«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).

Константин ,не могли бы вы (если у вас есть) отправить простую схему контроллера дисковода который может работать с этой прошивкой :http://www.cxemateka.ru/v1/27512.bin

Самый простой, по моему, nemo-fdi. https://zx-pk.ru/threads/30533-dorabotka-nemo-fdi.html Микросхемы с али можно заказать (зарубежные аналоги). Заработала сразу. Есть tr43 и ФАПЧ.

Стёпа, самый простой вариант контроллера, пожалуй, этот:
https://zx-pk.ru/threads/15819-kontroller-bdi-orel-bk-08-podgotovka-k-proizvodstvu.html

Ну, а прошивку http://www.cxemateka.ru/v1/27512.bin можно использовать с любым контроллером на ВГ93 (MB8877A).

P.S. Книга по контроллерам TR-DOS:
https://www.cxemateka.ru/ftp/bdi.zip

Константин ,к стати вам не нужно содержимое пзу компьютера мастер для вашей коллекции . При запуске выводиn didaktic scalica

Стёпа, такая прошивка в моей коллекции есть )

Приветствую, Константин. Приведите, пожалуйста полный список номиналов конденсаторов. На сайте http://sblive.narod.ru есть список, но он не соответствет номиналам приведенным в принципиальной схеме на вашем сайте. Спасибо.

superuser, на странице http://sblive.narod.ru/ZX-Spectrum/Leningrad48k/Leningrad48k.htm список номиналов правильный. Там конденсаторов всего 7 штук, не считая блокировочных (в скобках узел, где элемент задействован):
C1 - 10mF (RESET)
C2 - 33n (INT)
C3 - 22n (TAPE IN)
C4 - 0,1 (TAPE IN)
C5 - 6n8 (TAPE OUT)
C6 - 0,6 (TAPE OUT)
C7 - 22n (TAPE IN)

Нумерация элементов по этой схеме:
https://www.cxemateka.ru/v1/LeningradSCH180dpi.gif

Константин, а вот C4 - 0,1 и C6 - 0,6 это в микрофарадах? И блокировочные конденсаторы это которые идут на контакты питания 47n - 68n?

Проверил по старым схемам:
C6 ставится в пределах 68 нФ – 100 нФ (0,1 мкФ)
C4 - 0,1 мкФ

Да, блокировочные конденсаторы ставят по линии питания из расчета минимум один конденсатор на два корпуса микросхем ТТЛ 1533. Если используется микс из серий 155/555, лучше ставить больше блокировочных конденсаторов. Номинал в пределах 47 нФ – 100 нФ (0,1 мкФ).

Константин, а какими зарубежными аналогами можно заменить транзисторную сборку T2(1NT251)?

У 1НТ251 аналогов нет. Эти сборки до сих пор выпускаются, в продаже найти не проблема. Правда, деталь не дешевая.

Да, но я имел ввиду, вместо сборки, поставить 4 отдельных транзистора. Только вот какие, посоветуйте.

Вместо 1НТ251 в «Ленинградах» иногда ставили четыре транзистора КТ315:

Здравствуйте :) Подскажите пожалуйста, как прикрепить фото к сообщению?

Sergey_Meln, картинки здесь можно вставлять, используя соотв. HTML тэг:
<img src=ссылка_на_картинку>

Можно таким образом встроить картинку из фотоальбома в профиле. А можно загрузить картинку на сторонний фотохостинг и вставить сюда, опять же, используя соотв. HTML тэг.

Константин, приветствую! А как залить прошивку sos48k_only.bin (16K) на чипы 27C64? Они же по 8К. Разделить файл пополам и заливать на два чипа? Или подскажите пожалуйста, какую прошивку можно использовать для этих чипов. Спасибо!

superuser, про прошивку двух 27C64:
https://www.cxemateka.ru/ru/building_zx_spectrum_128k_clone_beta_disk_interface_ay_3_8910_ym2149f/p977

И еще вопрос. А где на плате подавать общее питание для всей схемы? Правильно ли я понимаю, что достаточно +5В?

superuser, да, 5-ти вольт достаточно, если не используется контроллер дисковода на ВГ93.

Например, вот так запитана моя плата «Ленинграда»:



Два чёрных провода идут на землю. Один запаян в центре платы к утолщенным дорожкам, другой в районе ОЗУ. Красный провод +5В запаян к утолщенной дорожке в центре платы. Там есть ещё желтый +12В, который идёт к разъёму контроллера дисковода. Провода лучше выбирать потолще (в разумных пределах).

Собрал наконец то. Подключил через GBS8200 к ЖК телевизору VGA кабелем, но пишет, что нет сигнала. Подскажите пожалуйста, куда в первую очередь смотреть. Спасибо.

Boris, про резистор 680 Ом на SYNC знаю, он установлен практически сразу после покупки GBS8200.

Rad1ubit, похоже, проблема в области адресных мультиплексоров. Видно, что картинка смещена в области атрибутов. Т.е., что-то не так с формированием адреса экранной области. Надо проверять мультиплексоры D17, D18, D19. А именно входящие сигналы со счетчиков: V0-V7, H1-H7, а также адресную линию ОЗУ - MA0-MA7. Вполне вероятно где-то в этой области что-то перемкнуло. В этом случае одна из микросхем может греться сильнее нормы. Выход из строя одного из мультиплексоров тоже нельзя исключать.

Андрей, про прошивку на двух микросхемах по 8К:
https://www.cxemateka.ru/ru/building_zx_spectrum_128k_clone_beta_disk_interface_ay_3_8910_ym2149f/p977

У «Ленинграда» длительность синхронизирующего импульса строк нестандартная – обычно порядка 9 микросекунд (при норме в 4,7 микросекунд). Далеко не все современные ТВ такой видеосигнал понимают.

Григорий Мосин, похоже, что да. В моём "Композите" вместо всех трёх 555ИР16 (D39,D40,D41) установлены микросхемы 155ИР1.

Григорий, всё верно люди говорят. Регистр ИР16 (D39) вероятнее всего неисправен. Проверить легко. Можно кратковременно замкнуть 3-й вывод D39 на землю (желательно через низкоомный резистор - 20 Ом подойдёт). Если полоса не исчезает, значит, микросхема D39 неисправна.

А регенерацию, да, надо проверять отдельно. Например, при помощи: https://www.cxemateka.ru/ftp/IRAMTEST.ZIP

То был дисковый вариант (TR-DOS), а вот кассетная версия:
https://www.cxemateka.ru/ftp/iRAMtest.tap

Поскольку iRAMtest работает в ОЗУ, то при проблемах с регенерацией памяти может происходить сброс программы во время теста. Что и будет показателем соответствующих проблем.

Вместо ИР16 можно зарубежный аналог поставить (есть на aliexpress): 74LS295 (555ИР16) или 74ALS295 (1533ИР16)