Homelab

Homelab RM32

 

 

Bevezetés

A 80-as évek elején Magyaroszágon viszonylag kevés számítógép volt elérhető, s amihez hozzá lehetett férni, annak rendkívül borsos volt az ára. Azoknak a fiatal lelkes amatőröknek, tanulóknak, mérnököknek, akik érdeklődtek az újdonságnak számító számítástechnika technológia irán, így szinte esélyük sem volt saját számítógéphez jutni. Természetesnek tűnt, hogy egyeseknek eszébe fog jutni az, hogy saját számítógépet építsenek maguknak, hasonlóan, mint azt például Steve Wozniak tette annak idején az Apple-1 gép megépítésével. Így tett egy magyar testvérpár is, a Lukács testvérek, akik megépítették a saját számítógépüket, amit HOMELAB -nak neveztek el. A HOMELAB és a Lukács testvérek történetéről bővebben olvashattok a http://homelab.8bit.hu/ weboldalon is, ahol többek között a géppel fellelhető legtöbb dokumentáció, program, és egyéb információ megtalálható. Mivel rajongom a 8 bites számítógépekért, és számos ebből a korból származó számítógépem van, mindig is szerettem volna magamévá tudni egy HOMELAB -ot. Sajnos, mivel viszonylag kevés darabszámban készültek, mára szinte lehetetlen beszerezni belőlük, még működésképtelen példányt is, vagy rendkívül magas a vételára. Így én is az eredeti fejlesztők útjára léptem, és úgy döntöttem, hogy megpróbálkozom azzal, hogy ezt az egyébként remek számítógépet utánépítem az eredeti dokumentációk alapján. Ez a projektem ennek a számítógépnek az utánépítéséről szól, illetve azokról a nehézségekről és megoldanó feladatokról, amikkel meg kellett birkóznom az utánépítés során.

Előzetes projekttervek, nehézségek

Miután megszületett a döntés az építésről, elkezdtem felkutatni az elérhető dokumentációkat, kapcsolási rajzokat, ROM mentéseket, és minden egyéb kapcsolódó hardver és szoftver leírást. Úgy terveztem, hogy áttanulmányozom a kapcsolási rajokat, majd ebből kiindulva megépítem a saját gépemet. Sajnos már az elején akadályokba ütköztem. Az első akadály az volt, hogy el kellett döntenem, melyik típusát építsem meg a gépnek. Alapvetően a HOMELAB-2, 3 vagy 4 jöhetett szóba. Viszonylag hamar kiderült, hogy a 3 és a 4 lesz az áldozat. Mivel az eredeti nyáktervek akkor még nem voltak számomra semmilyen formában elérhetők, és a gyártásuk is nehézkes lett volna, úgy döntöttem, hogy saját nyomtatott áramöri lapot fogok tervezni. A készülék többi részéről, a gépházról, billentyűzetről, még nem gondolkodtam, azokat a későbbiekben kívántam megvalósítani valamilyen formában. Annyit tudtam, hogy valamilyen 3D nyomtatott házban lesz, és vagy valamilyen mikrokapcsolós, fóliatasztatúrás, vagy valamilyen kapcsolós billentyűzetet fogok építeni. Ahhoz, hogy a nyomtatott áramköri lapot meg tudjam tervezni, szükség volt arra, hogy az eredeti, nyomtatott formában rendelkezésre álló kapcsolási rajzokat újra rajzoljam. És itt jött az első komolyabb nehézség, ami miatt az akkori projektterv fel is borult. Történt ugyanis, hogy az eredeti kapcsolási rajzok számos hibát, és ellentmondást tartalmaznak. Elírások, elkötések, rosszul megadott alkatrész kivezetések. Azt kellett felismernem, hogy ebben a formában szinte lehetetlen lesz olyan kapcsolási rajzot előállítanom, ami alapján egy működő képes gépet tudjak építeni. Mit tudtam tenni? Eldöntöttem, hogy próbapanelen megpróbálom a gépet megépíteni, és kikísérletezni azt a végleges áramkört, amit megrajzolva hibátlan gépet kaphatok. Az ötlet megvolt, amihez egy Youtube -on talált videó is támogatást adott, mivel már másnak is sikerült ilyen módon HOMELAB-ot építeni.

Tervezett módosítások

A próbapanelre történő megépítéssel kapcsolatban, és az eredeti áramkörök tanulmányozása során úgy döntöttem, hogy bizonyos módosításokat fogok ejteni, és ezekkel fogom a gépet megépíteni. Ez tulajdonképpen nem más volt, mint az eredeti memória engedélyező áramkör áttervezése, illetve a használt memóriák módosítása volt. A gép eredetileg több EPROM foglalatot, és dinamikus RAM -okat használt. Mivel ma már a statikus RAM -ok is olcsón hozzáférhetők, illetve az EPROM -ok is kellő kapacitással rendelkeznek, ezen a ponton lehetőség nyílt arra, hogy egyszerűsítsem a gép áramköreit. Ezért azt terveztem, hogy a gép két EPROM -ot, és két statikus RAM -ot fog tartalmazni. Az első tervezéskor a Z80 PIO -t elhagytam, és azt terveztem, hogy azt majd a végleges gépbe fogom csak beépíteni. A memória engedélyezést az eredeti gépben egy PROM oldja meg, és a beégetett adat biztosítja az engedélyező logikát. Szerncsére sikerül az eredetivel megegyező paraméterekkel bíró PROM -ot beszerezni, így már csak ennek a beégetése volt előre látható feladat. A PROM égető építése egy másik, külön kihívás volt, amiről a későbbiekben még tervezek információt megosztani.

 Kísérleti HOMELAB prototípus

A feladat adott volt tehát. Miután beégettem a szükséges EEPROM -okat, és a PROM -ot, elkezdtem megépíteni az első prototípust. Az építéshez egy 160×100 mm méretű protopanelt használtam. Elsőnek a tápstabilizátort alakítottam ki ,majd az órajel generátor következett. A vezetékelést a panel alatt alakítottam ki, huzalozással. Az integrált áramköröket foglalatba szereltem. A prototípus építése viszonylag lassan haladt, mivel az építéssel egyidőben korrigáltam a hibákat a kapcsolási rajzban. Kialakítottam az átgondolt memória engedélyező áramkört is. Az első olyan indítás, amikor a gép már bejelentkezett, rendkívül örömteli volt, mivel itt már tudtam, hogy a projekt sikeres lesz. Ez a protoípus később alapja volt a billentyűzet, és a gépház tervezésének. Jelenleg ő viseli a 0001 -es sorszámot.

A végső kapcsolási rajz, és nyákverziók kialakítása

A prototípus megépítése után számos módosítást hajtottam végre. Elkészült egy kapcsolási rajz, melyet feldolgozva elkészült az első nyákterv. Itt gondoltam, hogy lesznek még problémák, hiszen jó esély volt arra, hogy a kapcsolási rajzban lehetnek még hibák, elrajzolások. Volt pár olyan elgondolás is, hogy bizonyos helyeken, többféle integrált áramkört is lehessen használni, így az utánépítés is könnyebb lehet majd. Lehetőség van több PROM, EPROM és RAM típus használatára, sőt, akár PROM nélkül is megépíthatő a számítógép, ha készítünk hozzá egy engedélyező logikát. Ennek a csatlakozási felülete is kiépítésre került. További lehetőségként, kiépítettem azt a memória bővítési csatlakozót, amin keresztül, ha szeretnénk, akkor akár dinamikus memóriával is bővíthető a gép. Ezeknek a bővítési lehetőségeknek a kialakításánál szem előtt tartottam, hogy a gép megőrizze az eredeti áramköröket, illetve funkcióikat. Természetesen a PIO is bele lett tervezve az első változatban. Ennek a változatnak a kapcsolási rajzát is elérhetővé teszem, habár a későbbiekben ez a rajz még módosult pár helyen. A következőkben nézzünk meg pár fotót a nyáklemezről, és a beültetett panelról.

A v1 verziószámú beültetett nyomtatott áramköri lap.

A v1 verzióban számos további hibára fény derült. Ezeknek egy része a kapcsolási rajz felvitele közbeni elrajzolás, esetleg címkézési hiba miatt következett be. Sajnos volt egy kritikus tervezési hiba is, ami a tápvonalak alulméretezése volt. Nem figyeltem oda, és nem gondoltam át, hogy hiába nagyon kevés az áramfelvétele a számítógépnek, a vékony tápvonalak feszültség esést fognak okozni a CPU és a memória áramkörök nagyobb fogyasztása miatt. Ennek a következménye lett, hogy a CPU -ra jutó feszültség több tized volttal alacsonyabb volt a rendszer 5V -tól. Ezt és az elrajzolt áramköri tészeket ugyan átvezetékeltem, és a gép működő képes is lett, de látható volt, hogy ez így ebben a formában nem maradhat. További hiba volt, hogy a rendszercsatlakozók méreteit rosszul határoztam meg, illetve a megrajzolásakor nem figyeltem oda, és a legyártás során bevonták lötstop -al. Ezek miatt itt már egyértelmű volt, hogy újabb verzió fog készülni a nyomtatott áramköri lapból. További ötlet volt, hogy a BUS és a PORT csatlakozók ne élcsatlakozóként jelenjenek meg, hanem 2×50 pines tüskés csatlakozót használjak erre. A fejlesztés itt nem állt meg, mert idő közben átgondoltam a PIO jelentőségét. Úgy döntöttem, hogy a PIO -t elhagyom az eredeti formájában, és más áramköri elemmel valósítom meg a funkcióit. Igazából ez egy járulékos módosítás volt, mivet ez az ötlet abból született, hogy fel kellene ruházni a gépet plusz tulajdonságokkal is. A gép hangja eredetileg a CPU által generált négyszögimpulzusokból áll. Ez egy egyszerű megoldás, viszont számos hiányossága is van. Kitaláltam, hogy építek a gépbe egy 3 csatornás hanggenerátort, egy AY-3-8910 -el, ami jobbminőségű hangot tud előállítani, és a PIO 2 párhuzamos portját is tudja többnyire helyettesíteni. Építettem protopanelen egy hangkártyát a géphez, majd a kikísérletezett áramkört hozzárajzoltam az eredeti kapcsolási rajzhoz, és elkészítettem a v2 verziójú nyáktarvet.

A v2 verziószámú beültetett nyomtatott áramköri lap.

Sajnos ez a nyák sem lett teljesen hibátlan. Mindkét hiba a kapcsolási rajz megrajzolásából eredendő probléma. Alapvetően BUS címkézési hibából eredendő elkötések voltak az áramkörben. Ebből az egyik egy viszonylag egyszerűen orvosolható hiba volt, azonban a másik azt okozta, hogy az AY-3-8910 A portját nem lehet használni a gépben. Ez ugyan a működést egyáltalán nem befolyásolja, és akár maradhatott volna is így az áramkör, de úgy gondoltam, hogy a tökéletes megoldás az lenne, ha ezeket a nem túl nagy hibákat is orvosolnám, és teljesen hibátlan nyomtatott áramköri lapot kapnék. Kijavítottam a hibákat, és pluszban az oldalsó PORT csatlakozót kinyújtottam a nyáklemezből, így jobban tudott illeszkedni a gépházhoz. Így alakult ki a végő v2.1 -es verzió.

A v2.1 verziószámú beültetett nyomtatott áramköri lap.

A v2.1 verziószámú nyomtatott áramköri lap összeállítása

A billentyűzet és a számítógép összeállítása

Technikai adatok:

  • Processzor: Z80A (Órajel: 3 MHz)
  • Memória: 32KB RAM + 16KB ROM
  • Hangkeltés: CPU + AY-3-8910 PSG
  • Tápfeszültség: 8-21V AC/DC
  • Képalkotás: Fekete – fehér kompozit videójel, 32/64 karakter
  • Portok: Rendszer BUS + 2 x 8bit Párhuzamos port
  • Ház: 3D nyomtatott PETG
  • Billentyűzet: mikrokapcsolós – fólia
  • Adattárolás: hang alapú analóg, kazettás egységen, vagy médialejátszón

Fájlok:

A burkolat.

A készülék burkolata egyedi tervezésű, amit 3D nyomtatással készítettem el. A tervezés ebben az esetben is több fázison ment keresztül, s igyekeztem egy olyan formát megtalálni, ami a funkcionalitáson túl ad a gépnek némi egyediséget, és mutat hasonlóságot az eredeti gépekhez viszonyítva is. A gépház anyaga PET-G, ami kellő szilárdságú, és a tartóssága is megfelelő a követelményeknek. A színválasztás is az eredeti gépek színvilágát igyekezett visszaadni. A kialakításnál fontos szempont volt a nyomtathatóság, hiszen a nyomtatási idő, és anyagfelhasználás már tetemes lehet ilyen méretben.

A nyomtatáshoz szükséges fájlok itt találhatók:

2 Hozzászólások

  1. Hollósy Szabolcs

    Kedves Attila, rátaláltam a csatornádra, majd erre a weboldalra. Egyik videodban elhangzott, hogy alkatrészeid egy része a készülő homelab reprodukciókhoz van félretéve. Homelabról Kutor László videóiban hallottam, esetleg lehet rendelni Tőled ilyen gépet?

    • Comment by post author

      Kedves Szabolcs!
      Igen lehet rendelni belőle, azonban jelenleg várakozni kell rá. Pillanatnyilag a műhelyem átépítés alatt van, így nem tudok addig építeni, amíg az el nem készül. Ez azt jelenti, hogy várhatóan október, annak is inkább a második fele az az időpont, amire tudok belőle készíteni. További probléma, hogy az oldalon bemutatott és a videókban látható színben valószínűleg nem tudom már elkészíteni, mivel az alapanyag gyártó megszűnt. Elvileg van belőle rendelve még, de gyanítom, hogy nem fog megérkezni sajnos. Ezzel kapcsolatban annyi lehetőség van, hogy a gyártás azon fázisában, mikor a készülékház készül, lehet választani az elérhető színekből. Ez a működést és a minőséget egyébként természetesen egyáltalán nem befolyásolja.
      A gépet dobozolva, tartozékokkal, dokumentációval tudom adni.
      Jelenleg az így elkészített gép ára 45eFt. + postaköltség a szállításhoz.
      Ha igényt tartasz egy darabra, akkor jelezd.
      A géppel kapcsolatban több videót is találsz a Youtube csatornámon.
      Üdv.:
      Attila

Hagyj üzenetet