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RC2014 Version von Stephen Cousins (SC108, SC110, SC116)

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SC108 front

Stephen C. Cousins hat etwas überarbeitete und erweiterte RC2014 Module designed, welche es auf Tindie als Bausätze oder als reine Platine zu kaufen gibt.  Cousins betreibt auch eine eigene Webseite mit sehr detaillierten Informationen, inclusive bebilderter Aufbauanleitungen.

Die Module von Cousins haben bereits einen erweiterten Systembus (2x39 Pins im Gegensatz zu 1x39 bei der originalen Version), und sind etwas höher integriert (z.B. CPU, RAM und ROM auf einer Platine).

Hier eine Übersicht:

RC2014 nach Stephen C Cousins (Small Computer, SC)

Die ersten drei Platinen (SC108, SC110 und SC116) formen ein sehr schlankes, aber doch komplettes System, um mit dem Small Computer Monitor und Basic einzusteigen. Neben der Z80 CPU, sind RAM, ROM und zwei serielle Schnittstellen (nebst einem CTC) vorhanden. Über die serielle Schnittstelle erfolgt der Kontakt zum PC (bzw. MAC in meinem Fall) über ein Terminal-Programm.

SC110 testing
SC110 testing

In einem zweiten Schritt wird das System dann noch um ein Digital I/O Modul (SC129) und ein Breakout Board (SC115) etwas erweitert. Dazu brauchte es dann die etwas größere Backplane mit 6 Slots (SC112). Evtl. kommt irgendwann noch ein Z180 Modul dazu – schauen wir mal.

SC116 – Modular Backplane (3 Slots)

Begonnen habe ich mit der kleinen Backplane für 3 Slots. Die Slots stellen den erweiterten Systembus zur Verfügung (2x40 Pins) und sind kompatibel zum ursprünglichen Bus (1x39 Pins). Von den Pins der zweiten Reihe werden nicht alle genutzt (1-16 sind z.B. nicht zugeordnet), dort findet man Zugang zu zusätzlichen Kontroll-Signalen (wie z.B. Clock2, BUSACK, HALT, BUSRQ, WAIT, und NMI), weiteren Adresspins, sowie zusätzlichen Datenleitungen für 16 Bit CPUs.

Die komplette Spezifikation des SC Systems findet sich in einem PDF auf der Seite von Stephen C. Cousins, Small Computer Central. Alle Details zur SC116 Backplane finden sich dann hier.

Neben den drei Slots des Busses, stellt die Backplane die Spannungsversorgung (nebst grüner Kontroll-LED), einen Ein-/Aus-Schalter und einen Reset-Taster zur Verfügung. Als Eingangsspannung wird ein geregeltes 5V-Netzteil benötigt, welches entweder mit Hohlstecker 2,1mm, oder über zwei Schraubklemmen anzuschließen ist.

Der Aufbau der Backplane war relativ „straight forward“. Da ich zu annehmbaren Preisen leider keine Buchsenleisten in 2x40p einkaufen konnte, habe ich „gebastelt“, d.h. aus jeweils 2 Stück 2x17p und 1 Stück 2x6p den Bus komplettiert. Damit es passte mussten die Buchsenleisten etwas gefeilt werden, was man ihnen leider auch ansieht.

SC108 – Z80-CPU, 128k RAM, 32k ROM

Das Herz des Systems ist natürlich die CPU Baugruppe, bestehend aus:

  • Der Z80 CPU
  • 128k RAM (von denen 64k genutzt werden), und
  • 32k ROM (enthält nachher den Small Computer Monitor)

Die Z80 CPU wird über einen Quarzoszillator mit 7.3728MHz getaktet. Je nach vorhandener/eingesetzter Z80 CPU-Version kann man auch mit einem anderen Systemtakt arbeiten, benötigt dann aber für das serielle Modul (siehe SC110) einen eigenen Systemtakt. Bleibt man bei den 7.3728MHz, kann die CPU-Baugruppe ebenfalls das serielle Modul takten.

Das ROM (ein 27C256 EEPROM) habe ich mit dem Small Computer Monitor (configuration R3) programmiert, welcher einen Machine Code Monitor, BASIC und einen CP/M loader enthält. Um CPM nutzen zu können, wird z.B. das CF-Modul benötigt, welches die CP/M software auf CF-Karte enthält.

Alle Details zum SC108 CPU Modul finden sich hier.

Auf hier gestaltete sich der Aufbau (auch wegen der hervorragenden Dokumentation auf Cousins Webseite) ziemlich einfach. Achtung: der Quarzoszillator wird in der kleineren Bauform (8pin PDIP) benötigt – ich habe fälschlicherweise die üblichere 14pin PDIP Version besorgt und musste daher nochmal nachbestellen.

SC110 – Serielles Modul, Z80 SIO/2 und CTC

Das serielle Modul SC110 komplettiert das Grundsystem und stellt z.B. die nicht ganz unwichtige Verbindung zu einem Terminal-Programm auf einem PC her – sonst ist es mit der Ein-/Ausgabe etwas schwierig.

Die Baugruppe basiert auf dem Z80 SIO/2 Chip und stellt zwei serielle TTL Ports für FTDI Seriell/USB-Adapter bereit, sowie einen Z80 CTC, welcher vier Zähler-/Timer-Kanäle zur Verfügung stellt.

Alle Details zum SC110 Serial Module finden sich hier.

Zum Aufbau gibt es nicht viel zu sagen – auch hier ist die Anleitung auf Cousins Webseite vorbldlich.

Test des Sytems

Nachdem alle Baugruppe aufgebaut waren, ging es an den Test des Gesamtsystems.

Hierbei sind ein paar Dinge zu beachten:

  • Die einzelnen Module sollten vorher grundsätzlich getestet sein (in der Beschreibung von Cousins gut beschrieben)
  • Die serielle Verbindung erfolgt über Port A der SC110-Baugruppe mit fest eingestellten 115.200 Baud (8/n/1) – die Baudrate von Port B kann später über den SCM softwareseitig eingestellt werden
  • Der FTDI-Adapter sollte vom PC ordnungsgemäß erkannt werden (war bei meinem MAC und dem verwendeten Modul von AZdelivery ohne Treiberinstallation der Fall)
FTDI serial connection
FTDI serial connection

Bei der Verkabelung des FTDI-Moduls ist zu beachten, dass:

  1. TX/RX richtig herum angeschlossen werden (also TX an RXD und RX an TXD), und
  2. der 5V-Anschluß vom FTDI nicht verwendet wird (entweder nicht verbinden, oder über den entspr. Jumper auf der SC110 deaktivieren). Es sei denn, man betreibt die Backplane ohne 5V-Netzteil (was grundsätzlich möglich ist). Dann VCC verbinden und den Jumper entsprechend setzen.
  3. GND sollte natürlich verbunden werden
  4. DTR/CTS werden nicht benötigt

FTDI SignalFTDI PinSC110 PinSC110 Signal
DTR1//
RX25TXD
TX34RXD
VCC4(3)VCC
CTS5//
GND61GND

Wenn alles richtig aufgebaut und angeschlossen ist, meldet sich im Terminal-Programm der SCM relativ unspektakulär mit der Ausgabe von

Small Computer Monitor – S3

und einem schlichten

*

als Eingabeaufforderung.

Die Eingabe von

help

führt zum Hauptmenü des SCM, über welches man verschiedene Einstellungen vornehmen kann, den Assembler starten kann, oder ins Basic wechselt. Um den CP/M Loader zu nutzen, ist (wie oben erwähnt) ein CP/M-System z.B. auf dem zusätzlichen CF-Modul erforderlich.

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