«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).

> вместо синкклер ресёч просто чёрная полоса

scp_cpm, в этом случае рекомендуется тест с заполнением экрана прогнать, картина будет более наглядной:
http://www.cxemateka.ru/v1/test48k_org.bin

> Имеет ли смысл ставить AY без расширения памяти до 128/256?

Дмитрий, в принципе да, но программ с поддержкой AY для Спектрума 48К не очень много.

> НУЖНО ЛИ КАК-ЛИБО ПОДПАИВАТЬ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ОТВЕРСТИЯ (МЕЖДУ СЛОЯМИ)

Владимир, если плата хорошего качества, то нет.

Что же касается клавиатуры, то самодельный вариант достаточно просто можно сделать (либо ЛУТом, либо соединив кнопки проводками на макетке). Но речь тут именно о 40-ка кнопочной версии клавиатуры. Расширенную клавиатуру довольно сложно сделать самостоятельно.

> Б) что это за деталь

Разъем.

> В ) куда идут столбцы и колонки внизу и слева

Там нет соединений, просто схематически обозначены ряды и колонки.

> можно ли миксовать микросхемы серии 555 и 1533?

Можно.

> Только когда сделал по этой схеме https://www.avray.ru/ru/zx-spectrum-256k-upgrade/ все сразу заработало!
> Проходит все тесты и игры. Не пойму почему, но в этой схеме сигнал A8 взят с микросхемы Кп11. Может у Вас есть идея почему так?

Дмитрий, вообще, по приведенной схеме MA8 должен браться с КП12. Ну а в целом, логика схем расширения схожая. Главное собрать правильно и из исправных деталей.

Анатолий, по поводу частоты строк:
https://www.cxemateka.ru/ru/building_zx_spectrum_128k_clone_beta_disk_interface_ay_3_8910_ym2149f/p95

1N4148, для начала рекомендуется добиться устойчивого "матраса" при включении без ПЗУ.

Андрей, похоже, что где-то обрыв либо замыкание в районе видеоконтроллера (D30, D31, D36, D33, D35). Если что-то где-то перемкнуло, то одна или несколько микросхем будут греться сильнее обычного. Обрыв или непропай в районе видеоконтроллера легко обнаружить, прикоснувшись пальцем к проблемной области при включенном ПК - в случае обрыва на экране появятся хорошо различимые помехи.

И лучше не использовать CMOS процессор. Заставить такой процессор нормально работать с «Ленинградом» можно, но наладку производить лучше с обычным заведомо исправным процессором. Старенький Z80 не дефицит. Достать не сложно. Есть и в некоторых онлайн-магазинах и на Авито. Правда, я как-то на Али заказал было партию обычных Z80, а прислали CMOS )

Константин, спасибо!

Здравствуйте! Подскажите пожалуйста схему контроллера дисковода (который вы использовали или же другой нормальный), или же его гербер файл (рисунок платы). Я попробовал развести вот эту вот схему, но потратив много времени на это я не добился успеха. То-ли программка () не правильно работает, то-ли сема не правильно составлена, то-ли я такой, а поэтому прошУ помочь мНе в этом! И ещё, КаКоЙ разъём стоит на СПЕКТРУМЕ, я понимаю что СНО или же СНП, но какой? ЗАРАНЕЕ СПАСИБО ЗА ОТВЕТ!

вот эту вот схему https://zxbyte.ru/bdi_c48_for_zx.htm

Цитата "Автор: Дмитрий
Здравствуйте Константин! Как я не бился с Вашей схемой расширения, ничего не получилось.Только когда сделал по этой схеме https://www.avray.ru/ru/zx-spectrum-256k-upgrade/ все сразу заработало! Проходит все тесты и игры. Не пойму почему, но в этой схеме сигнал A8 взят с микросхемы Кп11.Может у Вас есть идея почему так?"
Дмитрий, здравствуйте!Подскажите пожалуйста, как именно вы подключали плату расширения памяти. Если с сигналами A14 A15 H1 все более менее понятно, то сигнал переключения экранов SCR не понятьно откуда брать и куда подключать???

здравствуйте Константин, ремонтирую свой меджик 06, изображения нет, точнее есть, но кракозябры. Подключил я его через переходник на тюльпаны, на зелёный цветовой канал)типичной распайки ленинградоподобных(, сначало без проца изображение было чб, матрас ,но, с искажениями, потом цвет! обрадовался я, но не тут то и было:(
стал думать на озу, в наличии было только три ру 5-ых, стал я их наставлять вторым этажом по очереди и кракозябры менялись, проц я тогда уже подключил, биппер, если я не ошибаюсь однополярный кстати заработал всего лищшь один раз. Можно ли пробовать подключать заведомо исправный проц? все изображения я вам на вк отправил, там и видео есть:) заранее спасибо за помощшь(и за ответы тоже)

Владимир, прежде чем исправный процессор в сбойную плату поставить, надо проверить, нет ли где кз на землю или +5В по выводам процессора. Ну и не должно быть превышения по питанию.

Андрей, если Test v4.30 не определяет AY, то там, скорее всего, проблема с чтением значений из портов музыкалки. Вот тут есть примеры кода для проверки наличия AY:
https://zx-pk.ru/threads/9302-mozhno-li-programmno-opredelit-nalichie-ay.html

Добрый день! Собрал ZX Spectrum Ленинград 2. Изначально ставил в плату ОЗУ 41256-08. Естественно, все первые выводы обьединил и соединил с общим проводом(минусом) Плата запустилась нормально и все тесты ОЗУ проходила без проблем. Затем было сделано расширение памяти до 256 кбт по стандарту Скорпион 256. После расширения компьютер включается, появляется меню выбора 48к или 128к или TR-Dos. Можно войти в любую систему(кроме TR-Dos - не подключен контроллер дисковода) В режиме 48кБт можно загрузить и поиграть в простенький тетрис. Проблема в том , что более тяжелые игрушки не грузятся, и вылетают с ошибками. Если запустить тест ОЗУ в режиме 128 кБт то тест завершается ошибкой по адресу 8000 записано -11011011, считано 10110110. Но в тоже время, в режиме 48кБт тест опять проходит без ошибок. Что посоветуете в данной ситуации?

Константин, подскажите пожалуйста, в чем преимущества использования в Ленинграде-2012 4х счётчиков 555ие17 по сравнению со старым вариантом на 4х счётчиках 555ие7 в Ленинграде-1/2? Вторые достать гораздо проще.
И ещё: в 2012м допускается замена всех 555ие17 (синхронный реверсивный счетчик) на 555ие18 (4-разрядный двоичный синхронный счетчик) с заменой DD41 555ЛЛ1 на 555ЛА3. Это единственная манипуляция с другими элементами схемы?

Нашел информацию о преимуществах использования 555ие17 вместо 555ие7: https://zx-pk.ru/threads/17338-leningrad-2012.html?p=516418&viewfull=1#post516418
Оказывается с ними не нужно подбирать ёмкости (какие?)

Нашел интересный вариант самодельного тестера микросхем логики на базе Arduino Mega2560 + TFT дисплей-шилд 320*240 ILI9341 с тач-скрином и хранением базы микросхем на microSD карточке: https://vk.com/@gvm_soft-tester-mikroshem-na-arduino-mega-s-sensornym-ekranom

Как по мне, проект более продвинутый и проще в повторении чем более ранний вариант тестера микросхем мелкой логики на ATmega8515 с форума zx-pk.ru

npi/iBeTCTByю! Хочу поделиться малёханькими успехами в своём магике:) Пока не в ленинграде, сверл и времени запастись не могу:( Дак вот, бордюр ровный, насколько это возможно (извиняюсь за качество, выводил по TV, на стареньком сапфире, пока что единственный что может адекватно графику отобразить). Фотки прилагаю:

,
Также работают инвертор иперезагрузка (ну естественно), асцилографа нет, но есть мультиметр с измерением do 20 kHz (MASTECH ms8222h). Можно ли как-то бмк починить? Или дело не в ней?

приветствую! изменения: инвертор перестал работать, шахматное или белое поле (ингода с глюками) (а с процессором вообще чёрный экран). Один раз заработал, была даже надпись магик компьютер

Константин Айги, пропаял, но результат не сильный, просто ровные вертикальные полосы. Подскажите: матрас везде одинаковый, или же может отличаться?

Везде одинаковый.

Александр, для начала надо проверить, корректно ли работает порт #7FFD, например, так:
1. заходим в BASIC 128К, даем команду USR 0
2. попадаем в BASIC 48K с поддержкой порта #7FFD
3. даем команду: OUT 32765,24 (включение второго экрана)

Если все правильно, основное поле экрана станет чёрным, но при этом компьютер будет реагировать на команды (выход по ресету).

Sergey, в классических версиях «Ленинграда» со счетчиками ИЕ7, действительно, нужно в некоторых случаях подгонять частоты при помощи дополнительных емкостей. Эти доработки есть на этой схеме: https://www.cxemateka.ru/v1/Other.png (нормализация строчной развертки, стабилизация кадровой развертки).

Роман, это коррекция дешифрации портов ввода-вывода. Без этой доработки, при входе в меню 128К будут слышны щелчки в динамике, и в некоторых моментах будет мелькание бордюра. Подобные же эффекты будут наблюдаться в некоторых играх, например, в игре Sabre Wulf. Если этого не наблюдается, значит, на плате уже есть подобная доработка.

IREK001 при «матрасе» на шине данных чередуются следующие последовательности:
00000000 (#00)
00111001 (#39)

На D0 будут прямоугольные импульсы, D1 - смешанный сигнал (пила, прямоугольник), D2 - пила, D3/D4/D5 - прямой угол, D6/D7 - пила.

Владимир Журавлёв, картинки вставлены неверно, соотв. посмотреть не могу. Чтобы фото сюда вставить, его нужно сначала на какой-нибудь файловый хостинг закинуть. Ну, а «матрас», да, как правило, везде одинаковый. Но есть Спектрумы, где он не будет корректно отображаться из-за нестабильной шины данных. Это как раз касается некоторых схем на БМК.

извиняюсь, думал у меня только не отображается (бывает такое, инет слабый) щяс перезакину. Если что обе картинки в профиле, одна успешно ( и ед. раз стартанувшая система а точнее подтверждающая надпись), а вот уже другая фотка сейчас, сверху если что просто телек искажает, а справа спетрумовские уже артефакты

короче фотки не постятся, уж не знаю почему

и да, забыл добавить: с этим бордюром комп и стартанул!

Кажется тут картинку не закрепить.
Сигнал без ПЗУ:
На ШД все как написал Константин.
на А0, А1, А3, А10 как ступенька, может ли это влиять на работу?
А также на CAS прямоугольник с частотой 2.36МГц, там же должно быть 3.5?
Ещё на SCR "иголки" с частотой 318кГц.
CLK (RAS) в порядке 3.5МГц.
На тестовом ПЗУ цвет бордюра не меняется в видеополе мусор.

https://zx-pk.ru/threads/32922-delta-s-48k-(52-mikroskhem).html?p=1207057#post1207057