«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).

GoodBoy, я Алексея последний раз именно на царицынском радиорынке и видел, году эдак в 99-м. У меня есть контакты кое-кого из FFC, как-нибудь пообщаюсь, может у кого и актуальные контакты Алексея есть.

Роман, нужно видеосигнал «Ленинграда» приводить к стандарту. Во-первых, частота строк должна быть близка к 15,625 КГц, об этом тут:
http://www.cxemateka.ru/ru/building_zx_spectrum_128k_clone_beta_disk_interface_ay_3_8910_ym2149f/p95

Во-вторых, возможно придется ввести привязку к уровню черного. Как привязку ввести, подробно рассказано тут:
http://zxbyte.ru/leningrad_video_out.htm

Александр. Ух ты! Интересная плата ) Что это не знаю, но можно попробовать считать, что там в ПЗУ записано. На некоторых клонах были свои оригинальные прошивки, возможно в ней и будет ответ на вопрос "что это?" )

К сожалению не на чем прочитать пзу !?
еще буду оживлять компаньона

еще есть такая плата,что если из нее вырезать память, там на ру6 ,и подпаять проводами,так сказать для увеличения памяти,может получится?

Всё пропало((( Кадровый генератор накрылся. Я уже всё менял - и счётчик D6, и триггер D8, и входные микросхемы D12 и D13, и выходные D40 и D11 - ничего не работает((( На 8 ноге триггера D8 я обнаружил вместо импульсов низкий уровень сигнала. Через тестер звонится на массу с сопротивлением где-то 40 Ом. Странный ещё эффект при этом - звонится при включённом компе, т.е. если выключить питание, то сопротивление снова становится нормальным, что говорит о том, что триггер рабочий и проблема со входами. Но на входах я всё поменял и где эта проблема, я знать не знаю(((

Александр. На 13 и 1 выводах D8 лог. "1" присутствует? Что с сигналом /БС (/BS 5 вывод D8)? На 12 выводах счетчиков D3, D4 и 6 выводе триггера D2 импульсы есть?

На 13 и 1 "единица" есть, сигнал БС идёт, где-то в районе 15,5-15,6 кГц. А вот на 12 выводах вместо импульсов постоянное напряжение 4,2 вольта. На 6 ноге триггера D2 - напряжение 1,6 вольт. И тоже импульсов нет.

Чем частоту мерили? На D2 7 МГц должно быть. На 12 выводах импульсы будут кратковременные, при условии работоспособности задающей тактовой цепочки.

Проверьте заодно и счётчики D5 и D6 на выводах 3,2,6,7.

На выводах 3,2,6,7 нет ничего. А про частоту 7 МГц я первый раз слышу. Да и у меня проверить такую высокую частоту пока нечем. Уже вторую неделю жду частотомер на 50 МГц с Али.

Проверяем живы ли счётчики D5, D6. На 5 выводе D5 должен быть сигнал БС 15,6 кГц. На 11 выводе лог. "1". На 4 выводе "висящая" лог. "1". И само собой питание на 8 и 16 выводах.

Всё есть. На 5 вывод подаётся сигнал БС, на 11 выводе есть логическая единица напряжением 4,2 вольта, на 4 выводе есть тоже напряжение, которое колеблется в районе от 2,3 до 2,5 вольт. Питание присутствует.

В таком случае счётчик D5 не рабочий. При наличии всех перечисленных сигналов на его выводах на выходах 3,2,6,7 должны быть импульсы. Можно подтянуть через резистор на 4 вывод +5В и если ничего не изменится, то счётчик однозначно под замену.

На 14 выводе 0?

Нет.

Должен быть 0 проверяйте, почему нет контакта с GND.

Запаяю напрямую через провод, если нет контакта!
Проверять не стоит, плата уж больно "убитая"))

Ну и дела... Только что проверил, оказывается, что не только на 14 нет массы, но и на 15 и даже на 10 выводах, т.е. масса вообще не подаётся на нужные входы микросхемы, несмотря на то, что на 8 выводе она есть.

Один вопрос - КАК ЭТО НАЗЫВАЕТСЯ???!!!!

Ндаа Александр ... у меня тоже запуск в тупике, ищу осциллограф)

Во втором варианте схемы с сайта zxbyte ошибка на этом участке схемы. Выводы 11 D5 и D6 соединены с 12 и 8 выводами триггера D8, а должно быть как в схеме вариант 1 к 11 выводу D8.

Всем привет! Скажите пожалуйста, как все таки делать настройку D4 для кварца 14 МГц , как в брошюрке по наладке "H-1;15. L-10;9;14." Или же как писал Константин..."Я выводы 1,9,10,15 счетчика D4 не запаивал в плату, а просто укоротил их, соединив затем проводами – 1,9,15 к земле, а вывод 10 к +5В (на 16-й ноге D4 как раз питание"

Здравствуйте! Настройку необходимо делать с частотомером или осциллографом. Смысл всех манипуляций добиться частоты 15625 Гц для сигнала БС (/BS). Теоретически по схеме получаем следующее:
1) на 6 выводе D2 (5 вывод D3), выполняющего роль делителя на 2 - 7 МГц (14/2 = 7);
2) на выводах счётчика D3: 3-ем 3,5 МГц (7/2 = 3,5), 2-ом 1,75 МГц (7/4 = 1,75), 6-ом 875 кГц (7/8 = 0,875), 7-ом 437,5 кГц (7/16 = 0,4375);
3) на 5 выводе триггера D8 (делитель на 2) формируется сигнал BS, соответственно на его тактовый вход 3, должен приходить сигнал с удвоенной частотой 31250 Гц (15625*2 = 31250);
4) таким образом счётчик D4 должен давать коэффициент пересчёта 14 (437,5/31,25 = 14), для чего необходимо сделать предварительную загрузку числа 2, что для двоичного счётчика будет соответствовать коэффициенту 14 (16-2 = 14).
Всё так гладко в теории. В реальности частота кварца и стабильность частоты тактового генератора могут отличаться от расчётных, поэтому необходима калибровка. Без измерений гадание на кофейной гуще.
Единственное, что можно попробовать сделать без приборов добавить ёмкости на выводы 12 D4 и 11 D6, как написано в брошюрке по наладке и приводится на схемах у Константина http://www.cxemateka.ru/v1/Other.png. Схема включения D4 по умолчанию, как для кварца 14 МГц.

Честно говоря, я бы попробовал стабилизировать частоту следующим образом:
1) D4 включить как по схеме для кварца 14 МГц;
2) отключить 5 вывод D14 от D8 и подключить к нему GND.
Если кому не сложно проверьте.

Вообщем наверное на месяц отложил Ленинград, на Алике заказал осциллограф) буду ждать!

Всё! Плата распаяна. Надоело мне целый месяц сидеть и ремонтировать его. Заказал на meshok.net конструктор Ленинград48 за 2100р. Там и плата, и детали новые.

Александр привет! Платку наверное из Хабаровска заказал? Ели да, то как приедет пожалуйста сфоткай плату с двух сторон, а то я там же заказывал недособранный Ленинград, и теперь разбираюсь... где дорожки порезаны...

http://www.picshare.ru/uploads/170419/r4o4XB2VEB.jpg
И ещё: http://www.picshare.ru/uploads/170419/r4o4XB2VEB.jpg
Как ни странно, улучшения есть, но их мало((. 10-я нога D4 подключена к +5В, но 1-я нога тоже подключена к +5В, вместо массы. Нет заявленных мест под установку сопротивления и конденсатора на ИР9 и дополнительного сопротивления между 3 и 4 ногой D1. Зачем-то на монтажное поле ещё поставили место для другой читалки - 561ЛН2. Ну, а в целом, плата добротная, и слишком уж серьёзных недостатков не обнаружено.

Спасибо за фото, вижу что моя отличается. Ждем первых комментариев по запуску)

А вот и запуск - после полтора месяца ожидания:
https://youtu.be/wqgg_pqSVi0

Поздравляю! вот думаю может и у меня проблема с напряжением... на микросхемах 5,05 вольта, и ничего не показывает) а дорожку 1 D4 резал от +5в.? Еще вопрос а если с точки V и GND(-5В) кинуть на вход AV может показать картинку?

Да, резал и кидал на массу, как по схеме Константина. Насчёт точки V - проверял, только вместо 5 вольт подавал массу- ничего нет.

Александр, слушай, у меня с-1-й D4 запитывается транзисторная сборка, +5в идет на коллектор. Я тоже резал 1 дорожку от +5, и резал от коллектора. Отдельно +5 вешалка на транзисторную сборку. А у тебя как? Может фото обратной стороны сделаешь?заранее спасибо!

Собрал схему читалки на 561лн2 - плохо работает - постоянно на загрузке вылетает и пишет про ошибку, причём вылетает в разное время - может и 5 секунд, а может и 2 минуты погрузить нормально.

Насчёт фото задней стороны -
А вот что насчёт читалки - собрал по схеме Константина на 554са3 - такая же фигня с загрузкой:

Да, ещё - у меня очень много рабочих микросхем памяти ру5 оказалось, большинство из них с буквой "Д". Тут уже обсуждался вопрос напайки вторым этажом для расширения памяти вместо установки оригинальных ру7. Как мне это сделать?

Если чтение с магнитофона, то берём отвёртку и подстраиваем головку магнитофона на отчётливый (наиболее громкий) звук при воспроизведении кассеты с загружаемой программой.

Я использую андроид-смартфон с программой "teezix".
Громкость и так на максимуме. Мне кажется, что дело не в громкости.

УРААА!!! Заработало. Вместо программы teezix использовал другую - тоже рекомендованную Константином - tzx2wav. Сконвертировал файл, перенёс на смартфон и запустил через плеер. Сразу стали видны изменения по красно-бирюзовым полосам на бордюре сначала - они, вместо того, чтобы медленно идти вниз, уверенным быстрым ходом шли вверх и стали немного тоньше, чем в предыдущий раз.
Остальные подробности на видео, которое я скоро выложу.

Ностальгия... в своё время был у меня компьютер ZX правда русской сборки на микросхеме КА1515ХМ1216, грузились игрушки с кассетного магнитофона, потом мне приятель подарил плату BETA 2+ для подключения дисковода (на этой плате уже был и контроллер на КР1818ВГ93 и музыкальный сопроцессор YM2149F, но на то время с паяльником я только начинал знакомство и мне эту плату на Воронежском "труде" за денежку припаяли к плате компьютера. а дальше мои пробы поместить пару этих плат в какой нибуть корпус, отделив клавиатуру УВЕНЧАЛИСЬ тем что я все это уронил и платы успешно оторвались друг от друга.... комп был заброшен а через несколько лет я обнаружил эти пару плат совсем раздербанеными, кто то пооткусил все КМ с платы компа (точнее этого кого то то я знаю, но не о том).... есть ли возможность с вашей помощью попытаться реанимировать этот комп, как первый комп детства. (кстати подскажите как вставить картинки я сфоткал эти платы...

Да ну нафиг! У мя таже проблема с напряжением, по этому процессор и не запускался. Пара проводов и резистор всё заработало, появились долгожданные вертикальные полоки, а я уже думал проц нерабочий. Так и знал, что ну нельзя просто так без перемычек запустить Ленинград! Надо написать автору модифицированной платы, пусть дорабатывает, а то он утверждал что никаких перемычек ставить не надо.

У вас, наверное, тоже стандартный ATX блок питания, да? Они выдают не такое стабильное, как кажется, на первый взгляд, напряжение. Я у себя мерял, перед установкой модификации, выдаёт примерно 4,8-4,9 вольт. А про модификацию было написано, что для процессора требуется минимум 5,2 вольта.

Но там дело не с питанием процессора, а с мощностью сигнала тактовой частоты - из-за низкого напряжения он слишком слабый и процессор его "не видит", поэтому и не запускается.