivo selecionado durante o boot, se este ainda estiver presente. Caso contrário deverá fazer uma nova varredura;

'Driver' J2C Básico já funciona!

O 'Driver' para dispositivos I2C conectados à porta de 'Joystick' já está funcionando.

As seguintes Funções são providas:

J2CINIT: Inicializa Porta 1 ou 2, conforme 'flag' Cy (0=Joy 1, 1=Joy2) ;
J2CLOGON: Acessa um dispositivo I2C ;
J2CP8ADR: Inicializa o registrador de endereço de 8 bits do dispositivo I2C;
J2CP16ADR: Inicializa o registrador de endereço de 16 bits do dispositivo I2C;
J2CPB: Escreve um 'byte' no endereço atual do dispositivo I2C;
J2CGBYTE: Lê um 'byte' no endereço atual do dispositivo I2C;
J2CSTOP: Gera uma condição de Parada no barramento I2C
J2CSTART: Gera uma condição de Inicio no barramento I2C
J2CPAK: Gera um ACK no barramento I2C cujo valor é igual ao da 'flag' Cy
J2CGAK: Recebe o ACK de um dispositivo I2C;
WAIT1MS: Aguarda 1 mili-segundo.

Na imagem abaixo, a captura de uma região já conhecida da E2PROM do PicoDrive.



Conexões:

Sinal I2C   Pino Joystick MSX
  SDA            6 (TRGA)   
  SCL            7 (TRGB)
  VCC            5 +5Volts
  GND            9 GND