In questa sezione troverete alcuni add-on progettati e realizzati da me, alcune ricerche che ho effettuato per scoprire particolarità del computer, e altri progetti inerenti il computer.

Tutte le schede presentate in questa sezione sono state costruite e sono funzionanti.

Add-on realizzati:

• Espansione di RAM statica da 56 KBytes
• Scheda per Eprom multi-firmware
• Interfaccia tastiera PS/2
• Patch Eprom scheda video-grafica

Ricerche:

• Hard-disk
• Formato dei floppy-disk
• Patch eprom scheda video-grafica
• Espandere la ram a 60K
• Listati S.O.N.E.
• Listati Eprom manoscritti
• Eprom 382 modificata

Altri progetti:

• Rifacimento del computer in versione semplificata (di Pietro De Luca): UNO Z80 VERSIONE 2006
• Replica di Paolo Pinto: REPLICA Z80 NE
• Come interfacciare lo Z80 e il PC (di Piergiorgio Betti): INTERCONNETTERE LO Z80 E IL PC
• Tutti i progetti di Piergiorgio Betti per espandere il computer: https://www.z80cpu.eu/projects/14-data-articles/119-z80ne-2006-a-second-life
• Il repository di Piergiorgio Betti contenente moltissimo software e documentazione (principalmente per CP/M): https://github.com/pbetti/ZDS

ESPANSIONE DI RAM STATICA DA 56 KBYTES

Espansione di RAM statica da 56 Kbytes

Questa scheda è un'espansione di memoria da 56 KBytes.

Ho scelto di realizzare una scheda da 56K anzichè da 64K in quanto gli indirizzi a partire da EC00h in poi sono occupati prima dalla memoria video della scheda LX.388, e poi dal firmware per l'interfaccia floppy-disk LX.390 (a partire da F000h).

La scheda è quindi mappata a partire da 0000h fino a DFFFh compreso. Per questo motivo non è possibile utilizzare la eprom del monitor esadecimale presente sulla scheda CPU LX.382 ed allocata da 8000h a 83FFh, nonchè le due ram 2114 presenti sempre sulla stessa scheda e mappate da 0000h a 03FFh, ed anche il firmware del programmatore di eprom LX.394-395 allocato da 8400h a 87FFh.

Per poter utilizzare tali firmware con questa scheda è necessario realizzare anche la scheda con la eprom multi-firmware presente in questa stessa sezione.

Per disabilitare la eprom del monitor esadecimale e le due ram 2114 presenti sulla scheda CPU LX.382 occorre operare come indicato nell'articolo COME ESPANDERE LA MEMORIA NEL COMPUTER pubblicato sulla rivista 77.

L'espansione è piuttosto semplice, in quanto utilizza un unico chip di memoria statica TC551001 da 128 KBytes prodotto dalla Toshiba, dal consumo di corrente molto ridotto, del quale vengono utilizzati solamente i primi 56 KBytes. Essendo un chip di memoria statica, non necessita del rinfresco per le memorie dinamiche come quello implementato dall'espansione di ram dinamica da 32K LX.392, rendendo lo schema molto più semplice.

La decodifica indirizzi è realizzata dall'integato U4, un 74LS85 utilizzato come comparatore binario il quale, insieme alla logica implementata da U7 e U8, rispettivamente un 74LS00 e un 74LS32, provvede ad abilitare la ram per tutti gli indirizzi compresi tra 0000h e DFFFh per le operazioni di memory read e write.

I buffer U1 e U2 si potrebbero anche omettere. Nel mio computer li ho inseriti per rendere i segnali un po' più stabili dato l'alto numero di schede presenti.

Attenzione: questa scheda può funzionare correttamente solo se è presente sul bus il segnale ENH. Poichè tale segnale viene generato dall'interfaccia floppy disk LX.390 oppure dalla scheda con la eprom multi-firmware, occorre che almeno una di queste due schede sia presente sul bus.

Schema elettrico dell'espansione di ram statica da 56 KBytes (423 KB)

Circuito stampato dell'espansione di ram statica da 56 KBytes (53 KB)

(contiene il file di progetto completo in formato EDWIN e le immagini del circuito stampato )

Paolo Pinto ha realizzato un nuovo circuito stampato in formato GERBER, molto professionale, partendo dallo schema elettrico.

E' disponibile nella sezione circuiti stampati.

Lista dei componenti:

Nota: i condensatori sono tutti posizionati sulle alimentazioni degli integrati.

SCHEDA PER EPROM MULTI-FIRMWARE

Scheda per eprom multi-firmware

Questa sheda permette di utilizzare un firmware personalizzato che rende disponibile il boot per tutti i sistemi operativi e per tutti i monitor esadecimali che sono stati realizzati per il computer.

Utilizzando tale firmware, all'accensione della macchina verrà presentato un menù tramite il quale è possibile lanciare i diversi monitor ed i diversi boot disponibili.

Per utilizzare questa scheda è necessario disabilitare tutte le eprom presenti nel computer, sia quella sulla scheda CPU LX.382 che quella sull'interfaccia floppy LX.390, secondo quanto indicato in seguito.

La scheda può funzionare con una eprom di tipo 27C010 oppure 27C020, rispettivamente da 128 o 256 KBytes. Le eprom sono intercambiabili a piacimento senza fare alcuna modifica allo schema.

La eprom viene gestita a banchi di memoria. In particolare c'è un banco sempre residente e non modificabile mappato da F800h a FFFFh. In questo banco è presente il firmware multi-boot.

E' poi presente un banco allocato da F000h a F7FFh che è switchabile inviando un byte sulla porta di I/O 5Fh, a cui risponde questa scheda.

Il valore inviato a questa porta di I/O seleziona uno dei possibili banchi da 1 KByte presenti nella eprom. Infatti, sebbene il banco switchabile sia mappato da F000h a F7FFh e sia quindi un banco di 2 KBytes, è possibile indirizzare la eprom a blocchi di 1 KByte (questo perchè la maggioranza dei firmware realizzati per il computer occupa solo 1 KByte).

Quindi, il valore inviato alla porta di I/O 5Fh indica il blocco da 1 Kbyte della eprom da mappare a partire da F000h, ma se il valore inviato è un numero pari è possibile accedere al successivo blocco da 1 KByte della eprom che verrà mappato da F400h a F7FFh.

Invece se il numero inviato è dispari ci si ritroverà due volte lo stesso blocco da 1 KByte mappato da F000h a F3FFh, e da F400h a F7FF.

In definitiva, per riepilogare, i banchi della eprom vengono mappati secondo il seguente schema:

Va da sè che i firmware da 2 Kbytes dovranno essere posizionati all'interno della eprom con un indirizzo accessibile da un numero di banco pari, mentre i firmware da 1 KByte possono essere posizionati in qualunque banco.

Come detto precedentemente, sugli indirizzi mappati da F800h a FFFFh è sempre presente il contenuto della eprom all'indirizzo da 0800h a 0FFFh (relativo all'indirizzo 0000h della eprom), cioè il contenuto del banco 2 da 2 KBytes della eprom (se il banco 2 fosse selezionato, lo stesso banco 2 sarebbe presente sia da F000h a F7FFh che da F800h a FFFFh).

Infatti il banco 2 (composto dai banchi 2 e 3 per un totale di 2 Kbytes) della eprom contiene il firmware multi-boot che deve essere lanciato all'accensione della macchina e deve essere sempre disponibile a F800h, indipendentemente dal banco selezionato.

La scheda implementa anche un circuito di reset, realizzato dall'integrato U1, che all'accensione provvede ad abilitare sempre la eprom (e disabilitare contemporaneamente tutte le espansioni di ram tramite il segnale ENH del bus) per la durata della prima istruzione letta dalla CPU. Tale istruzione deve essere un JUMP ad una locazione presente all'interno del firmware multi-boot (nel range di indirizzi da F800h a FFFFh). In questo modo all'accensione, anche se la CPU mette sul bus l'indirizzo 0000h per leggere la corrispondente locazione, viene fornita l'istruzione presente a F800h (cioè all'interno della eprom) permettendo lo start-up della macchina.

Come detto in precedenza, per utilizzare questa scheda occorre disabilitare la eprom presente sull'interfaccia floppy LX.390.

Per disabilitare tale eprom occorre effettuare le seguenti modifiche sull'interfaccia floppy LX.390:

• eliminare l'integrato IC2 (è il 74LS30 in basso a sinistra sulla scheda)
• collegare il piedino 1 di IC3 al piedino 2 sempre di IC3 (è il 74LS08 in alto a sinistra sulla scheda)
• eliminare la eprom IC6 (eventualmente può anche essere lasciata al suo posto)
• eliminare il ponticello P1

La tabella seguente contiene l'elenco di tutti i files che sono inclusi nella eprom multi-firmware, con il loro numero di banco:

Il firmware presente nella eprom, all'accensione od al reset del computer presenta un menù con le opzioni seguenti:

Schema elettrico della scheda per eprom multi-firmware (486 KB)

Circuito stampato della scheda per eprom multi-firmware (1.10 MB)

(contiene il file di progetto completo in formato EDWIN e le immagini del circuito stampato )

Paolo Pinto ha realizzato un nuovo circuito stampato in formato GERBER, molto professionale, partendo dallo schema elettrico.

E' disponibile nella sezione circuiti stampati.

Immagine binaria completa della eprom multi-firmware (30 KB)

Sorgente assembler del firmware allocato da F800h a FFFFh (20 KB)

Output dell'assemblatore (cross reference) del firmware allocato da F800h a FFFFh (53 KB)

NOTA: per generare il file binario della eprom multi-firmware partendo dal sorgente, è necessario includere anche tutti i firmware necessari. Questi sono già compresi nell'immagine binaria della eprom scaricabile qui sopra.

Lista dei componenti:

Nota: i condensatori sono tutti posizionati sulle alimentazioni degli integrati.

HARD-DISK

Per un colpo di fortuna mi è capitato tra le mani un sistema Motorola MVME che, secondo la documentazione, monta un hard-disk BASF 6188: incredibilmente è anche presente un controller aggiuntivo. La documentazione è completissima, compreso gli schemi elettrici dettagliati, e tra gli schemi è presente un esempio per collegare il controller ad un sistema Z80. Ebbene, ho confrontato lo schema di esempio con l'interfaccia LX.683 e sono praticamente identici!!!!

Sono così venuto a scoprire che il controller è uno XEBEC S1410A, e che l'interfaccia è standard SASI (che è il predecessore dello SCSI).

Quindi, sebbene non possa essere sicuro al 100%, ci sono fortissime probabilità che il controller utilizzato fosse proprio quello, anche perchè le due foto del controller presenti sulla rivista coincidono al 100% con il controller XEBEC in mio possesso (anche il disegno delle piste sul circuito stampato è identico).

Ho quindi realizzato l'interfaccia LX.683 su una basetta sperimentale proto-board, ci ho collegato l'hard-disk e il computer, e incredibilmente sono riuscito a formattare l'hard-disk e ad installare il SONE al primo colpo.

A differenza di quanto indicato nella documentazione del sistema Motorola, l'hard-disk presente non è un Basf 6188 ma un Seagate ST-225. La geometria è comunque identica e l'ST-225 ha solamente il doppio delle tracce a disposizione: non dovrebbe quindi esserci alcun problema ad utilizzarlo al posto del Basf, anche se ovviamente viene utilizzato solamente per metà.

Infine ho realizzato il circuito stampato dell'interfaccia LX.683 partendo dai disegni originali, ho assemblato l'interfaccia e montato l'hard-disk ed il controller Xebec in un mobile standard SCSI-I.

Ecco alcune foto:

Questo groviglio di fili è l'interfaccia LX.683 montata sulla basetta proto-board	L'hard-disk con il controller XEBEC S1410A
Il retro dell'hard-disk e del controller	L'hard-disk collegato all'interfaccia LX.683
Il controller XEBEC S1410A	Inizia la formattazione...
L'hard-disk viene formattato correttamente al primo colpo	Il boot del SONE da hard-disk
La directory dell'hard-disk dopo che è stato trasferito il sistema e copiato qualche file da floppy	Output del comando STAT che restituisce la dimensione del disco
Il file README presente nel sistema operativo SONE	L'interfaccia LX.386 rifatta da zero
L'hard-disk Seagate ST-225 montato dentro un case SCSI-I standard	Il controller SASI Xebec S-1410A montato sopra l'hard-disk Seagate

FORMATO DEI FLOPPY-DISK

I floppy disk utilizzati con la eprom 390 utilizzano il seguente formato:

• singola faccia / singola densità
• codifica FM
• 40 tracce
• 17 settori per traccia, con gli ID numerati da 1 a 17
• 128 bytes per settore
• software interleave 1:1 (i settori sono nell'ordine: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17)

I floppy disk del NE-DOS, utilizzati con la eprom 1390 o con la eprom 2390, utilizzano il seguente formato:

• singola faccia / singola densità
• codifica FM
• 40 tracce
• 10 settori per traccia, con gli ID numerati da 0 a 9
• 256 bytes per settore
• directory posizionata nella traccia 17 (partendo da 0)
• software interleave 1:5 (i settori sono nell'ordine: 0 5 1 6 2 7 3 8 4 9)

Invece, grazie alle ricerche effettuate sull'hard-disk, sono riuscito a decifrare il formato dei floppy utilizzati con la eprom 683 dal sistema operativo SONE.

Il SONE è un sistema compatibile CP/M 2.2 (praticamente è un clone del CP/M 2.2), ma il formato utilizzato dai dischi è differente da ogni floppy che conosco, ed è solo simile al formato utilizzato dal computer Osborne-1.

Il formato dei floppy è il seguente:

• singola faccia / singola densità
• codifica FM
• 40 tracce
• 10 settori per traccia, con gli ID numerati da 1 a 10
• 256 bytes per settore
• directory posizionata nella traccia 3 (partendo da 0), nei settori da 1 a 8
• software interleave 1:6 (i settori sono nell'ordine: 1 7 3 9 5 2 8 4 10 6)

Questo formato consente di formattare i dischi con una capienza di 92 KBytes.

Il SONE supporta anche un altro formato (ma non è in grado di formattarlo) da 17 settori per traccia / 128 bytes per settore.

Sono poi riuscito a creare un formato per poter utilizzare il programma 22DISK della Sydex, che permette di leggere/scrivere singoli files sui floppy tramite un PC.

Il formato da aggiungere a quelli esistenti (modificando il file CPMDISKS.DEF come indicato nella documentazione di 22DISK) è il seguente:

BEGIN Z8NE Z80 Nuova Elettronica - SSSD 48 tpi 5.25"
DENSITY FM ,LOW
CYLINDERS 80
NOTE per drive da 360K o da 720K mettere CYLINDERS 40
SIDES 1
SECTORS 10,256
SIDE1 0 1,7,3,9,5,2,8,4,10,6
BSH 4 BLM 15 EXM 1 DSM 46 DRM 63 AL0 080H AL1 0 OFS 3
END

 

INTERFACCIA TASTIERA PS/2

L'amico Pino Giaquinto ha realizzato una piccola ma utilissima interfaccia che permette di collegare una normale tastiera PS/2 all'ingresso tastiera delle schede video LX.388 e LX.529.

L'interfaccia è in grado di gestire tastiere con layout Italiano e USA, e riproduce perfettamente tutti i tasti e le modalità operative della tastiera LX.387 (e LX.387-B) con il tastierino numerico LX.549.

La realizzazione è molto semplice. L'interfaccia sfrutta un micro-controller PIC 16F628A che deve essere opportunamente programmato utilizzando il file presente di seguito.

• file HEX contenente il programma per il PIC 16F628A
• sorgente del programma per il PIC 16F628A
• circuito stampato
• layout di tastiera italiana e USA
• connessioni del connettore PS/2
• tabella con tutti gli scan-code e i corrispondenti caratteri emulati
• tabella con i codici dell'integrato KR2376 utilizzato nella tastiera originale LX.387

NEW: Qui è disponibile la nuova versione 3.3.1

PATCH EPROM SCHEDA VIDEO-GRAFICA

L'amico Pino Giaquinto ha patchato le eprom 529 e 530 della scheda video-grafica LX.529 per eliminare alcuni piccoli difetti.

In particolare la modifica è stata fatta principalmente per correggere il carattere "_" (underscore) che Nuova Elettronica rappresentava come una freccina a destra, oltretutto ridondante perchè presente anche come carattere E9h. Lo stesso vale per il carattere "^" che ugualmente era rappresentato come una freccia verso l'alto.
Quindi sono state spostate le frecce, modificata la pipe "|" per un aspetto più moderno, ed inserito l'apice inverso "`" che era completamente assente.

Qui potete scaricare le versioni patchate delle due eprom:

Eprom 529 versione 2

Eprom 530 versione 2

E questa è la mappa caratteri completa: Mappa caratteri versione 2

L'amico Piergiorgio Betti ne descrive così il funzionamento:

lo spazzolamento del video è generato per righe ed ogni riga è composta da una serie di punti. Questo spazzolamento è chiamato "raster scan" e l'integrato controller SY6545 consente di definire quanti punti, in altezza, compongono un carattere e quindi una riga di caratteri (vedi pagina 3-160 del datasheet del 6545 Synertek).

Nello Z80 di Nuova Elettronica questa altezza è definita in 16 punti e quindi abbiamo una matrice di carattere di 8x16 punti. Per definire un carattere occorrono quindi 16 bytes: ogni bit a "1" di questa matrice determina l'accensione del pixel sullo schermo.

Ogni carattere, cioè ogni blocco di 16, è programmato nelle due eprom 529 e 530 dell'interfaccia LX.529.
I caratteri sono inseriti nella eprom sequenzialmente partendo dal carattere 00h fino a 7Fh nella eprom 529, e da 80h fino a FFh nella eprom 530.
Il fatto che ogni carattere sia un blocco di 16 bytes rende l'indirizzamento al carattere assai semplice: ad esempio nella eprom 529 i caratteri da 00h a 7Fh avranno indirizzo 000h, 010h, .... 7F0h.

Per verificare il tutto basta aprire l'immagine del dump della eprom con un editor binario.

Cerchiamo la lettera "A" maiuscola che ha valore esadecimale 41h e che quindi si troverà nella eprom a partire dalla locazione 0410h:

I 16 bytes seguenti all'indirizzo 0000:0410 dovrebbero essere la lettera "A".

Così non si capisce molto, ma se visualizziamo un byte alla volta in binario riconosciamo chiaramente la lettera "A":

Ovviamente all'indirizzo 0420h si troverà la lettera "B" e così via.

Quindi con questa modifica la mappa dei caratteri è passata da così:

a così:

LISTATI S.O.N.E.

L'amico Pino Giaquinto mi ha inviato alcuni listati originali relativi al S.O.N.E. recuperati dalla documentazione di Constantinos Harikatis, sviluppatore di Nuova Elettronica.

Si tratta dei listati assembler della EPROM 683, dei programmi di formattazione per i floppy a singola e doppia densità (questi ultimi mai pubblicati da Nuova Elettronica), del Bios del S.O.N.E. a singola e doppia densità, e del programma PUTSYS che permette di generare il sistema operativo.

NOTA: il listato della eprom 683 corrisponde esattamente al contenuto della eprom. Gli altri listati invece non sono stati verificati: non ho idea se siano le versioni "ufficiali" oppure versioni di sviluppo.

I listati, in formato .PDF, sono scaricabili qui:

LISTATI EPROM MANOSCRITTI

Biagio Paribello mi ha inviato alcuni listati delle eprom da lui fatti a mano e commentati.

Si tratta dei listati assembler della EPROM 382, della EPROM 390 e della EPROM 394.

I listati, in formato .PDF, sono scaricabili qui:

• Eprom 382
• Eprom 390
• Eprom 394

NOTA: i listati di queste e anche delle altre eprom si trovano nella pagina software.

EPROM 382 MODIFICATA

Sergio Internicola è venuto in possesso di una eprom 382, modificata per funzionare con la scheda video LX.388 e la tastiera alfanumerica, anziché la tastiera esadecimale.
La eprom ha provenienza sconosciuta, è marcata "MONITOR TAST. ALF." , e sembra funzionare correttamente.
Implementa gli stessi comandi del monitor presente nella eprom 382 originale, richiamabili con i seguenti tasti:

M - visualizza/modifica la memoria
R - visualizza/modifica i registri della CPU
V - esegue il programma
P - esecuzione step-by-step
L - carica da cassetta
S - salva su cassetta
J - salta a 8400h (da utilizzare con il programmatore di eprom LX.394-395)

Il master-mind (l'easter egg richiamabile con CTRL+F nella eprom originale) sembra essere stato tolto.

Questa eprom può essere scaricata qui: ep382x.bin