«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).

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.

2Roman. Фото можно загрузить на fastpic.ru (или подобный хостинг), а затем вставить одну из предложенных ссылок в сообщение.

Да я и от лабораторного блока питания запитывал, там ровно 5в, но этого как видимо недостаточно. Да я понял что всего-лишь амплитуды тактового сигнала не хватает.