============================================================== Juergen Peters IG Heimcomputer am IZ Jean-Bertrand-Str. 11 der TU Dresden Radebeul 8122 Tel. 73243 (privat) Tel. 5966 271 (dienstl.) Zusatzleiterplatte 64-Zeichen-Bildschirm Z 1013 Die im folgenden beschriebene Zusatzleiterplatte fuer den Mikrorechnerbausatz Z 1013 realisiert umschaltbar die Funktionen: - Bildschirmformat 32*32 oder 64*16 (Zeichen*Zeile) - Taktfrequenz 2 oder 4 MHz - Steuersignal fuer Umschaltung des Zeichengenerators - Steuersignal fuer ROM-Abschaltung - vollstaendige Dekodierung des I/O-Dekoders A 27 - Beschleunigung der Signale /CAS und /WR. 1. Software-Schnittstellen Fuer die softwaremaessige Umschaltung der einzelnen Zusatzfunk- tionen wurden D-FF (DL 074) eingesetzt, da es damit moeglich ist, ueber die R/S-Eingaenge das FF auch mit Tastern gegen Masse definiert zu setzen. Die D-Eingaenge der vier FF liegen am Datenbus an D7, D6, D5 und D4. Diese Zuordnung wurde gewaehlt, weil durch A 47 (D 175) die anderen Datenleitungen bereits mit einer TTL- Last belegt sind. Fuer die Zuordnung der Datenbits wurden innerhalb der IG Heimcomputer Dresden folgende Festlegung, die als Normvorschlag gelten, getroffen: D7 - Umschaltung des Bildformates 32*32 oder 64*16 D6 - Umschaltung der Taktfrequenz 2 MHz oder 4 MHz D5 - Umschaltung des Zeichengenerators ( 2. Zeichensatz ) D4 - ROM-Abschaltung Als I/O-Adresse wurde die 4 festgelegt. Weiterhin soll mit der Ausgabe des Datenbytes 00H auf die I/O-Adresse 4 der Grundzu- stand des Rechners (32*32 Zeichen, 2 MHz, Originalzeichensatz und aktives Monitor-ROM) erreicht werden. Auf der gleichen I/O- Adresse ist das Ruecklesen des aktuellen Zustandes (d. h. die Stellung der FF) moeglich. Damit ist ueber AND- oder OR-Befehle ein definiertes Setzen oder mit XOR-Befehlen ein Umschalten der Funktionen einfach moeglich. Fuer das Ruecklesen wird ein DL 257 (VI 2) eingesetzt. Die Leitung /IOSEL 1 (Pin 2 von A 27) wird mit /RD oder /WR verknuepft und ergibt dann die Steuersignale zum Einspeichern des Datenwortes bzw. zur Durchschaltung der Q-Ausgaenge der FF auf den Datenbus. 2. Funktion der Bildschirmumschaltung Die Umschaltung des Bildschirmformates von 32 Zeilen mit 32 Zeichen in ein Format mit 64 Zeichen in 16 Zeilen ist vor allem fuer eine effektive Textverarbeitung erforderlich. Dabei sollte diese Umschaltung software- und hardwaremaessig moeglich sein. Das Prinzip beruht darauf, die Bildpunktfrequenz von 8 MHz auf 12 MHz zu erhoehen und einen Teiler fuer die Adressen des Bildwiederholspeichers von 1:2 in 1:3 umzuschalten. Damit wer- den in einer Fernsehzeile 64 Zeichen mit je 8 Punkten darge- stellt. Die ausgenutzte Bildschirmbreite steigt damit auf 4:3 im Vergleich zum bisherigen quadratischen Bild und entspricht damit auch dem normalen Bildschirmformat. Mit dieser Schaltung waere eigentlich eine Darstellung von 32 Zeilen mit jeweils 64 Zeichen einfach realisierbar. Es wurde aber darauf verzichtet, da dann ein doppelt so grosser Bildwiederholspeicher erforderlich waere und die Lesbarkeit von Texten, fuer die diese Funktion ja in erster Linie gedacht ist, schlechter ist. Ausserdem waeren wesentlich mehr Trennstellen auf der Leiterplatte erforderlich. Die graphischen Darstellungen erscheinen auch nicht sinnvoll, da die Zeichen verzerrt sind. Es werden hier die Zwischenzeilen dunkel getastet. Mit dieser Loesung sind auch kaum softwaremaessige Anpassungen erforderlich, da der Bildwiederholspeicher mit seiner Adressierung nicht veraendert wird. Die Bildpunktfrequenz von 12 MHz wird mit einem LC-Oszillator erzeugt. Die Stabilitaet ist fuer diesen Anwendungsfall voellig ausreichend. Natuerlich ist auch ein Quarz einsetzbar. Je nach Bildformat wird ueber die Gatterschaltung VI 10 entweder die 8 MHz- oder die 12 MHz-Bildpunktfrequenz gewaehlt. VI 3 bildet zusammen mit A 20 einen Teiler durch 3 (bei 64 Zeichen). VI 4 (DL 257) schaltet je nach gewaehltem Format die entsprechenden Leitungen um. Der Ausgang 3 des freien Gatters von A 32 wird zum Ausgang 11 dieses Schaltkreises parallel geschaltet. An den Eingaengen 1,2 wird das Dunkelsteuersignal vom Multiplexer aus fuer die Zwischenzeilen gelegt. Durch die Negation des Bildsig- nals (einschliesslich der Austastsignale) mit dem verbleibenden Gatter ist mit einem Umschalter auch schwarze Schrift auf weissem Grund moeglich. Gegebenfalls ist fuer die negierte Darstellung R 26 zu vergroessern, um eine sichere Synchronisation des Fernseh- geraetes zu erreichen, da durch die fehlenden Schwarzschultern das BAS-Signal nicht mehr normgerecht ist. 3. Taktumschaltung Mit der wahlweisen Aenderung der Bildpunktfrequenz muss die Rechnertaktfrequenz davon unabhaengig erzeugt werden, da sonst die seriellen Schnittstellen (Tonband oder Drucker) nicht mehr funktionsfaehig waeren. Der 8 MHz-Quarztakt wird durch VI 9 durch 4 geteilt. Ueber eine Torschaltung (VI 8) wird jeweils ein Aus- gang des FF auf die Taktleitung geschaltet. Mit dieser Konfigu- ration ist die softwaremaessige Umschaltung mit OUT-Befehlen sicher moeglich. Eine manuelle Umschaltung der Taktfrequenz ueber die RS-Eingaenge von VI 7 ist zwar moeglich und im Muster auch vorgesehen, aber dabei tritt manchmal eine Verfaelschung des RAM-Inhaltes ein. 4. Weitere Steuersignale Fuer die Umschaltung des Zeichengenerators (z. B. mit negierter Darstellung bei gesetztem 7. Bit fuer die Kursordarstellung in Textsystemen) und des MEMDI-Signals fuer eine Abschaltung des ROM sind je ein FF der beiden Schaltkreise VI 3 und VI 1 vorgesehen. Durch Einbeziehung der Adressen A5, A6 und A7 sowie des negierten /M1-Signals fuer die Auswahl des I/O-Dekoders A 27 wird mit /IORQ eine vollstaendige Adressdekodierung mit VI 5 erreicht. Die letzte Funktion, die fuer den Betrieb des Rechners mit einer Taktfrequenz von 4 MHz erforderlich ist, geht auf eine Schaltung von Stoelzer zurueck. Auf der Leiter- platte ist dafuer der VI 1 (1/2 DL 074) und die Verbindung mit /RD vorgesehen. 5. Hinweise zum Aufbau Die Leiterplatte ist so konzipiert, dass sie ueber der Grund- leiterplatte mit 4 M2-Schrauben befestigt werden kann. Die Spule *) des 12 MHz-Oszillators liegt dabei ueber dem Quarz. Fuer die erforderlichen Befestigungsloecher in der Grundplatte sind die Koordinaten (10;17,5) (10;52,5) (107,5;10) und (107,5;40) bezogen auf die Kontur der Leiter- platte mit dem (0;0)-Punkt an der Ecke mit dem Quarz vorge- sehen. Es wurde versucht, mit einem Minimum an Leiterzugun- terbrechungen auszukommen, obwohl die Zahl der erforderlichen Anschluesse sehr hoch ist. *)HINWEIS zur Spule: Minifilter 21 Wdg. Kern MF 330 orange. Neben der Entfernung der Bruecke E2 fuer die Realisierung der vollstaendigen I/O- Dekodierung sind nur noch 4 Leiter- zuege fuer die Umschaltung des Bildformates durchzutrennen. Der Einsatz eines 2732 fuer den Zeichengenerator erfordert weitere 2 Trennstellen, da die /CS-Leitung doppelt an 5V ge- fuehrt ist. Die Beschleunigung der Signale /CAS und /WR nach Stoelzer erfordert eine weitere Trennstelle. Fuer den Aufbau ist es zweckmaessig, zunaechst die Leiterplatte vollstaendig zu bestuecken und mit einer separaten Stromversorgung den Os- zillator auf 12 MHz voreinzustellen. Die typische Stromaufnah- me der Schaltung liegt bei 50 mA. Danach ist ein stufenweiser Einbau guenstig. Zuerst werden die vier Trennstellen fuer die Bildformatumschaltung angebracht. Die Bruecke E1 fuer den Takt wird auch entfernt. Nach den Anschluessen fuer die Umschaltung des Bildformates und des Taktes wird diese Funktion geprueft, indem das zugehoerige FF (VI 7) manuell umgeschaltet wird. Wenn die Aenderungen an A 32 noch nicht erfolgt sind, wer- den die Zeilen bei 64 Zeichen doppelt geschrieben. Wenn die- ser Teil richtig funktioniert, werden die Datenleitungen D4 ... D7 sowie /RD , /WR und /IOSEL 1 angeschlossen. Nach einer Funktionsueberpruefung dieses Arbeits- standes wird die Beschleunigung der Signale /CAS und /WR realisiert. Mit den einfachen Testprogrammen INIT: LD A,00H 3E 00 OUT 4 D3 04 RST 38 FF NEGAT: LD A,0FFH 3E FF OUT 4 D3 04 RST 38H FF UMSCH: IN 4 DB 04 CPL 2F OUT 4 D3 04 RST 38H FF kann die Funktion der softwaremaessigen Umschaltung ueber- prueft werden. Als letztes wird die vollstaendige I/O-Dekodierung realisiert. Bauelemente bzw. Gatter, die auf der Grundleiterplatte bereits vorhanden sind, sind im Schaltbild gestrichelt dargestellt und entsprechend der Stromlaufplaene gekennzeichnet. Beim Entwurf des Layoutes wurden die nicht benoetigten Eingaenge (A0 ... A3) des Multiplexers DL 257 (A2) mit fuer Verbindungen genutzt, um eine einfachere Leiterzugfuehrung zu erreichen. Der Ersatz von L1 und C1 durch einen Quarz ist im Leiterzugbild beruecksichtigt. Die einzelnen Funktionsblöcke sind im Schaltbild zusätzlich eingerahmt. Zur Erleichterung des Nachbaues folgen noch einige Hinweise: Für die Betriebs- spannung und Masse sind keine extra Anschlüsse auf der Platine gekenn- zeichnet (die Leiterzugführung auf der Bestückungsseite eignet sich dafür). Die Spule L1 hat 21 Wdg. (Minifilter Mf 330). Zum leichteren Abgleich der 12 MHz bei anderen Spulendaten ist für C1 die Parallelschaltung eines zweiten Kondensators auf der Leiterplatte vor gesehen. C5 und C6 unterdrücken Spikes, die durch Gatterlaufzeiten entstehen und sichern so das exakte Teilerverhältnis. Die Anschlüsse x40 und x41 stellen die Signale /RD und /WR noch einmal getrieben für weiter Erweiterungen bereit. Sie sind im Muster nicht angeschlossen. Die FF für die Zeichengeneratorumschaltung bzw. für die ROM-Abschaltung speichern nur die Ansteuersignale für diese Erweiterungen. Die entsprechende Schaltungsauslegung ist individuell zu lösen. x11 (/Reset) wird parallel /Reset der CPU angeschlossen. Die Anschlüsse x12 bis x23 der Speicher-FF brauchen nur bei Bedarf angeschlossen werden. (Die Eingänge, wenn manuell über Schalter umgeschaltet werden soll und die Ausgänge, wenn die entsprechenden Erweiterungen angesteuert werden.) Die etwas dunkleren Streifen der dunkelgetasteten Zeilen sind auf die niedrigere Impedanz der parallel geschalteten Ausgänge von A32 zurückzuführen. Wenn es stört, muss das Signal noch einmal durch ein Gatter getrieben werden. Bei der negierten Darstellung tritt der Effekt schon nicht mehr auf. Werden einzelne Funktionen nicht genutzt / Z.b. Taktfrequenzumschaltung), so sollten die entsprechenden Eingänge des Muxers für das Rücklesen auf L-Potential gelegt werden. Sonst kann beim Rücklesen eine falsche Konfiguration erkannt werden, die bei der seriellen Schnittstelle zur falschen Zeitkonstante oder beim Bildschirmdruck zum falschen Druckformat führen kann. Die Schaltung wurde bereits mehrfach erfolgreich aufgebaut. Dabei wurden Schaltkreise verschiedener Hersteller (DDR, SU) verwendet. Zu beachten ist, dass in der Nähe der Oszillatorspule keine Leitungen mit größeren Wechselströmen (Betriebsspannungszuführungen vom und zum Netztrafo) verlaufen, da es durch das Wechselfeld zu Frequenzmodulationen mit der Netzfrequenz führt. Dadurch können Bildstörungen auftreten. Die bauelementewerte sind ziemlich unkritisch. Lediglich die Oszillatorfrequenz miss sich auf 12 MHz einstellen lassen und die Amplitude muss so gross sein, dass am Gatterausgang (Pin 8) von VI 10 eine möglichst symmetrische Spannung entsteht. Der Masseanschluss der Baugruppe ist mit grossem Querschnitt auszuführen, andernfalls kann es im 64-Zeichenmodus zu einem unstabilem Bild kommen. Die Trennstelle für die Beschleunigung von /CAS und /WR wurde schon beschrieben. Für die einzelnen Trennstellen TR1 bis TR4 wird versucht, die durchzutrennenden Leiterzüge auf der Leiterplatte zu beschreiben. Dazu werden gegebenenfalls die wesentlichen Lötaugen symbolisch dargestellt. Das Doppelkreuz (#) symbolisiert die Trennstelle. Tr1: Trennen des Leiterzuges auf der Leiterseite zwischen den Schaltkreisen A5 und A6. Die beiden anliegenden Durchkontaktierungen ergeben die Anschlüsse x24 und x25: Tr2: Trennen auf der Leiterseite bei A20 zwischen Pin 10 und Pin 13. Der Anschluss von x27 erfolgt entweder auf der Leiterseite oder auf der Bestückungsseite direkt am Pin 10. Tr3: Trennen auf der Leiterseite: Der schräge Teil des zu unterbrechenden Leiterzuges zu dem Lötauge das für den Anschluss x30 genutzt werden, kann aus Drucktechnischen Gründen nicht dargestellt werden. Tr4: Der Leiterzug muss auf der Bestückungsseite durchtrennt werden. Für x32 kann das Lötauge zwischen Masseleitung und Pin 7 von A42 genutzt werden. Die Trennstelle liegt zweckmässig zwischen A43 und A44, wo der Leiterzug mit grösserem Abstand parallel zur Masseleitung verläuft. Der Anschluss x31 kann entweder auf diesem Leiterzug oder direkt am Pin 11 von A5 erfolgen. Der Aufbau dieser Schaltung und die Belebung erfordern eine ausreichende Schaltungskenntnis des Mikrorechnerbausatzes und der Funktion der Bilderzeugung, so dass der Nachbau nur dem versierten Amateur empfohlen wird. Die relativ geringe Zahl von auf der Leiterplatte zu trennenden Leiter-züge ermöglicht die Industrieelle Reparatur, indem die Trennstellen überbrückt werden und alle zusätzlichen Anschlüsse wieder entfernt werden. Achtung: Im Layout der Leiterplatte ist erst jetzt (April 89) ein Fehler festgestellt worden. Der nicht negierte Ausgang von VI 1 des Flip-Flop für die ROM-Abschaltung (Pin 9) muss mit Pin 13 von VI 2 verbunden werden. Auf der Leiterplatte ist Irrtümlich Pin 8 anstelle von Pin 9 von VI 1 angeschlossen. Das geänderte Layout ist mit 1.1 gekennzeichnet. Dieser Fehler führt beim Rücklesen des Zustandes zu einer falschen Aussage und bei der Ausgabe dieses Wertes wird dann das Flip-Flop falsch gesetzt. Dieser Layoutfehler ist auch noch in den Lichtpausen des Tagungsmaterials enthalten. ============================================================== durchgesehen und korrigiert Spulendaten eingetragen: HOFMANN AG Z1013 ===================