6502 Minimal Computer (พร้อม Arduino MEGA) ตอนที่ 3: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ตอนนี้ฉันได้เพิ่ม Octal Latch, ไฟ LED รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า 8 ดวงและอาร์เรย์ตัวต้านทาน 220 โอห์มลงในกระดานหลัก นอกจากนี้ยังมีจัมเปอร์ระหว่างพินและกราวด์ทั่วไปของอาร์เรย์ เพื่อให้สามารถปิดไฟ LED ได้ เกท 74HC00 NAND ถูกแทนที่ด้วยเกท 78LS08 และการเดินสายไปยังเกทก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ประตู AND หมายความว่า 6522 ตอนนี้อยู่ที่ $6000 แทนที่จะเป็น $E000

นอกจากนี้ยังมีพินสำหรับเชื่อมต่อนาฬิกาภายนอกเพื่อขับเคลื่อน 6502 ด้วยการเชื่อมต่อนี้ MEGA จึงไม่จำเป็นต้องให้สัญญาณนาฬิกา MEGA ยังคงตรวจสอบสิ่งที่เกิดขึ้นกับโปรเซสเซอร์เหมือนเมื่อก่อน

ฉันใช้สลัก 20 พิน 74HC373 เพราะฉันมีบางอย่าง สิ่งนี้ใช้ได้เมื่ออยู่บนเขียงหั่นขนม แต่ 74HC573 เข้ากันได้กับบัสและจะช่วยประหยัดการเดินสายได้มาก อาจพิจารณา UCN5801A ซึ่งเป็น IC 22 พินในวงจรด้วย แต่การเดินสายจะแตกต่างกันเล็กน้อย

ไฟ LED สีส้มเดี่ยวด้านบนเป็นไฟแสดงสถานะเปิด/ปิด และไฟสีแดงด้านล่างซ้ายจะระบุเวลาที่เขียน ส่วนหลังจะไม่มีนัยสำคัญหากบอร์ดทำงานด้วยความเร็วสูงกว่า

วงจรที่ดัดแปลงอยู่ด้านบน (ด้วย 74HC573)

ขั้นตอนที่ 1: โปรแกรมสาธิต

โปรแกรมสาธิตอย่างง่ายสองโปรแกรมรวมอยู่ในมอนิเตอร์ 6502 และโค้ดที่ถอดประกอบอยู่ที่นี่

โปรแกรมนี้โหลด 1 ลงในรีจิสเตอร์ 6502 A และเก็บไว้ในสลัก จากนั้นจะเพิ่ม 1 ลงในรีจิสเตอร์ A และเก็บไว้ในสลัก จากนั้นจะกระโดดกลับไปที่ $ 105 และกระบวนการนี้จะทำซ้ำตลอดไป

* = 1000

1000 A9 01 LDA #$01 1002 8D 00 41 STA $4100 1005 69 01 ADC #$01 1007 8D 00 41 STA $4100 100A 4C 05 10 JMP $1005 100D. END

โปรแกรมนี้ตั้งค่า DDR ของ 6522 พอร์ต B เป็นเอาต์พุตก่อน จากนั้นจะเก็บ $55 (B01010101) ไว้ในพอร์ตและสลัก จากนั้นรีจิสเตอร์ A จะหมุนไปทางขวา 1 ขั้น และตอนนี้ถือ $AA (B10101010) สิ่งนี้จะถูกเก็บไว้ในพอร์ต B และสลักอีกครั้ง โปรแกรมกระโดดกลับไปที่ $ 105 และดำเนินต่อไปตลอดกาล

* = 1000

1000 A9 FF LDA #$FF 1002 8D 02 60 STA $6002 1005 A9 55 LDA #$55 1007 38 SEC 1008 8D 00 60 STA $6000 100B 8D 00 41 STA $4100 100E 6A ROR A 100F 8D 00 60 STA $6000 1012 8D 00 41 STA $4100 1015 4C 05 10 JMP $1005 1018. END

สายตาที่เฉียบแหลมในหมู่คุณอาจสังเกตเห็นว่าไฟ LED สีแสดงรูปแบบที่แตกต่างจากสีเขียว เนื่องจากสายทั่วไปเชื่อมต่อกับ 5v บนสายสี และสายสามัญบนสายสีเขียวเชื่อมต่อกับกราวด์

เปลี่ยนรหัสบรรทัดนี้เป็น program2 หรือ program3

setDataPins(โปรแกรม3[ออฟเซ็ต]);

6502 Assembler and Disassembler เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการช่วยเข้ารหัสโปรแกรมของคุณ

ขั้นตอนที่ 2: การเพิ่ม EEPROM

สำหรับบอร์ด EEPROM ฉันใช้บอร์ดแบบสตริปขนาด 950 x 650 มม. และหมุดส่วนหัวตัวผู้ 19 มม. เพื่อให้บอร์ดสามารถเคลียร์อันที่อยู่ข้างใต้ได้ บอร์ดนี้เสียบเข้ากับบอร์ด 6502 ด้านล่าง EEPROM คือ ATMEL 28C256 ซึ่งมี 28 พินและมีหน่วยความจำ 32k x 8 บิต ซึ่งเพียงพอสำหรับโปรแกรมขนาดเล็กที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน

ฉันไม่ได้ทำแผนภาพวงจรสำหรับบอร์ดนี้ แต่มันค่อนข้างตรงไปตรงมาว่าเชื่อมต่อกับบอร์ด 6502 ด้านล่างอย่างไร ชิป EEPROM เหล่านี้ไม่เป็นมิตรกับบัส จึงต้องต่อเข้ากับหมุดแต่ละตัว ดังนั้น "สปาเก็ตตี้สีเขียวและสีขาว" ทั้งหมด ฉันได้แก้ไขปัญหาการเชื่อมโยงบนบอร์ดก่อนหน้านี้โดยการเดินสายข้อมูลเข้าด้วยกันที่ด้านล่างของบอร์ด

หมุดที่อยู่ 14 อันของ EEPROM เชื่อมต่อกับพินที่เหมาะสมทางด้านซ้าย (สายสีเขียว) และพิน I/O กับพินข้อมูลทางด้านขวา (สายสีขาว) พิน 27 (WE) เชื่อมต่อกับพิน 28 (5v), พิน 22 (OE) เชื่อมต่อกับกราวด์และพิน 20 (CE) เชื่อมต่อกับเกต NAND อินพุต 2 ของเกต NAND เชื่อมต่อกับ A15 บน กระดานหลัก ซึ่งหมายความว่าเมื่อพินนี้สูงขึ้น ประตู NAND จะให้สัญญาณต่ำไปยังพิน CE ของ EEPROM ซึ่งทำให้พินทำงาน ด้วยการตั้งค่านี้ หมายความว่า EEPROM สามารถอ่านได้โดย 6502 เท่านั้น

เนื่องจาก EEPROM อยู่ในอันดับสูงสุด 32k บนแผนที่หน่วยความจำ หมายความว่า $FFFC และ $FFFD สามารถเก็บที่อยู่เริ่มต้นสำหรับ 6502 ได้หลังจากที่รีเซ็ตแล้ว ด้วย 6522 ที่มีที่อยู่ระหว่าง $6000 ถึง $600F และสลักอยู่ที่ $4100 มันจึงหยุดความขัดแย้งของหน่วยความจำ

เวกเตอร์ NMI ($FFFA และ $FFFB) และเวกเตอร์ BRK / IRQ ($FFFE และ $FFFF) สามารถเขียนในลักษณะเดียวกันได้เช่นกัน

ขั้นตอนที่ 3: การเขียนโปรแกรม EEPROM

ในการจัดเก็บโปรแกรมบน EEPROM จำเป็นต้องมีโปรแกรมเมอร์ ฉันสร้างหนึ่งจากกระดานแถบ, Arduino Pro Mini, 74HC595 สองสามตัวและซ็อกเก็ต ZIF ในขั้นต้น โปรแกรมเมอร์ถูกสร้างขึ้นสำหรับ AT28C16 ซึ่งมีบรรทัดที่อยู่น้อยกว่า AT28C256 จึงต้องแก้ไข

แผนภาพวงจรแสดงวิธีการต่อสาย EEPROM ทั้งสองนี้ จากภาพไม่ชัดเจนว่าชิป 595 สองตัวคว่ำและไม่เป็นไปตามที่แสดงในแผนภาพ พิน 1 ถึง 7 จาก 595/1 เรียงตาม A1 ถึง A7 ของ EEPROM ไม่ว่าจะใช้อันไหน ประหยัด 7 สายเชื่อมต่อ ตอนนี้บอร์ดดูแน่นไปหน่อย และนั่นเป็นเพราะตอนแรกฉันใช้ซ็อกเก็ต DIL 24 พิน ซึ่งตอนนี้ถูกแทนที่ด้วยซ็อกเก็ต ZIF 28 พินที่ใหญ่กว่ามาก

รวมโปรแกรมที่ใช้งานได้กับบอร์ดของฉัน โปรแกรมจะทำงานร่วมกับ Arduino และ 595s ในวงจรดังที่แสดง ฉันเลือก 5v Pro Mini เพราะมันกะทัดรัดและราคาถูกพอที่จะทิ้งไว้ในการตั้งค่า

ขั้นตอนที่ 4: โปรแกรม EEPROM

มีสามโปรแกรมง่าย ๆ ในโปรแกรมเมอร์ EEPROM หากต้องการใช้ เพียงยกเลิกการใส่เครื่องหมายบรรทัดที่คุณต้องการใช้

// อ่านจากพอร์ต A ของ 6522

//ข้อมูลไบต์คงที่ = {0xA9, 0x00, 0x8D, 0x03, 0x60, 0xAD, 0x01, 0x60, 0x4C, 0x05, 0x90, 0x00};

โปรแกรมแสดงการถ่ายโอนข้อมูลหน่วยความจำเมื่อเสร็จสิ้น ส่วนหนึ่งของโปรแกรมด้านล่างช่วยให้คุณควบคุมสิ่งที่คุณต้องการเขียนหรือลบได้อย่างเต็มที่ ตั้งค่า $FFFC & $FFFD จากนั้นแสดงเนื้อหาของช่วงที่กำหนด เพียงยกเลิกการใส่ความคิดเห็นหรือแก้ไขพารามิเตอร์ตามที่คุณต้องการ ที่อยู่สามารถป้อนในรูปแบบทศนิยมได้

// ลบ EEPROM (422, 930, 0x41); // ใช้เพื่อลบ EEPROM ทั้งหมดหรือบางส่วน - start, end, byte

Serial.println ("การเขียนโปรแกรม EEPROM"); จำนวน = program_numeric_data(0x1000); เขียนEEPROM(0x7ffc, 0x00); // ตั้งค่า $FFFC สำหรับ 6502 writeEEPROM(0x7ffd, 0x90); // ตั้งค่า $FFFD สำหรับ 6502 //writeEEPROM(0x1000, 0xA9); // เขียนข้อมูล 1 ไบต์ Serial.println(" done"); โครงร่างสตริง = " เขียนแล้ว " + (สตริง) จำนวน + " ไบต์"; Serial.println (เค้าร่าง); Serial.println("กำลังอ่าน EEPROM"); เนื้อหาการพิมพ์ (0x0000, 0x112f); // ตั้งค่าช่วงเพื่อแสดง printContents(0x7ff0, 0x7fff); // อ่าน 16 ไบต์สุดท้ายบน EEPROM

ผลลัพธ์โดยย่อจากโปรแกรมอยู่ด้านบน

ขั้นตอนที่ 5: เรียกใช้ 6502 จาก EEPROM

ตอนนี้ EEPROM ที่ตั้งโปรแกรมไว้สามารถแทรกลงในบอร์ดของมันได้ และเจ้าหมูตัวนี้ก็กลับไปที่บอร์ด 6502 หลักซึ่ง piggy back อยู่บน MEGA ภาพถ่ายด้านข้างและด้านบนแสดงให้เห็นว่ามันเข้ากันได้อย่างไร

ตอนนี้ 6502 สามารถอ่านเวกเตอร์เริ่มต้นจาก $FFFC และ $FFFD (ซึ่งก็คือ $9000) แล้วข้ามไปที่โปรแกรมที่เก็บไว้ที่นั่น MEGA ยังคงให้สัญญาณนาฬิกาและจำเป็นต้องแก้ไขโปรแกรมเพื่อให้ส่งสัญญาณนาฬิกาและตรวจสอบ 6502 เท่านั้น โปรแกรมที่แก้ไขมีไว้เพื่อทำสิ่งนี้

รูปภาพที่กำลังทำงานแสดงว่าโปรแกรมนี้กำลังทำงานอยู่

9000 LDA #$00 A9 00

9002 STA $6003 8D 03 60 9005 LDA #$FF A9 FF 9007 STA $6002 8D 02 60 900A LDA $6001 AD 01 60 900D STA $6000 8D 00 60 9010 EOR #$FF 49 FF 9012 STA $4100 8D 00 41 9015 JMP $900A 4C 0A 90

สวิตช์ถูกเสียบเข้ากับพอร์ต A และโปรแกรมแสดงค่าที่อ่านอยู่บนพอร์ต B และ 74HC373 (ซึ่งถูกบดบังอยู่ในปัจจุบัน) สวิตช์เชื่อมต่อกับกราวด์และไฟ LED เชื่อมต่อกับ 5v EOR #$FF แก้ไขปัญหาของแลตช์และพอร์ต B ที่แสดงรูปแบบต่างๆ โดยการพลิกบิตก่อนที่จะเขียนไปยังแลตช์

ขั้นตอนที่ 6: สัญญาณเวลาภายนอก

หากใช้สัญญาณนาฬิกากับพินที่ด้านบนของบอร์ด ตอนนี้ 6502 สามารถทำงานแยกจาก MEGA ได้ แน่นอนว่ามันต้องการแหล่งพลังงานด้วย ฉันได้ทดลองกับนาฬิกาที่แตกต่างกันและเรียกใช้ 6502 ที่ 1MHz ด้วยคริสตัลออสซิลเลเตอร์ MEGA ไม่สามารถตามให้ทันด้วยความเร็วที่เร็วกว่า จึงต้องถอดออก

ฉันยังลองเอาท์พุตจากตัวจับเวลา 555 แต่ก็ใช้ไม่ได้ ฉันคิดว่ามันอาจจะเป็นเพราะมันไม่ใช่คลื่นสี่เหลี่ยม? เมื่อเชื่อมต่อกับเอาท์พุต CD4017 ตัวใดตัวหนึ่ง มันขับ 6502 ได้ ฉันติดตั้งหนึ่งในชุดอุปกรณ์ด้านบนเพื่อลองรับสัญญาณนาฬิกา

ฉันยังคงดูวิธีต่างๆ เพื่อรับสัญญาณนาฬิกา

ขั้นตอนที่ 7: บทสรุป

ฉันได้แสดงวิธีสร้างวงจรที่ซับซ้อน และรับ "คอมพิวเตอร์" ที่ง่ายมากเพื่อทำงานกับชิ้นส่วนจำนวนน้อยที่สุด จริงอยู่ คอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำอะไรได้มากในปัจจุบันหรือมีแนวโน้มว่าจะทำเช่นนั้นในอนาคต

ย้อนกลับไปในช่วงต้นยุค 80 กับ VIC20 ของฉัน ฉันเคยสงสัยในเครื่องจักรที่ยอดเยี่ยมและไม่มีความคิดแรกว่าจะเริ่มต้นประกอบเข้าด้วยกันได้อย่างไร เวลาผ่านไปอย่างรวดเร็วและมีเทคโนโลยี แต่ก็ยังดีที่จะกลับไปสู่พื้นฐานและภาคภูมิใจในสิ่งที่คุณสร้างขึ้นตั้งแต่เริ่มต้น

เพื่อพัฒนาคอมพิวเตอร์เครื่องนี้ต่อไป ฉันตั้งใจที่จะใส่ SRAM 2k ที่ $0000 ถึง $2047 และเพิ่มออสซิลเลเตอร์ 1 MHz อาจจะเพิ่มบางอย่างเช่น CD4040 (12-Stage Binary Ripple Counter / Divider) เพื่อให้ฉันสามารถแตะความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่แตกต่างกัน

อาจเพิ่มจอ LCD เพื่อให้แสดงผลข้อความมากกว่าแค่ไฟกะพริบ โปรแกรมเมอร์ EEPROM จะต้องได้รับการแก้ไขเพื่อจัดการกับโปรแกรมขนาดใหญ่ที่จำเป็นในการเรียกใช้จอ LCD

แม้ว่า MEGA จะไม่จำเป็นสำหรับการรัน 6502 แต่ก็ยังมีประโยชน์สำหรับการดีบักรหัสเครื่อง อย่างที่ใครๆ ก็รู้ รหัสเครื่องมีข้อบกพร่องอยู่เสมอ!