Z80 Checkkartenrechner auf Basis des Einchiprechners Z84C1510FEC history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 14.06.21 02:33:32
Implementiert in ein 40-poliges DIL-Gehäuse präsentiert sich die Z80-DMA mit einem 8 Bit breitem Daten-BUS als Direct-Memory-Acces-Controller mit 3 leitungsfähigen Interruptmodi und einem linear adressierbarem Speichervolumen von 64 KByte (das entspricht 65536 Adressen). Die DMA-Einheit verfügt über nur eine 5 Volt-Versorgungsspannung sowie über einen Einphasentakt. Alle Ausgänge sind TTL-kompatibel und können eine Standardlast treiben.

Z80-System

UNIX & Windows war gestern - Z80 ist heute!!!

Z80-Checkkartenrechner

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

Wissen für Fortgeschrittene der Informatik

Informatik-Profi-Wissen

  1. Blockschaltbild und technische Daten
  2. Adressierungskonzept
  3. Hardware-Entwicklung
  4. Software-Entwicklung
  5. Schaltpläne und Starterprojekte
  6. Verwandte Themen

Warum fiel die Wahl für die Unterrichtsarbeit ausgerechnet auf den Z80 bzw. sein System? Dieser Prozessor sowie sein System vereinigt eine Reihe positiver Merkmale für den Rechentechnik-Einsteiger:

  • alles funktioniert im Prinzip bis heute unverändert - anders geworden sind: 
    • wesentlich höhere Taktfrequenzen - die spielen aber eh' erst bei komplexen Algorithmen eine Rolle ;-)
    • Cache
    • Befehlspipeline
    • verbesserter Befehlssatz
    • RISC-Architekturen
  • 30-jährige Einsatzzeit und nicht totzukriegen
  • kostengünstig zu beschaffen
  • zwischenzeitlich als CMOS-Bauelement mit modernen Taktfrequenzen und als Einchipsystem verfügbar und weiterhin entwickelt
  • Programme selbst mit professionellen Betriebssystemen (CPM) verfügbar (ausgetestet und fehlerfrei: PASCAL-Compiler, Word-Star, dBase liefen auf Z80!!!)
  • statischer Prozessor - das heißt, Taktrate niedrig oder ganz STOPP (nicht WAIT - das's was and'res!) - so was geht hier wirklich noch!!!
  • einfaches Verständnis für die Grundlagen der Prozessorarbeit, da Adressraum noch mit 64K linear - ein unschätzbarer Vorteil für alle Assemblerprogrammierer!!!

Blockschaltbild und technische Daten history menue scroll up
Chipkartenformat für einen kompletten Rechner ist 2021 nichts Neues - ARDUINO und Raspberry Pie machen es vor. Aber einen seit März 1976 gefertigten Prozessor mit 8 Bit Datenbreite als Basis zu verwenden, ist schon ungewöhnlich und es muss Gründe geben, warum das Ding als Basisrechner für die Industrie bis heute hergestellt wird. Rechenleistung kann es nicht sein - alle Folgeprozessoren waren schneller und effizienter. Auf diesen Prozessoren lief das letzte nachweislich fehlerfreie Betriebssystem CPM - und überall, wo nicht maximale Geschwindigkeit - dafür jedoch Zuverlässigkeit gefordert sind (Raumfahrt, Kraftwerke), ist auch heute noch CPM präsent.
Gesamtansicht Bestückungsplan und Blockübersicht Z80 Cipkartenrechner auf Einchip-Mikrocontroller Z84C15-Basis Z80 Cipkartenrechner auf Einchip-Mikrocontroller Z84C15-Basis Z80 Einchip-Mikrocontroller Z84C15

Z80-Checkkartenrechner

Blockschaltbild des ChipkartenRechners auf Z80-Basis

Schaltplan des ChipkartenRechners auf Z80-Basis

Schaltplan des ChipkartenRechners im CAD-Format

Z80-Einchiprechner

Hardware
  • ZILOG Z84C1510FEC
  • Sockel DIL für EPROM/FLASH
  • MAX232
ROM/RAM-Bereich
  • EPROM 27C256 oder 27C512 bzw. EEPROM 28C512  (64 KByte × 8 Bit) oder 29C512 - Adressbereich 0000H - 7FFFH (ROM-Bereich: 0 bis 32767D - RAM-Bereich: 32768D bis 65535D)
  • RAM fest installiert - nicht austauschbar 62C256 - das ist ein 32 × 8 Bit statischer RAM beginnend auf Adresse 8000H entspricht 32768D
Taktfrequenz: Quarz 9,8304MHZ
28C64 - 8K × 8 Bit EEPROM 28C512 - 64K × 8 Bit EEPROM 62C256 - 32K × 8 Bit SRAM Z84C1510FEC MAX232A

28C64

Datasheet 28C512

Datasheet 62C256

Z80-Einchiprechner

MAX 232A


2.Adressierungskonzept history menue scroll up
Der Einsatz des preiswerten 28C64 als EEPROM und damit ab Adresse 0000H beginnend schöpft den möglichen 32 KByte großen ROM-Bereich nicht aus. Er lässt eine Lücke von 24 KByte im Bereich von 4000H - 7FFFH. Diesen Adressbereich kann ich dann nicht verwenden - das stellt aber kein wirkliches Problem dar. Es steht nicht in Aussaicht
Willkürlich festgelegte Standard-Adressen - änderbar    
  • Software-Start: 0069H
  • STACK: FE00H
  • RST10: FE10H
  • NMI-Einsprung-Adresse: FE66H
  • Beginn Interrupt-Vektortabelle: FD00H
  • ISR PIO Port A:
  • ISR PIO Port B:
  • ISR SIO Port A:
  • ISR SIO Port B:
  • ISR CTC Channal 0:
  • ISR CTC Channal 1:
  • ISR CTC Channal 2:
 
  • CTC Channal 0 10H
  • CTC Channal 1 11H
  • CTC Channal 2 12H
  • CTC Channal 3 13H
     
  • SIO Channal A Data 18H
  • SIO Channal A Control 19H
  • SIO Channal B Data 1AH
  • SIO Channal B Control 1BH
     
  • PIO Port A Data 1CH
  • PIO Port A Control 1DH
  • PIO Port B Data 1EH
  • PIO Port B Control 1FH
     
  • Watch-Dog Timer WDTMR Master-Register F0H
  • Watch-Dog Timer WDTCR Control-Register F1H
  • Interrupt Priority Register F4H
     
  • System Control Register Pointer (SCRP) EEH
  • System Control Data Port (SCDP) EFH

3. Hardware-Entwicklung history menue scroll up
Hardwaremäßig ist die Sache ja bereits relativ einfach, da kaum Inputs auf die Basis erforderlich sind und alle Outputs frei verfügbar sind. Die verfügbaren Ausgänge für den Anfänger sind klar definiert durch die verfügbaren I/O-Devices. Die CPU selbst ist faktisch abgeriegelt und der Zugriff softwareseitig erfolgt ausschließlich über den ROM.
Hardware-Basis Basisbeschaltung ... IC-Grundschaltungen Logik-Grundschaltungen Preiskalkulation  - Basis 2021 Informationen zu speziellen IC's

Vorlage zum Arbeiten auf der Experimentier-Platine

Download als CorelDraw11.0-Datei

... der Z80 Chekkartenrechner kostet heute - am 9.6.2021 bei EBAY 28.- €

Download als CorelDraw11.0-Datei

  Projekt als A-Side Assembler Datei
... als HEX-Datei

Schaltungen mit IC's

Logik-Projekt 2020

 

Basis - Logik-Gates

... viele Schaltkreise sind 2020 abgekündigt und/oder nur noch in geringen Mengen verfügbar (... dies betrifft dummerweise, diejenigen, mit den hohen Gate-Eingangszahlen)

Download als CorelDraw11.0-Datei - die Liste ist per 18.11.2020 wesentlich erweitert

 

Dateidownload im Word-Format

Dateidownload im EXCEL-Format

der

Übersicht spezielle digitale IC - Stand Februar 2019

Download als CorelDraw11.0-Datei


4. Softwareentwicklung history menue scroll up

Die gesamte Software-Entwicklung kann über Werkzeuge erfolgen, welche schlussendlich ein HEX-Dump des Z80-Codes generieren können. . Man kann aber auch die Befehlslisten nutzen und alles direkt aufschreiben. Ich benötige in jedem Falle "Hardware-Kenntnisse" zur Programmierung - meist sind dies aber konstante Listen und/oder konstante Adressen.
BATRONIX-Software-Entwiclung ASIDE-Assembler    

BATRONIX-Software & EPROMER

ASide-Assembler - ein Werkzeug zur schnellen Programmentwicklung

   


5. Schaltpläne und Startprogramme history menue scroll up
Wie bei allen Controller-Projekten ist ein funktionierendes Gesamtsystem immer die Einheit von Hard- und Software. Es müssen also immer beide Teile fertig gestellt werden und sind immer voneinander abhängig. Neben dem Controller werden noch einige Standard-Bauelemente benötigt - die meisten gut beschaffbar und relativ preiswert.
  374 8-fach Latch nicht negiert
373 mit Negation
8-Bit bidirketionaler BUS-Treiber 8-Bit BUS-Treiber 8-Bit Universal Rechts/Links Schieberegister
  SN74LS374 SN74LS245 SN74LS540 SN74LS299
 
  • Pin 11 - Output-Control: Signal Übergang von "L" auf  "H" ist ausgewählt - Eingang wird vom Eingang übernommen

  • Pin 1 - Output-Control: Signal auf "L" ist Reaktion auf "Clock", "H" ist Tri-State "gesperrt"

 

  • CHIP-SELECT - Pin 19 auf "L" ist ausgewählt

  • Pin 1 auf 0: Richtung B --> A

  • Pin 1 auf 1: Richtung A --> B

 

 

Projekt Schaltplan Software Bemerkungen
  • einfache PIO-Ansteuerung
  • Ausbaustufen mit Zeit-Zähler
  • Interrupt-Ansteuerung durch CTC

PIO-Port A Beschaltung mit erforderlichem Verstäker

Download als CorelDraw11.0-Datei

... einfache PIO-Ansteuerung-
  Projekt als A-Side Assembler Datei

Projekt als A-Side Assembler Datei

Leitungszusammenfassung

  • auf einer "breiten Leitungslinie" sind immer mehrere Datenleitungen gleiches Types zusamengefasst

 


6. Verwandte Themen history menue scroll up
Hier trifft sich einiges an Basiswissen der Informatik. Nichts geht ohne Hardware-Kenntnisse (wenigstens in problemorientierten sowie projektbezogenen Ansätzen). Auch Kenntnisse der Programmierung der Peripherie-Bausteine sind Voraussetzung dafür, dass man dieses kleine System überhaupt nutzen kann.

Z86CCP01ZEM

A-Side Assembler-Programmierung

ASide-Assembler - ein Werkzeug zur schnellen Programmentwicklung

die beliebte alphabetisch sortierte Schnell-Liste

die beliebte numerisch sortierte Schnell-Liste

Z80-Einchiprechner

die LC-80 Subroutinen

LC-80-Monitor

LC-80-Starter-Programme

 

LC-80 Nachbauten

höhere Programmierwerkzeuge

Z86CCP01ZEM

Vollständiger Z80-Registersatz

FLAG-Beeinflussung der Z80-CPU Befehle

LC-80-Monitor

alles zum "Innenleben" des legendären Mikroprozessors  Z80

Blockschaltbild in Feingliederung der Z80 CPU

FLAG-Wirkung auf OP-Code-Gruppen

Alphabetisch sortierte Dokumentation

FLAG Teile I

FLAG Teile 2

Der LC-80 Emulator zum direkten Starten

 

Der LC-80 Simulator

 

der Klassiker: die RS 323-Schnitttstelle

Speicher-Bausteine

... weitere EEPROM-Typen

28C64

Friedrichs 16 4-Bit RAM

i8051-Einchiprechner

 

 
         


zur Hauptseite
© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost am 9. Mai 2021 um 11.36 Uhr

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehmen ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist