Caratteristiche

• Scheda sperimentale con CPU Z80 4MHz, 32K ROM, 32K RAM, porta I/O interna 8+8 bit.
  
• Convertitore USB / seriale TTL on board da cui prelevare anche l'alimentazione (con fuse fast 250mA).
• Jumper per escludere i 5V USB e alimentare la scheda dall'esterno tramite i connettori strip.
• Protocollo seriale 9600,8,N,2 (jumper per scollegare ricezione da convertitore USB).
• LED attività e pulsante multifunzione.
• Connettori strip per tutti i segnali compresa la decodifica I/O esterno (/IOE /IOW /IOR).
• Predisposizione bus I2C master (con controllo clock stretching).
• 4 in + 4 out ausiliari.
  
• Pulsante reset e LED indicatore di HALT.
• Assorbimento 130mA a 5V.
  
• Zero fili volanti!
  

Scopo

Costruire una versione più moderna del vecchio TSP (terminale seriale programmabile) realizzato nel 1990, adatta ad essere collegata direttamente ai PC attuali dotati di sole porte USB, equipaggiata di bus I2C per interfacciarsi con la miriade di componenti che sono nati da allora, e, come ulteriore sfida costruttiva e non ultima motivazione, riuscire a fare tutto in modo ordinato su millefori senza usare neanche un filo volante, nè lato rame nè lato componenti (i ponticelli ortogonali alle piste di rame non si considerano fili volanti ma parte del circuito assieme ad esse).

Immagini (click per ingrandire)

	Schema elettrico completo. Non sono indicate le alimentazioni degli integrati e i condensatori di bypass, che restano sottointesi.
Schema di montaggio sulle basette stripboard (visto lato componenti). In blu sono indicati i punti di interruzione delle strisce di rame.
Immagini delle interruzioni delle basette sopra e sotto viste lato rame.
	Foto delle basette montate, quella superiore si innesta su quella inferiore tramite connettori strip lunghi (articolo 315031 su robot-italy.com). Le due schede rimangono distanziate esattamente di 15mm.
Vista lato rame. Le strisce conduttive di queste schede (articolo 450160 su distrelec.it) permettono montaggi estremamente ordinati senza bisogno di costruire piste con   spezzoni di conduttore o ponti di stagno. Notare il nanofusibile SMD da 250mA (articolo 272402 su distrelec.it)
	Il circuito completo si collega ad un PC tramite il solo cavetto mini USB, da cui viene anche alimentato.
Il convertitore USB/seriale è il cuore della comunicazione con il PC. (articolo 990004 su robot-italy.com)

API  seriali

Il modulo TSP all'accensione, dopo un breve test e azzeramento della RAM, rimane in attesa di comandi da parte del PC. Questi comandi vanno inviati in modalità binaria, cioè non tramite stringhe ASCII ma inviando direttamente i byte con il valore del comando. Ad esempio: trasmettendo il byte di valore 31 il modulo risponde con due byte contenenti i valori ASCII dei caratteri 'OK'.


Funzioni di base

                   +--------------+
     31        --> |              |
                   |     SYNC     |
     'OK'      <-- |              |
                   +--------------+

                   +--------------+
     32        --> |              |    Load scrive in memoria all'indirizzo
     L_ADDR    --> |              |    ADDR una sequenza di LEN bytes
     H_ADDR    --> |              |    (solo RAM).
     L_LEN     --> |     LOAD     |   
     H_LEN     --> |              |    Indirizzo e lunghezza a 16 bit
     BYTE1     --> |              |    vengono ricevuti prima byte basso
       :           |              |    e poi byte alto.
     BYTEn     --> |              |
                   +--------------+

                   +--------------+
     33        --> |              |    Dump trasmette al PC una sequenza di
     L_ADDR    --> |              |    LEN bytes leggendoli dalla memoria
     H_ADDR    --> |              |    dall'indirizzo ADDR (sia ROM che RAM).
     L_LEN     --> |     DUMP     |   
     H_LEN     --> |              |
     BYTE1     <-- |              |
       :           |              |
     BYTEn     <-- |              |
                   +--------------+
      
                   +--------------+
     34        --> |              |     Effettua una CALL
     L_ADDR    --> |     CALL     |     all'indirizzo specificato.
     H_ADDR    --> |              |     Puo' essere effettuata una RET
                   +--------------+




API  programmi

Tramite chiamate RST i programmi sviluppati per il TSP possono usare le subroutines di ricezione/trasmissione seriale del firmware.
Tenere presente che:

• Il programma utente viene avviato come subroutine, può ritornare al monitor seriale con RET.
  
• Le funzioni di basso livello del firmware alterano i registri alternativi.
• Il programma utente può modificare tutti i registri compreso lo SP, a patto di ripristinarlo se deve ritornare.
• Il programma utente non deve modificare direttamente il valore di out_val (ultimo byte fisico della RAM che contiene i valori condivisi da scrivere sulla porta di uscita).
• I punti di arrivo delle chiamate RST e dei gestori di interrupt della pagina 0 della ROM sono riportati con delle JP alla pagina 0 della RAM, si possono quindi usare gli interrupt e le chiamate RST non utilizzate per le subroutines del firmware.
• Fare attenzione all'eventuale conflitto tra interrupt e subroutines firmware richiamate (in particolare RTX seriale e scrittura sulla porta di uscita condivisa).
  

      .------------------------+------------------------.
      |        ROM 32K         |        RAM 32K         |
      '------------------------+------------------------'
       ^                        ^                      ^
       |                        |                      |
   0 --'                32768 --'              65535 --'
 


   Locazioni RAM riservate
   -----------------------
  
   65530  inizio stack (decresce verso indirizzi bassi)
   65531  codici per effettuare una call a programma utente
     :
   65534   
   65535  valore condiviso (out_val) per scrittura su porta out



.............completare.....................

Idea per bootloader

E' possibile usare una EEPROM parallela 8K AT28C64B al posto della EPROM.
L'unica modifica riguarda il pin 27 (A14 sulla EPROM e write sulla EEPROM).

• Sulla basetta inferiore interrompere la pista A14 che raggiunge la EPROM e collegare il pin 27 al connettore strip.
• Sulla basetta superiore collegare il pin 27 al connettore strip, in questo modo il segnale /WR viene inviato dalla basetta superiore al pin 27 della EEPROM.
  

E' così possibile scrivere un bootloader nella EEPROM da 8K, che attende un paio di secondi sulla seriale e poi avvia l'applicativo vero e proprio. All'indirizzo 0 va naturalmente messo un JP all'indirizzo del bootloader.

Siccome la EEPROM durante la scrittura diventa inaccessibile, è necessario che il bootloader prima di tutto ricopi il proprio codice in RAM (quindi questa parte di codice va assemblata con l' org adatto) e continui da li l'esecuzione.

Il bootloader deve impedire la propria sovrascrittura. Se durante l'aggiornamento qualcosa va storto, il bootloader in EEPROM non viene comunque toccato, quindi basta un reset e rifare la procedura.

Il TSP diventa quindi non solo "aggiornabile", ma anche utilizzabile anche come sistema "standalone" (eventualmente in grado di salvare in modo non volatile i propri dati di lavoro/configurazione usando una subroutine di scrittura in RAM per quanto detto prima).

Files

Sorgente assembly firmware per la EPROM (.txt)
Binario assemblato (.zip) ottenuto con pyZasm.


Sorgente assembly firmware provvisorio per la EPROM (.txt)
(Nota: le subroutines I2C e le chiamate RST sono ancora in sviluppo)
(i2c_nuovo.txt)


Disegno basetta superiore (.svg)
Disegno basetta inferiore (.svg)
Disegno schema elettrico (.svg)


Programma TUI Python (2.x e 3.x) per dialogo con TSP (.txt) (da rinominare in .py)


EPROM programmata con Arduino e il vecchio programmatore.