Ordinateur rétro: réception du RC2014 et assemblage partie 1

Après le très long article "Comment construire un ordinateur rétro? ... se lancer avec RC2014", j'ai enfin reçu le kit RC2014 et j'ai commencé l'assemblage des éléments du kit.

10 sept 2022: Deux corrections dans l'article.  

Déballage du kit RC2014

C'est un kit très bien fait. L'emballage est soigné avec des composants emballés très proprement.

Les éléments du kit RC2014

La où je suis bluffé c'est que les support DIP (en haut sur la gauche) sont insérés dans un carton découpé au laser (y compris les trous des connecteurs).

Cartes & extension pour le RC2014 PRO

Dans les détails appréciables, il y a le connecteur Smart Card déjà soudé sur le carte.

Carte de fond de panier de l'ordinateur Z80

Les libellés sur les cartes sont suffisamment clairs pour permettre de procéder à l'assemblage assez facilement. Sinon un peu de déduction permet d'avancer assez facilement.

Ayant raté la partie documentaire, j'ai fais quelques choix techniques (sans conséquence sur le fonctionnement), choix que j'exposerais en cours d'article.

La doc officielle

J'ai mis un certain temps à trouver l'entrée de la documentation d'assemblage sur le site RC2014.co.uk (c'est pourtant tout en haut).

RC2014.co.uk - Guides d'assemblages

S'il y a une lecture à ne pas manquer, c'est l'article "RC2014 Pro - Homebrew Z80 Computer Kit Assembly Tips" (pdf, anglais) qui fournit de nombreuses informations manquante dans le restant de la doc. Comme le dit Jerry, il y a résumé les informations qu'il aurait bien aimé connaître lors de l'assemblage de son propre kit. 

Les références vers l'organisation de la ROM et la position des cavaliers est un must... il m'a enfin permit de comprendre l'organisation des cavaliers sur la carte ROM... mais nous y reviendrons plus tard dans cet article.

Lectures à ne pas rater:

• Basic, CP/M, RomWBW, Small Computer Monitor (RC2014.co.uk, anglais)
  Identifier et comprendre les OS
  
• Decoding ROM labels (RC2014.co.uk, anglais)
• RC2014 Pro - Homebrew Z80 Computer Kit Assembly Tips (pdf, anglais)
• RC2014 Pro - Pro Jumper Settings (pdf, anglais)
  La ROM est divisée en banque de 8K sélectionnable, il est donc possible d'exécuter différents firmwares.
  

Assemblage du BackPlane

Forcement, on commence par assembler la carte de fond de panier (dit BackPlane en anglais).

Alors, ce que je n'ai pas remarqué immédiatement c'est qu'il n'y avait pas beaucoup de connecteur 20 broches (connecteurs étendus) parce qu'il n'y a peu de cartes l'exploitant.

Du coup, j'ai ajouté des connecteurs 20 broches supplémentaires, ceux en blancs.

Assemblage du BackPlane (carte de fond de panier)

Même si peu utilisés, une double rangée de connexions assure une meilleure connectique (puisque la carte oscillera moins sur son unique connecteur vertical).

Bus préparé avec des signaux d'extension

L'arrière du bus (côté opposé à l'interrupteur) présente des extensions de connexions...

Extension du bus

Partie 2: 3 signaux PCB : les connecteurs femelles du backplane sont bien présent pour ces 3 broches. Toutes les cartes ont un connecteur mâle branché sur ces broches. Ces 3 points semblent cependant inutilisés mais il est préférable de les réserver.

Partie 3: 3 signaux CPU (libres) : pas de connecteur femelle sur le backplane à ce niveau et seule la carte CPU présente des broches mâles à cet emplacement (broches non exploitée pour l'instant sur un module Z80).

Partie 1: 2 signaux libres : Disponibles et a l'évidence utilisés... les cartes s'arrête juste avant cette broche.

Voici un exemple pratique de cet encombrement typique. On y voit:

• Les 3 broches connectées en fin de carte (Partie 2: les 3 signaux PCB).
• Les 2 broches le long des libellés "SlotX" (partie 1).
  Totalement libre selon moi
• Les 3 emplacement pour les signaux CPU (partie 3)
  

Voila l'arrière de la carte CPU Z80 où l'on peut y voir l'usage les 3 broches mâles supplémentaires... broches non exploitée (donc sans connecteur femelle femelle sur le BackPlane).

Connectique des cartes

Alors, sur les cartes, il y a des portions à une rangée et a deux rangées.

Et a y regarder de plus près, cela fait des connexions pas alignées (et pas de même hauteur de broches). De fait, c'est assez laid!

Bon, je n'avais pas encore trouvé la doc et ne savais donc pas que la plupart des modules l'utilisent qu'une simple rangée de connexions (c'est le module CF Card).

Ceci dit, après réflexion, je trouvais que des connecteurs doubles rangées offraient plus de stabilité une fois inséré dans le backplane. J'ai donc décidé d'utiliser que des connecteurs double rangs.

Adapter les connecteurs doubles rangs

C'est assez simple, il faut retirer les broches avec une pince là où il n'y a pas de double range sur la carte.

En coinçant la barrette plastique avec le l'ongle du pouce puis en tirant la broche avec la pince, on fini par avoir une belle réglette bien préparée.

Une fois monté sur la carte, cela donne ceci :-)

Connecteur double rang personnalisé.

Carte CPU

La première carte assemblée c'est la carte avec le Z80.

Carte CPU Z80 sur le backplane

La connectique avec connecteur double rangs personnalisés c'est vraiment top!

Carte Horloge Double

Cette carte utilise un cristal à 7.37 MHz pour générer deux signaux d'horloge clock1 et clock2.

Carte Dual-clock

Clock1 est utilisé pour fixer le débit de la carte SIO (SIO1 qui sert de liaison terminal pour le RC2014).
Il est recommandé de placer les cavaliers (en haut de la carte) totalement à gauche... de sorte à avoir un débit de 115200 baud sur les deux ports de communications.

Cette carte dispose de plusieurs diviseurs permettant ainsi de générer un signal d'horloge à 7.37 MHz, 3.66 MHz, 2.45 MHz, 1.22 MHz, 921 KHz, 614 KHz et 307 KHz.

Ne rien placer sur le cavalier RESET2!

A droite du cristal se trouve un connecteur RESET2 permettant de configurer la ligne RESET2 (pour devenir /RESET ou //RESET).
J'ai découvert, un peu tard, que le signal RESET2 du BackPlane (carte de fond de panier) est utilisé pour transporter le signal PAGE (qui interagit avec la RAM et la ROM). Il ne faut donc rien brancher sur le connecteur RESET2.

Module contenant 3 horloges

En plus de l'horloge à cristal, cette carte contient également:

• une horloge lente (d'une centaine de KHz)
• une horloge manuelle utilisant un switch SPDT pour pulser l'horloge (switch en haut à droite de la carte)

Enfin, il est possible d'utiliser une horloge externe permettant d'envisager d'autre fréquences et pourquoi pas un peu d'overclocking (quoique l'étendue possible soit franchement limité).

Carte ROM

la troisième carte assemblée est celle portant la ROM... je devrais dire les ROMs.
Si le montage est vraiment facile, c'est en comprendre le fonctionnement ne fût pas simple.

Carte ROM

Le carte ROM dispose de deux séries de cavaliers:

• A gauche: pour fixer la taille des pages (la taille des banques)
  
• A droite: pour fixer la page sélectionnée (la banque sélectionnée)
  

C'est en lisant le document Decoding ROM labels (RC2014.co.uk) que j'ai fini par comprendre comment cela fonctionne!

Le connecteur à gauche (correctement positionné) fixe la taille des pages en ROM. Cette taille est de 8Kio. Pour une ROM de 64 Kio, cela fait 8 Pages (ou 8 "sous" ROM).

En prêtant attention au libellé 24886009 sur la ROM, on constate que celui-ci fait justement 8 caractères. En fait, chaque caractère indique le contenu d'une page de 8 Kio (d'une banque) dans la ROM.
Cette même page/banque de 8 Kio qui est sélectionnée avec les cavaliers A13, A14, A15.

C'est dans le document Decoding ROM labels (RC2014.co.uk) pointé par l'article RC2014 Pro - Homebrew Z80 Computer Kit Assembly Tips que j'ai fini par comprendre.

Contenu des pages de ROM

Le libellé 24886009 de la ROM le lit 2, 4, 88, 6, 0, 0, 9 . Chacun de ces éléments a une signification particulière.

Dans les explications ci-dessous, SIO/2 et ACIA65B50 sont des modules de communication série. 

avec la signification suivante:

• 0: Emplacement vierge.
  
• 1: CP/M + module Compact Flash @ 0x10 et ACIA68B50
  
• 2: Microsoft Basic pour Z80 avec 32K RAM et SIO/2
• 4: Basic pour Z80 avec 56K RAM et SIO/2
• 6: CP/M + module Compact Flash @ 0x10 et SIO/2 
• 9: 8 Kio SCM (Small Compuler Monitor)
  
• R: Microsoft Basic pour Z80 avec 32K RAM et ACIA68B50 
• K: Basic pour Z80 avec 56K RAM et ACIA68B50 
• 88: 16 Kio SCM  pour RC2014 PRO + Basic loader + CP/M Loader. Support SIO/2 ou 68B50, 64Kio RAM, Pageable ROM
  

88 occupe deux emplacements de 8Kio consécutifs (donc 16 Kio), Dans ce cas, les pages sont configurées en 16 Kio de large.

Sélection de la page ROM

Les cavaliers A13, A14, A15 permettent de sélectionner la page ROM active (Page Selection) sont décrit dans le document "RC2014 Pro Jumper Settings". 

Impossible d'avancer autrement...