«То, что не удаётся запрограммировать на ассемблере, приходится паять» (http://bash.im/quote/398169)

Когда-то «ZX Spectrum» стал одним из моих первых персональных компьютеров. На нём я постигал азы программирования – от бейсика до ассемблера. И тут уместно будет вспомнить народную мудрость: «То, что не удаётся запрограммировать на ассемблере, приходится паять». Поэтому параллельно я подробно изучал схематехнику компьютера «ZX Spectrum». И так, постепенно, хобби переросло во вполне профессиональную деятельность в составе группы спектрумистов «FFC Computers». Я занимался тогда русификацией игр, дискетированием «ленточных» программ, ремонтом и доработкой Спектрумов (1995-1997 гг.)

За три года профессиональной деятельности в этой сфере через мои руки прошло огромное количество клонов Спектрума. Приносили в ремонт и другие компьютеры, но всё же Спектрумов было подавляющее большинство. И даже однажды мне довелось подключать отечественный контроллер дисковода к фирменному Спектруму 128k (тогда это была большая редкость).

С тех пор у меня сохранилось огромное количество документации к различным клонам Спектрума, сопутствующим устройствам, и к другой компьютерной технике распространенной в то время. Ну и кое-какое железо экзотическое сохранилось )

Начиная с этой публикации, постепенно буду делиться накопленной информацией. Думаю, многое будет полезно поклонникам Спектрума, да и не только )

«Как сделать компьютер? | Building ZX Spectrum 128k clone + Beta Disk Interface + AY-3-8910 (YM2149F)»

Как-то нашел у себя сразу несколько оригинальных плат популярнейшего клона Спектрума – «Ленинград 48k». И тогда я решил непременно собрать эту систему с полным апгрейдом до версии 128k с контроллером дисковода и, разумеется, музыкальным сопроцессором. Весь этот процесс я заснял на видео (смотрите выше) с подробными комментариями. Ниже привожу схемы, по которым работал и подробный план апгрейда.

Принципиальная схема компьютера «Ленинград 48k»

Вариант 1:

Источник: http://sblive.narod.ru/

Вариант 2:

Источник: http://zxbyte.ru/

Вариант 3:

Источник: http://micronc.ru/

Монтажная схема компьютера «Ленинград 48k»

Монтажная схема:

Источник: http://sblive.narod.ru/

Схема на просвет адаптированная для печати:

Источник: http://sblive.narod.ru/

Увеличение памяти компьютера «Ленинград 48k» до 128k

Схема увеличения памяти и коррекции дешифрации портов ввода-вывода
для импортной памяти 41256 DRAM, регенерация в 256 циклов:

Схема увеличения памяти и коррекции дешифрации портов ввода-вывода
для отечественной памяти 565РУ7, регенерация в 512 циклов:

Схема увеличения памяти и коррекции дешифрации портов ввода-вывода
при использовании двух линеек памяти 565РУ5:

Для всех доработок используем 7 дополнительных микросхем:

eD1 - К555(1533)ТМ9 (устанавливается поверх D31)
eD2 - К555(1533)КП11 (устанавливается поверх D30)
eD3 - К555(1533)ЛЕ1 (устанавливается поверх D2)
eD4 - К555(1533)ЛА3 (устанавливается поверх D40)
eD5 - К555(1533)ЛЛ1 (устанавливается поверх D34)
eD6 - К555(1533)ЛИ1 (устанавливается поверх D8)
eD7 - К555(1533)ЛЛ1 (устанавливается поверх D13)

План соединений при апгрейде памяти (41256 DRAM, регенерация в 256 циклов):
01. eD1-1 -> D20-26 (RESET)
02. eD1-2 -> eD2-2
03. eD1-5 -> eD2-11
04. eD1-7 -> eD2-14
05. eD1-15 -> eD3-8
06. eD1-9 -> eD3-10
07. eD1-3 -> D32-12 (D0)
08. eD1-4 -> D32-15 (D1)
09. eD1-6 -> D32-16 (D2)
10. eD1-11 -> D32-19 (D3)
11. eD1-13 -> D32-2 (D4)
12. eD1-14 -> D32-5 (D5)
13. eD1-10 -> D17-13 (2-й экран) – отрезать от земли
14. eD1-12 -> eD7-2 (Выбор ПЗУ 128k)
15. eD7-1 -> D1-10 -> eD7-10 (Выбор TR-DOS инвертированный)
16. D1-11 -> через 10к к +5B
17. D1-11 -> D29-1 (отрезать от +5B)
18. eD7-3 -> D29-27 (отрезать от +5B)
19. eD2-3 -> eD2-13
20. eD2-13 -> eD4-4 -> D10-11 (A14)
21. eD2-10 -> eD4-5 -> eD3-3 -> D10-12 (A15)
22. eD2-15 -> D33-8 (GND)
23. eD2-1 -> eD4-6
24. eD2-4 -> D16-10 (отрезать от A14)
25. eD2-9 -> D16-13 (отрезать от A15)
26. eD2-12 -> eD5-12
27. eD3-1 -> eD4-1
28. eD3-2 -> D41-9 (A1)
29. eD3-4 -> eD4-2
30. eD3-5 -> D14-12 (WR)
31. eD3-6 -> D14-13 (OUTIORQ)
32. eD3-9 -> eD4-3
33. eD5-13 -> D3-2 (H1)
34. eD5-11 -> D21-1...D28-1 (41256 DRAM)
35. eD5-10 -> D10-13
36. eD5-9 -> D9-8 (WE)
37. eD5-8 -> D21-3...D28-3 (41256 DRAM) - отрезать от D9-8

Для соединений я использовал провод МГТФ 0.12. Термостойкая оплетка сохраняет провода в целости при плотном монтаже, а небольшое сечение провода позволяет легко перекидывать соединения со стороны пайки на сторону монтажа деталей через любые свободные отверстия на печатной плате, как показано на фото:

Другие доработки компьютера «Ленинград 48k»

Схема доработок:

1. Стабилизация тактового генератора
2. Нормализация строчной развертки (для кварца частотой 14000 КГц)
3. Стабилизация кадровой развертки
4. Корректировка прорисовки линий (дуги, окружности и т.п.)
5. Установка ПЗУ 27C512
6. Доработка сигнала INT

Схема подключения контроллера XT-клавиатуры Profi:

Схема «читалки» с магнитофона на К554СА3:

Источник: http://service4u.narod.ru/

Этапы сборки, немного фоток

Оригинальная плата «Ленинград 48k» 1988:

«Ленинград 48k» в сборе:

«Ленинград 48k» с контроллером XT-клавиатуры Profi:

«Ленинград 128k» в сборе:

«Ленинград 128k» с контроллером дисковода и музыкальным сопроцессором:

«Ленинград 128k» с контроллером дисковода, музыкальным сопроцессором и дисководами:

Кстати, недавно копаясь в ворохе старого железа и документации, нашел совсем уж экзотическую вещь: настоящий ценник, видимо где-то середины 90-х:

Да, да, контроллер тогда стоил 75 тысяч рублей )) И обратная сторона ценника порадовала не меньше – выяснилось, что он нарисован на куске перфокарты!!! ;)

Да... В этом есть определенный философский подтекст: ценник на контроллер носителя информации нового поколения нарисован на обрывке носителя информации старого поколения... )

Полезные файлы:

1. Имя файла: DIZZY_5r_48k.zip (109K)
   MD5: e55b3dd84cba8895ebcce6b4efbe5607

   Игра «DIZZY 5». Русифицированная версия игры,
   адаптированная мной в 1996 году для спекртрума 48k.
   В архиве игра в трех форматах: TAP, HOBETA, SCL.

   Скачать: http://www.cxemateka.ru/v1/DIZZY_5r_48k.zip

2. Имя файла: wildseyr.zip (68K)
   MD5: 62511c9b12f42794053805e140af3009

   Игра «Сеймур на Диком Западе» (русифицированная мной в 1996 году).
   В архиве игра в формате SCL.

   Скачать: http://www.cxemateka.ru/v1/wildseyr.zip

3. Имя файла: test48k.bin (2,0K)
   MD5: 4bf68803c17aa614b7fbfa939549eaec
   Контрольная сумма прошивки: 85E7

   Тестовая прошивка 48k (модифицированная версия -
   убрал нудную процедуру заполнения экрана, ненужную проверку ПЗУ).

   Скачать: http://www.cxemateka.ru/v1/test48k.bin

4. Имя файла: test128k.bin (2,0K)
   MD5: 5247c2d7d5c77d270d98d6c0080493da
   Контрольная сумма прошивки: E413

   Тестовая прошивка 128k.

   Скачать: http://www.cxemateka.ru/v1/test128k.bin

5. Имя файла: sos48k_only.bin (16K)
   MD5: 4c42a2f075212361c3117015b107ff68
   Контрольная сумма прошивки: 1F64

   Стандартная операционная система
   для «ZX Spectrum» 48k (1982 Sinclair Research Ltd).

   Скачать: http://www.cxemateka.ru/v1/sos48k_only.bin

6. Имя файла: 27512.bin (64K)
   MD5: 77cec243abe304ba3603b63b88709cae
   Контрольная сумма прошивки: 9135

   Комбинированная прошивка для ПЗУ 27512:

   Банк 0 - Пусто.

   Банк 1 - TR-DOS Version 5.5H Copyright (C) 1993 by Rst7.
   MD5: de4131214186667b9fb4022343d34444
   Контрольная сумма: 3F81

   Банк 2 - SOS 128k (Стандартная ОС для «ZX Spectrum» 128k).
   MD5: 97da465c399ff70b907dfd8291e8f9d3
   Контрольная сумма: 266E

   Банк 3 - SOS 48k (Стандартная ОС для «ZX Spectrum» 48k).
   MD5: 6e09e5d3c4aef166601669feaaadc01c
   Контрольная сумма: 2C86

   Скачать: http://www.cxemateka.ru/v1/27512.bin

Где взять детали для сборки?

Сначала надо заказать печатную плату в любой специализирующейся на этом деле конторе. Набор файлов gerber & excellon для изготовления платы: http://www.cxemateka.ru/v1/Leningrad48k.rar (Источник: http://sblive.narod.ru/).

Всё остальное можно найти в продаже. Если не найдутся отечественные детали, всегда можно найти зарубежные аналоги.

ТТЛ-логика, предпочтительнее 1533 (аналог 74ALS) или 555 (аналог 74LS):
1533ЛН1 (74ALS04) - 2 шт.
1533ТМ2 (74ALS74) - 3 шт.
1533ТМ9 (74ALS174) - 1 шт.
1533ИЕ7 (74ALS193) - 4 шт.
1533ЛЕ1 (74ALS02) - 1 шт.
1533ЛП5 (74ALS86) - 1 шт.
1533ЛА3 (74ALS00) - 1 шт.
1533ЛИ1 (74ALS08) - 1 шт.
1533ЛЛ1 (74ALS32) - 1 шт.
1533КП11 (74ALS257) - 8 шт.
1533КП13 (74ALS298) - 2 шт.
1533ИР22 (74ALS373) - 1 шт.
1533ИР9 (74ALS165) - 1 шт.
1533ИР16 (74ALS295) - 1 шт.
1533ЛА4 (74ALS10)- 1 шт.

КМОП:
561ИЕ10 (4520) – 1 шт.

Процессор:
Z80 – 1 шт.

Постоянная память:
EPROM 27C64 - 2 шт. или одна EPROM 27C128 (для версии 48k)

Оперативная память:
565РУ5 - 8 шт. или 565РУ7 - 8 шт. (первые выводы РУ7 нужно будет соединить между собой и заземлить /для версии 48k/)

Вместо 565РУ7 можно ставить зарубежные аналоги: 41256/41257 DRAM, MB81256/MB81257 DRAM.

Кроме того, в Спектрум можно ставить динамическую память большего объема и соотв. потребуется меньшее кол-во микросхем. Как это делается, расскажу в следующем материале.

Узел чтения с магнитофона рекомендуется собирать по приведенной выше схеме на К554СА3 (зарубежный аналог IL311ANM).

Damask.
3 вывод кр1533тм2 ( к 6 ноге которого подключен 13 вывод лл1) должен идти к 5 ножке нужной ИЕ7. На 2 ноге нужной ИЕ7 должен выходить 1.75.
Вот тут я могу ошибаться. Схему можно найти тут -https://zx-pk.ru/threads/6435-vosstanovlenie-quot-orizon-micro-quot/page4.html , но для меня она почти не читаемая...

Damask. К сожалению это все, что я могу подсказать. Тут нужна помощь от знающих людей, попробуйте ещё задать вопрос на zx-pk.ru

156, Благодарю за помощь!

156, я подключил к выводу 3 ие7, к которой пришел на вывод 5 как вы писали(
3 вывод кр1533тм2 ( к 6 ноге которого подключен 13 вывод лл1) должен идти к 5 ножке нужной ИЕ7. На 2 ноге нужной ИЕ7 должен выходить 1.75.) и появились какие-то звуки стерео, на на музыку это мало похоже, скорее на постреливание или на попытку прорваться

Добрый день, как правильно прошить 27с512, для тестовоой прошивки 48к и ОС48к.Спасибо

to ovcharenkod.
Зашивайте ОС48 во все четверти 27с512, не ошибетесь.

Артем, варианты разные могут быть. Но если речь о "Ленинграде" подключённом через SCART, то без доработки по привязке к уровню чёрного можно получить подобный эффект. Телевизор будет брать цвет бордюра за уровень чёрного, со всеми вытекающими отсюда последствиями.

trefas, вариант памяти в корпусе 28-lead PDIP (DIP-28) должен работать без доработок, главное прошить правильно.

Всем доброго дня! В N-ный раз все пересмотрел и перечитал. Потихоньку начинаю вникать, пока жду плату, детали и оборудование из Китая. И вот, что подумалось... Крик души - так сказать. Константин или кто-то еще неравнодушный и грамотный, запилите видео на подобии https://www.youtube.com/watch?v=HyznrdDSSGM&list=PLowKtXNTBypGqImE405J2565dvjafglHU где на макетках парень все устройство ПК разбирает. Я вот задался целью понять тактовый генератор спека и вот, к каким выводам пришел: кварц на 14МHz, D1(1533ЛН1), D2(1533ТМ2) и резистор R1 (360 по одной схеме и 430 по другой) являются серцем нашего ПК. У Константина на видео синусоида на 6 ноге z80 не красивая получилась и он заменил R1 на 470 и следом еще один на следующий инвертор поставил. Вот если бы это отдельным видосом оформить и так далее про все узлы было бы оччччень круто. Я дальше вряд ли сам разберусь :(

Максим, надо бы прогнать тест памяти, посмотреть, что он покажет. А так, похоже, что что-то где-то перемкнуло или же доработки собраны неверно.

Андрей, рекомендую изучить книжку «Ленинград-1 наладка и ремонт», ссылка на неё есть тут:
https://www.cxemateka.ru/ru/building_zx_spectrum_128k_clone_beta_disk_interface_ay_3_8910_ym2149f/p95

Константин, спасибо за ссылочку. Я качал ранее книжку Настройка и ремонт с zxpress.ru в формате djvu. У вашей pdf кач-во получше будет, читабельнее.

Добрый день. Запустил я свой Ленинград (версия Композит), есть вопрос при загрузке отсутствуют полосы на бордюре. Подскажите куда копать.

Дмитрий, рекомендую для проверки запустить такую команду:
RANDOMIZE USR 1333

Если с видеоконтроллером и портами серьезных проблем нет, то по бордюру побегут полосы, а бипер будет издавать шум.

Если этот тест проходит, то нужно будет проверить весь узел чтения с магнитофона. Проще всего это сделать осциллографом: надо проследить прохождение сигнала с аудиовхода до 11-го вывода (TAPE IN) D37 (по схеме "Композита"). На схеме "Ленинграда" TAPE IN – это 11-й вывод D38.

Константин, загрузка с мафона работает, программы грузятся и работают.
Randomize проверю.

При выполнении RANDOMIZE USR 1333 бордюр молчит.
Похоже на видеоконтроллер. что может быть.

Еще такой нюанс, D43 (по схеме "Композита") вместо 555КП11 стоит 555КП16, не может ли это быть причиной.

D43 и должен быть КП16, чтобы привязка к уровню чёрного корректно отрабатывала. На моём "Композите" тоже КП16 установлен.

Нужно проверять весь узел формирования бордюра. Цвет бордюра формируется на регистре ТМ9 (выводы 7, 10, 12 D35). Включение и выключение отрисовки бордюра происходит по сигналу BORDER (вывод 6 D13). Переключение между отображением бордюра и PAPER осуществляется мультиплексорами D33, D34.

Скорее всего сигнал BORDER не доходит до мультиплексоров, возможен также выход из строя ТМ9, что-то может быть не так и с D33, D34, но это маловероятно.

P.S. Номера микросхем указаны по схеме "Композита".

Константин, спасибо разобрался.
Не было сигнала IOWR.
Была оборвана дорожка от 22 вывода Z80, к 12 выводу D14

Damask, я в своё время вот по этой схеме подключал AY к разным клонам:

Доброго дня всем. В очередной раз проверяя свой заказ на jlcpcb.com куда я отправил архив с платой ленинграда размещенный на этой странице я обнаружил, что не китайский новый год тормозит выпуск и отправку мне плат, а некая причина приостановки производства. Ссылка с jlcpcb говорит, что мол смотрите почту. И с ужасом я обнаружил, что и правда от них было письмо в котором говорится что обнаружен обрыв дорожки в схеме в районе D2, D11 на слое bottom. Что дальше делать ума не приложу. Ссылки в письме устарели и как за свои кровные с китайцами теперь тягаться. Может сталкивался кто??? Даже если там этот разрыв и нужен, как теперь запустить производство

Разглядел внимательнее. там с 4 ноги Д14, а не Д11 идет дорожка по нижнему слою и прерывается, а после разрыва продолжается и под Д2 переходит на верхний слой и идет дальше к 14 ноге Д4. Т.Е. такой предполагается маршрут Д14.4 - Д4.14 По схеме с SBLive.narod.ru 14 нога ИЕ7(Д4) на землю, вместе с некоторыми другими, а сигнал от ИЛИ элемента Д14 должен на 12 ногу приходить. В общем засада... Но мы не сдадимся. Китайцам отписался, что мол как вам удобнее, так и делайте (хотите исправляйте обрыв, хотите, так печатайте) только бы побыстрее. Из деталей ждем еще процессор с АлиЭкспресса, потому что ранее заказывали Z84C00 на чипИдипе, и слава Богу вовремя отменили позицию прочитав тут, что этот проц КМОП и с нашей платой не подружится где почти все ТТЛ.

Да... Действительно сборка спека это детектив. И это я еще паяльник в руки не брал.
Нашел на сайте sblive.narod.ru тот архив, что здесь выложен и такие слова: NEW>>> Leningrad48k.rar - набор файлов gerber & excellon . Полностью оригинальный вариант платы с одной перемычкой (дорожку резать не нужно) и подрезанными пятаками , в маске пятаки так же подрезаны ( пример - PadsCut.gif ).
Т.е. дорожка за которую меня китайцы ругали порезана умышлено и надо будет припаять перемычку чтобы не Д14.4, а Д14.6 шло на Д4.14. Ну, а так ли это, будем посмотреть когда собирать будем.
Статус моего заказа платы пока все еще - suspended (заморожен)

Андрей, да, КМОП процессор не подойдёт. И действительно, на плате есть одна перемычка между выводом D14-6 и дорожкой ведущей к D4-11. Вот тут я устанавливаю эту перемычку:
https://youtu.be/8rWCYo1UcOQ?t=3m40s

Здравствуйте, Константин!
Скажите, можно ли применять ваши схемы расширения и доработки для второго Ленинграда? И что говорят тесты на расширение?
Дело в том, что я расширил свой Ленинград-2 по схеме :https://zx-pk.ru/threads/8903-rasshirenie-ozu-leningrad-2.html?p=198332&viewfull=1#post198332
Применил в качестве ру7 аналог d41256c-10,стоит bdi типа himac. Но как мне кажется расширение работает не корректно, Iramtest определяет 48 КБ, тест 4.30 128 определяет, но пишет, что порт #7ffd на чтение невозможен. И так с разными тестами, то 48 определяет, то 128. Блокировку we я проверял. Вторая часть satisfaction дико тормозит, вместо кубика в последней части краказябра, в части где карта экран скроллится со скрипом, а музыка звучит в два раза медленнее (ay я подключал через дешифратор ид7).
Вот спросить хотел, это проблема всех Ленинградов? Думаю может буферизовать сигналы клавиатуры через ап, может процессор сильно наружен? Проц кстати стоит с буковкой С, но он единственный который корректно работает на моем Ленине из всего что у меня есть, другие ещё хуже.
Спасибо за ответ, если ответите!