«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).

Незадача((( звуковой процессор не работает должным образом - генерирует только лишь сигналы баса. А самое основное - фон и шипение генератора помех не слышно(( Всё пропало((((( Опять(((

[b]Randomize_Usr[/b],что за вывод IOWR+A0 у вас на выходе из схемы звукового чипа??? Куда его подсоединять???

to Александр. Это входной сигнал для платы звукового сопроцессора. Если у вас Ленинград то то этот сигнал берется с DD14. 11выв. и перемычку на XP5 ставите между 2 и 3 выв. А если Вы сделали доработку eD5.1 то берете с выв.3 eD5.1. и перемычку на XP5 ставите между 1 и 2 выв. На элементах DD1.4 DD2.3 и DD3.2 собран бипер, На музыку никак влиять не должно при правильной сборке и исправных деталях.
Уточните, по какой схеме Вы собрали музыкалку?

У меня схема примерно та же, что и у вас. Я проектировал плату, отталкиваясь как от своей, так и от вашей схемы. Вообще, изначально, когда я не нашёл такого контакта - /IOWR+A0 на плате, я поступил по-другой, "похожей" схеме - взял сигналы A0, /IORQ, /WR. Сигналы A0 и /IORQ смешал через 2 диода, между которыми поставил резистор 1к на массу. Отсюда же(с середины) вывел провод и подпаял его вместе с проводом от /WR уже так, как у вас - на DD2.

И никаких перемычек, типа Ленинград/Композит, Abc/Acb! Только один-единственный выключатель деления частоты на 26 ногу.

to Алексей.
на DD29 отрезайте А13 от 20выв.
20выв соединяйте с общим проводом.
отрезайте 26выв. от +5в.
Соединяйте А13 к 26выв.
Записывайте sos48 в последнюю четверть 27512 или используйте прошивку автора 27512.bin
Все.

Константин, апгрейдил память до 256к + подключил YM2149F. После всех доработок получилось вот это







А между прочим именно Вы вдохновили меня на этот подвиг

Круто, очень круто!!!👍... свой Ленинград пока положил на полку, время появится надо будет дособрать). Я тут на счёт корпуса заморочился, пробую спроектировать модель для 3д принтера. Товарищи кто как делает корпус для новодела? А то обратил внимание у всех просто голые платки 🤔

iegova, отличная вышла поделка. Собрать клон Спектрума на макетке посложнее будет, чем апгрейдить классический вариант «Ленинграда». Это точно подвиг, не иначе! )

Роман, помню у меня, в своё время, основной рабочей лошадкой был клон на основе всё той же схемы Зонова в корпусе от БК-0010. А у товарища была поделка в самопальном корпусе из оргстекла. 3D-принтеров тогда ещё не было )

С наступающим всех! ;)

Роман, я свой засунул в довольно компактный корпус от тв приставки. А клавиатура у меня отдельная, пришлось кишки старой клавы вынимать, резать гетинакс, напаивать на него контакты и напильником их шлифовать.Потом приклеивать термоклеем и соединять по схеме. Кстати порты для синклер джойстиков встроил в саму клаву, можно юзать джои от сега мастер систем или атари.

С новым годом Народ!
Выжившие есть?
Вот накучерявил адаптер ps/2 клавиатуры.

и схема.
Прерывание.

Стандартные 40 кнопок работают отлично. Еще расширенные кнопки дописать надо и скриптовые, например Backspace на PS/2 клаве нажимаешь, а адаптер Caps Shift + 0 выдает итд.
Есть желающие покодить? А то времени маловато.

Randomize_Usr, это на микроконтроллере? Выглядит слишком сложно. И Вас с праздником!

156, через PAL-кодер Спектрум можно к любой плате видеозахвата подключить. Можно, конечно, найти и такое устройство, которое RGB или полноценный SCART-ввод поддерживает. Но такие устройства, как правило, стоят недешево и найти их в продаже сложно.

Здравствуйте! Вот запихнул всё в покупной корпус.


Проект PS/2 адаптера
Я расчитываю, что этот адаптер заработает на турбо Спектруме. Пока не могу это проверить. И если взять кристалл со свободным 8-ми битным портом то шифратор не понадобится. Для нетурбированного Спектрума подойдут микросхемы 555, 1533, 155 серии.
Для подключения к Ленинграду требуется:
15выв. DD37 отрезать от схемы и соединить его с +5в. или DD37 вовсе не устанавливать.
4выв. DD38 отрезать от схемы.
Почти все кнопки работают кроме курсора и F1-12. На курсорные кнопки планирую вывести кемпстон, на F планирую выводить Rand usr 15616, rand usr 15619, выбор дисководов A и B *"A:", *"B:" вобщем по мере возможности буду реализовывать.

Супер 👍)))

Всем доброго дня!
Прощу помощи в адаптации звукового сопроцессора для подключения к ХТ (isa 8 bit) ни где не могу найти адекватного описания. Даже CF/IDE нашел под синклера, но не звук.
И в довесок, всем кто хочет корпус оригинальный для свой сборки, прошу, обращайтесь тут ко мне или https://vk.com/club153092268 я вам помогу спроектировать и распечатать корпус, крепления и тд. Это не реклама, просто вижу что большинство уже перешло на уровень "в корпусе" и хотел бы помочь с этим.

Антон, такую плату реально изготовить в домашних условиях. 2 года назад я делал плату для Радио-86РК. Все микросхемы ставил в цанговые панельки. Каждый контакт панельки имеет ступеньку диаметром 1,3мм. Со стороны деталей припаивал ступеньку, со стороны дорожек - оставшийся вывод. Перемычки-переходы с одной стороны на другую - остатки "хвостов" от резисторов. Всё нормально паяется. Сначала сам пугался, теперь не боюсь.

Виталий, по поводу AY к PC почитайте тут:
http://zx-pk.ru/threads/22202-prikrutit-ym2149f-k-ibm-pc.html

Антон, для ЛУТа/фоторезиста плата Ленинграда сложновата. Тут надо очень хорошо потрудиться: не только микросхемы и резисторы с диодами нужно будет с двух сторон пропаивать, но ещё и переходные отверстия соединять, коих будет немало. Кстати, готовую плату Ленинграда достать не такая уж и проблема:
http://www.cxemateka.ru/ru/building_zx_spectrum_128k_clone_beta_disk_interface_ay_3_8910_ym2149f/p34

Константин, проглядел подробно. Ну по подключению через юсб или лпт полно, а нужно прямо в ISA 8 бит. Конечно уже думаю найти лпт иса 8 и скопировать чтобы на одной плате было. Но хочу именно настоящую карту спека сделать. И именно карту =)

156, коррекция дешифрации портов для версии платы LENINGRAD-2012 действительно не нужна.

А вот при доработке до 128к нужно ещё учитывать некоторую разницу в схемах оригинального Ленинграда и 2012-го:

D16-10 (Ленинград) = DD16-10 (2012) – перемычка J7 (A14_MUX)
D16-13 (Ленинград) = DD16-13 (2012) – перемычка J6 (A15_MUX)

D21-1...D28-1 (Ленинград) = DD21-1... DD28-1 (2012)

D3-2 (Ленинград) = DD3-13 (2012)

D17-13 (Ленинград) = DD17-13 (2012) – перемычка J8 (SCRSEL)

D9-8 (Ленинград) = DD9-8 (2012)

D10-13 (Ленинград) = DD46-4 (2012) – сигнал SEG00

Схема LENINGRAD-2012:
http://www.cxemateka.ru/ftp/LENINGRAD-2012.rar

Виталий, готового такого решения я не видел, но можно используя наработки, приведенные в вышеупомянутой теме изобрести что-то своё. Если у Вас получится такую плату изготовить, не забудьте поделиться с общественностью. Сейчас я как раз работаю над новой версией сайта, чтобы удобнее было схемы/файлы и т.п. тут у нас публиковать )

Обновил проект PS/2 адаптера.
Добавил несколько кнопок в том числе курсорные.
Добавил фотку с конфигурационными битами для ATmega328.
Скачать проект PS/2 адаптера

Решил восстановить и проапгрейдить свой клон Спектрума Электроника КР-05, закупаю компоненты.
Константин, заметил что в схеме да и на плате КР-05 отсутствуют подтягивающие к питанию резисторы на шине данных (D0-D7), хотел спросить нужно ли их впаивать? Там даже место для них не развели...

Обновил проект PS/2 адаптера. v1.0b.
Добавлены скрипты.
На клавишах F1,F2 - RANDOMIZE USR 15616 и 15619
На клавишах F5,F6 - *"A:" и *"B:" выбор дисковода.
Переход в E режим на клавише TAB.
Сброс контроллера на клавише Pause.
Скачать ZXKeyb_proj v1.0b.

Хотел еще спросить, кто-нибудь пробовал подключать эмулятор флоппи типа "Gotek" к спектруму? Устанавливал как-то такой на старый синтезатор Yamaha, вместо штатного дисковода. Так-то удобная штука, можно пользоваться тысячей дискет на одной флешке.

156, порт #7FFD схемы расширения памяти должен блокироваться при входе в TR-DOS (сигнал DOS 2012). Поэтому тут нужно использовать не IORQ2, а IORQ3 (D49-3).

Да, сигнал WE дорабатывается на запрет записи в область ПЗУ. Дело в том, что после доработки до 128к, при записи в область ПЗУ происходит запись в одну из 16 килобайтных страниц ОЗУ, что неправильно. В принципе большинство программ будут нормально работать без этой доработки, но не все...

Максим, без этих 8-ми резисторов на шине данных (15к к +5В), не все программы будут работать. А именно проблемы будут с некоторыми программами, использующими прерывание IM 2. Дело в том, что это прерывание при вычислении адреса запуска подпрограммы использует байт, считанный со свободной шины данных. При наличии резисторов – там будет #FF, при их отсутствии – неизвестно что, а это плохо )

По поводу эмулятора "Gotek":
http://zx-pk.ru/threads/25546-proshivka-gotek-floppy-disk-emulator-dlya-raboty-s-zx-spectrum.html

Константин, понял, спасибо за разъяснения и ссылку. Прошил свой "Gotek" последней прошивкой от Keir Fraser. Осталось реанимировать КР-05 и собрать BDI. Вы, как-то обещали дельную схему контроллера дисковода выложить...)))

Ура!!! Наконец-то заработал мой звуковой чип. Я обнаружил ошибку в схеме человека "Randomize_Usr" У него выход с делителя частоты сделан не с 9, а с 8 ноги триггера, соответственно на вход подавался противофазный частотный импульс. Я немного переделал схему, завёл выход с делителя частоты с 9-й ноги, а также убрал сборку биппера и завёл бипперный сигнал на микшер непосредственно с компьютера по той схеме, которую мне порекомендовал Константин - через конденсатор 0,1 мкФ и два сопротивления по 2,7кОм. Но ещё остались мелкие недочёты по звуку - некоторые сигналы, как бы так сказать, не совсем правильно звучат, то на полтона выше, то на полтона ниже. Сравнивал со звуком на эмуляторе. Что это может быть???

Проблему решил - в плате звукового чипа была микротрещина на шине данных, что приводило к отсутствию D7 на самом процессоре. В общем, скоро ждите очередное видео про мой спек ;)

Добрый день.
Нарисовал тут на досуге плату для Ленинграда-1. Хотелось бы услышать немного конструктивной критики, так как дело это для меня новое. Сам вижу что плата нарисована плоховато, но хотелось бы понять в чем основные косяки. Не могли бы знающие люди посмотреть и высказать свое аргументированное мнение на предмет того что там исправить, дополнить, улучшить?
Верхний и нижний слои платы в пдфках по ссылкам ниже:

https://1drv.ms/b/s!Ajs6ve4gx7Bfgf1bDkEwBSmheSEc3g
https://1drv.ms/b/s!Ajs6ve4gx7Bfgf1c1b13b4647mJTlA

Решил встроить клавиатуру в спек, по моему получилось не плохо.

Yuriy, видно, что плата отрисована с доработками. В частности явно просматривается наличие музыкального сопроцессора ) Для полноты картины не хватает принципиальной и монтажной схем. Ну, и чтобы плату можно было самостоятельно изготовить, нужны изображения только верхнего и нижнего слоев (без шелкографии и т.п.)

iegova, выглядит, как классика начала 90-х )