«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).

Александр (EJIEKTPuK95), вот на этой схеме показано, как устанавливать 27C512:
http://www.cxemateka.ru/v1/Other.png

Новое ПЗУ ставим вместо D29 (та панелька, что ближе к процессору). Для 27C128 просто отрезаем 20-й вывод от A13 и заземляем, а вывод 26 соединяем с выводом A13 процессора.

Блокировочные конденсаторы обычно ставят в пределах 47 нФ – 100 нФ (0,1 мкФ).

Спасибо за помощь. И ещё один вопросик-по кварцу. Можно в эту схему поставить на 14,3 МГц?? Или надо искать ровно на 14 МГц? Они просто очень редкие.

по кварцам посмостри пост от 4 марта

Константин привет! вот что то наладилось



это 3 стадии без проца и озу, с процем и с процем и озу, подскажи пожалуйста что дальше делать?

сменил D13 теперь такая картинка

вроде Неисчезающий чёрный прямоугольник плохой контакт в 1й панели пзу или неисправность пзу а у меня и подкинуть то нечего

Александр (EJIEKTPuK95), про установку разных кварцев можно почитать тут:
http://zxbyte.ru/leningrad_upgrade.htm#2

В принципе, можно и без всяких переделок поставить кварц на 14,3 МГц вместо 14-ти, но тогда нужно быть готовым к возможным проблемам с изображением. В большинстве случаев, заметных проблем возникнуть не должно.

Александр, судя по картинкам, проблемы с оперативной памятью. Тут было бы неплохо прогнать вот этот тест:
http://www.cxemateka.ru/v1/test48k_org.bin

Прошивка с этой программкой устанавливается вместо основного ПЗУ.

у меня стоит Т36РЕ1-040 тоесть мне нужно где то взять пзу перепрограммируемое,залить в него прошивку и вставить в спек? какой программатор нужен чтоб заливать? у меня есть для PIC и AVR но скорее всего не пойдут,мож есть схемка?я соберу и через какую прогу заливать?

Константин!
а как насчёт подключить переферийное оборудование?
например DMP 52

Александр, самый простой вариант, заменить ПЗУ на Flash память:
http://zx-pk.ru/threads/12141-zxkit-003-nabor-programmatorov-dlya-speccy2007.html?p=324586#post324586

Описание теста:
http://zx-pk.ru/threads/11486-faq-zheleznogo-razdela-(under-construction).html?p=397684#post397684

Andrey, если оборудование поддерживает интерфейс Centronics (LPT) или RS-232, то такую периферию можно будет подключить через ZX Lprint III:
http://speccy.info/ZX_Lprint

наладил! дело было не в памяти а в D19 сменил и надпись появилась,но какая то смазанная как будто резкости нет,отпаял транзисторы из скарта оставив только резисторы на 75ом и стало все четко! затем не грузились игры,на входе 4 ноги са3 сигнал был а с 9той нет сменил са3 и начали грузится игры!
В цвете,со звуком,с устойчивой картинкой вообщем супер!

только вот не пойму как установить конвертор tzx2wav открываю файл по ссылке,нажимаю ехе шник мелькает черный квадрат и ничего не происходит
http://www.worldofspectrum.org/utilities.html

Александр, поздравляю ;)

Я перевожу tap/tzx в wav этой утилитой:
http://www.worldofspectrum.org/pub/sinclair/tools/pc/tape2wav1.8.zip

Есть еще проигрыватель tap/tzx - "TeeZiX" для Андроид-устройств:
https://play.google.com/store/apps/details?id=dk.rift.tzxdroid

не понятно как ей пользоватся ?

Александр, tap/tzx файл просто мышкой перетаскивается в это окно, а wav-файл появится в папке с исходным файлом.

получилоссь! только при установке этих игр 5шт пробовал установить пишет ошибка 10:4 10:8 10:3 не пойму в чем проблема? пробовал с 2х ноутов грузить и все одно,а выт ь=быстрые на раз грузятся

Александр, если на плате установлен родной узел чтения с магнитофона, то сбои объяснимы.

Тут два варианта, либо доработать родную "читалку", как тут показано:
http://zx-pk.ru/threads/22542-skhema-chteniya-s-magnitofona-na-544sa3.html?p=665866&viewfull=1#post665866

Либо собрать новую, например, по схеме приведенной выше (на К554СА3).

собрал по схеме на к554са3 хотя у меня на ней и было собрано но другая схема маленько,не помогло
DIZZY 5». Русифицированная версия игры так и не грузится

Кстати Константин а что дает увеличение памяти с 48 до 128 ?

Уровень сигнала имеет значение, можно попробовать поиграть с громкостью входного сигнала.

Да, еще есть смысл проверить мультиметром напряжение на разных участках платы, везде напряжение должно быть не менее 5В. Также стоит обратить внимание на количество блокировочных конденсаторов на плате, если их недостаточно, то вот такие мелкие сбои будут присутствовать.

Если память увеличить до 128k, то можно будет значительно больше программ запускать. Например, версия игры «DIZZY 5» для 128k имеет расширенную графику и дополнительное музыкальное сопровождение (доступно при наличии музыкального сопроцессора).

у меня собран на микросхемах т34 и память и проц
возможно поменять память на ру7 или проще вторым этажом еще 8 микросхем ру 5 напаять? и нужна ли новая прошивка в этом случае?

Самый простой вариант ру5 на ру7 поменять, а лучше сразу на импортные аналоги (41256/41257 DRAM или MB81256/MB81257 DRAM). Это самый быстрый способ добиться стабильной работы 128k памяти.

С ру5-ми будет больше возни и наладка несколько сложнее.

а как на D4 подсоединить перемычки? посмотрел по схеме, 15, 14, 1 и 9 выводы соединяются вместе и подключаются к 8 выводу (масса). Но 10 вывод под самой микросхемой подключён к 9 выводу, т.е. тоже к массе. По схеме указано, что его нужно подключить к +5 вольтам, а в видео видно, что вы его припаяли на 16 вывод микросхемы. Его надо отсоединять от платы или нет?

Я смотрел на 2-й вариант схемы. На первом варианте 10 вывод подключается всё-таки к массе, но 1 вывод используется для питания.

Александр, смысл всех этих манипуляций с D4, получить стандартную частоту строк в 15,625 КГц. Если есть чем частоту померить, снимать показания надо с 8-го вывода D40.

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).

На разных схемах по-разному эти выводы заведены, т.к. просто схемы составлены под разные кварцы. На моей плате установлен кварц в 14000 КГц. Так вот, если просто соединить выводы D4, по этой схеме http://www.cxemateka.ru/v1/Other.png, но без конденсатора 200 пФ, то частота строк будет примерно 16,200 КГц, с конденсатором же выходит около 15,625 КГц, как и должно быть.

Вот ещё немного теории из книжки «Ленинград-1 наладка и ремонт»:





И вот сама книжка:



Там есть некоторые ошибки и неточности, но в целом книжка дельная. Я по ней когда-то «Ленинград» изучал ;)

Я просто хочу подключить его к своему монитору - благо vga вход на нём имеется. Нашёл ещё, где строчный и кадровый синхроимпульсы смешиваются - в микросхеме D11 - они поступают на 12 и 13 выводы. Я взял свой vga-разъём, запаял в него выходы "rgb" с компа и с ног D11 взял строчный и кадровый синхроимпульсы. Подключаю и включаю - "квадрат Малевича" и больше ничего! Ни бордюра, ни вертикальных полос, ничего(

В любом случае, если не получится, Pal-кодер я всегда спаять успею-у меня парочка неисправных "sega mega drive" завалялась ;)

Ещё одна проблема - нет кадрового синхроимпулься на 6 ноге D40. Возможно, не работает микросхема D6.

А какая схема читалки с плёнки лучше та что в статье или на ЛН2 ?

Александр, напрямую никак не получится Спектрум к VGA монитору подключить. Тут нужно что-то вроде этого: http://www.zxkit.ru/katalog-1/zxkit-001

А вот PAL-кодер от Сеги отлично подойдет. Сам когда-то успешно так подключал ;)

Может и D6, а может и нет. Надо проверять что там на входах и выводах этого счетчика.

Toboe, практика показывает, что оба варианта "читалки" со своей задачей нормально справляются (при правильной сборке, разумеется).

Спаял pal-кодер. http://i9.pixs.ru/storage/0/5/0/IMG2017031_2979120_25541050.jpg
Подключил к компу через плату видеозахвата.
При включении выдаёт вот такую вот "шляпу":
http://i9.pixs.ru/storage/1/0/1/IMG2017031_3662748_25541101.jpg

Тут одно из двух. Либо что-то не так с PAL-кодером, либо отсутствует синхронизация видеосигнала. Надо проверить наличие синхроимпульса на выводе 6 D11, наличие сигнала на выходе 11 D11, и еще раз проверить состояние кадрового и строчного сигналов – выводы 12 и 13 D11.

Собрал я значит себе тоже ленинградик, плату нашёл уже современную, модифицированную. Но там по мелочи как я понял она больше всего похожа на схему в этой статье (та что с зарубежными обозначениями микросхем). Ну и естественно она сразу не заработала (у меня всегда так =_=") На экране бегущие широкие чёрные полосы, как я понял нет сигнала КС. В блоке его формирования чёрт ногу сломит. В наличии нет осциллографа только мультик с частотомером до 20КГц. Непропаев вроде нету. Куда копать ХЗ.

Toboe, после сборки, хорошая тактика проверить сначала наличие питания на всех микросхемах – просто прозвонить по соотв. выводам. У логики DIP14: 7 - земля, 14 - +5В; DIP16: 8 - земля, 16 - +5В; DIP20: 10 - земля, 20 - +5В. У микросхем памяти: 8 - +5В, 16 – земля. Если всё запитано правильно, нужно проверить, не греются ли какие-нибудь микросхемы сильнее обычного. Если какой-то выход микросхем логики закорочен на питание, такие микросхемы будут очень сильно греться. И визуальный осмотр пайки тоже стоит тщательно провести. Я смотрю плату на просвет, используя яркую лампу. Так быстро можно устранить КЗ и прочие мелкие недочеты пайки.

Почти сделал. Надо было pal-кодер отрегулировать. Бордюр нормальный, серый и "матрас". Но матрас слишком яркий, на нём видны квадратики, бегущие вверх. И ещё он может не сразу появиться или вообще исчезает, оставив только серый фон бордюра. А когда выключаешь и включаешь, вообще матраса нету, только бордюр.

А вот так матрас выглядит, если он появляется:
http://i11.pixs.ru/storage/3/0/7/IMG2017031_4313699_25559307.jpg
Ещё, если нажимать сброс, квадратики, или вообще весь матрас могут быть фиолетовыми а также изображение сразу после опускания кнопки немного дергается, как будто нет синхроимпульса в начале.

Да питания я в первую очередь проверил, всё приходит. Микросхемы все холодные, ну только про чуть тёплый, и мультиплексоры входов. Но перегрева нет. КЗ тоже не обнаружил. Придется на работу тащить, без осциллографа тут не разобраться.
https://s8.hostingkartinok.com/uploads/images/2017/03/3bd6b8e373b67355be42c587d44aae55.jpg

Решил проблему. Было КЗ между 7 выводом и дорожкой, идущей к 1 выводу микросхемы D7 (561ие10). Теперь "матрас" отображается стабильно, но изображение медленно идёт вверх, как бы намекая на слишком большой или слишком маленький кадровый синхроимпульс.

Товарищи, скоро я к вам присоединюсь, моя платка Ленинграда уже на подходе)))

Доработал видеовыход по вот этой схеме (2 вариант):http://zxbyte.ru/leningrad_video_out.htm Результат-на видео:https://youtu.be/-gdUXP5uVJo

Уже всю плату изтыкал осциллографом. Сей час кручусь во круг триггера D8. Не понятна схема его подключения, по идее это обычный D-триггер с двумя асинхронными входами R и S. Но тогда его состояние будет изменяться от С и D входов только тогда когда на R и S будут одновременно "1", вход R притянут к +5, но S висит в воздухе, как он вообще работает. Как я понял он тут подключен как Т триггер, и должен менять состояние входов по спадающему фронту на С входе. У меня на С вход приходит "1" =, на входах D12.C приходят импульсы в одной фазе и немного разной длительности. На выходе D40.B (KS) висит "1" на входах 4,5 импульсы, на 3 "0". Есть вообще описание работы всей этой системы формирования частотной сетки?
https://s8.hostingkartinok.com/uploads/images/2017/03/900cef43d8de1c16b74371f7858c4756.jpg

Ещё у меня процессор сильно греется. Возможно, работает на "последнем издыхании". Буду менять. И когда вставляю ОЗУ в несколько панелек, происходит срыв кадровой и изображение сжимается вдвое и начинает дергаться.