ピコソフトの4bitマイコンエミュレータORANGE-4

　ピコソフトから発表されたマイコン演習キット、ORANGE-4が先行販売されたので組み立ててみた。
なお先行販売分なので仕様は変わる可能性があります。ファームがPICKit3などで書き換えられる環境のある人向け。

ORANGE-4(picosoft)
ピコソフト、教育用4bitマイコンボードを開発(ICT教育ニュース)
機械語プログラミングを学習できる——教育用4ビットマイコンボード「ORANGE-4」(fabcross)

学研大人の科学No.24付録の4bitマイコンGMC-4と互換で、さらにさかのぼるとGMC-4は電子ブロックFXのマイコンR-165が元になっているそうだ。GMC-4が出たときに作られたプログラム例がネット上にあるので遊べますね。

　キット内容。


　コンデンサが多めにはいってた。PIC32のMX120F032Bが使われている。


　背の低い部品からハンダ付けが基本なのだけど、LED7個を先に片足ずつハンダ付けして位置を調整したほうが見栄えがよいです。


　主役のタクトスイッチ20個は対角の足をハンダ付けしてから目視できちんと並んでいるかどうか確認して修正。実際はパチンとはまるのでそこまで気にしなくてよい。


　ここまでで動作確認。7セグLEDに"F"が表示され、キースイッチを押して音が出ればまずOK。
このあと添付のTK-80を思わせるキートップを印刷している紙から丁寧に切り取ってキーキャップ内側に付けていきます。


　学研GMC-4と。


　電流は無操作状態で0.02Aでした。


　ショートを防ぐためのハンダ面に取り付ける板が普通のプリント板だったのにはなるほど、と。アクリルなど別に手配するよりも同じ基板製造で同時に入手できる、と思いました。
　現在、非互換部分や拡張機能などについてはfacebookのグループで先行して公開されています。facebookで"picosoft ORANGE-4"と検索すれば出てきます。

　キースイッチのおかげか存在感のあるボードです。遊びましょう。


※で、現状シリアルポートが見えないんだよなあ。半田不良がないか確認中。
microUSBのD+、D-は無接続で電源供給のみ。シリアル通信は右側にある拡張端子を使用。

RGB21→HDMI変換でFM77AVの表示

　サンコーレアモノショップからRGB21-HDMI変換アダプタが出た。これは専用ディスプレイが壊れてしまったFM77AVで使えるのではないかと早速入手し試してみた。

　で、うーん映らん。RGB21ケーブルが純正ではなくストレート結線なのでこのせいみたい。
使ったのは千石電商にて購入したカモン 21P-18 SCARTケーブル1.8m、これをクロス仕様に改造する。
片側のコネクタハウジングを分解し、コネクタの中央、端子を押さえている部品を外すと簡単に端子が外せる。入れ替える端子は2-1、4-3、6-5、8-7、10-9の5ペア。端子番号はWikipedia RGB21ピンを参照。ハンダ付け不要。


　で、元通りに組み立て直してFM77AVに接続。


　うまくいきました。


 　ついでに同じRGB21端子を持つMSX MATSUSHITA CF-3000もうまく表示できました。

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TRS-80 model1 ノイズ源を探して

　さて、あとはどこを調べようか。

　キャラクタやセミグラフィックスのデータはZ10,Z11のLS166でSHIFTクロック信号によりドット単位で出力される。このSHIFTクロック信号はZ9（LS04)で駆動される。元はZ43の出力で原発振の10.6445MHz(横64文字)またはその半分(横32文字)。


　そこでZ9-pin9をピン上げして10.6445MHzのオシレータを直結した。SHIFTクロック信号が揺らいでいればこの構成で非同期ながら画像は安定するはず。

　結果。


　キャラクタ表示が一部抜けるのは非同期だから問題ないがノイズ源はここではなさそう。SHIFTクロック信号を元に戻す。


　さて次はどこを見るか。アドレス線を疑ってみよう。ビデオ回路はLS93カウンタが生成する周期的なアドレスとZ80からのアドレスをLS157で切り替えてVRAMに送っている。
こんな感じ：Z80のアドレス→LS367→LS157

(1)LS157のZ80アドレスを受けている箇所のピン上げ→変わらず
(2)Z80のアドレス信号をピン上げ→変わらず
(3)LS367をすべて外すのはたいへんなのでZ22（A3,A2,*IN,*OUT,*WR*,RD*)のみ。pin1を上げてdisableに→変わらず。

う～ん、と基板になんとなく触れたら画面が揺らぎリレーがジジジジと動いた。何？


　触れたのはカードエッジコネクタのpin12でOUT*。これは先ほどのZ22の出力で、これは基板内ではZ25のpin9(LS32入力)にしか行っていない。確認のためピンセットでカードエッジpin12、Z25-pin9に触れても同様。リレーが暴れたのはアドレス線をピン上げしていたせいでリレーのアドレスデコーダが有効になっていたせい。
　基板内では一対一で繋がってるOUT*信号。ここなのだろうか。

つづく。

TRS-80 model1 クロック周り若干の改善

　ビデオタイミングを生成している４個のLS93(Z65,Z50,Z12,Z32)だが最後に交換したZ65でこれまで気になっていた箇所が改善した。

　これまではZ80のリセットを解除してバスを動かすとこのようにランダムなVRAMの表示に左下から右上に向かって斜めの線みたいなのが表示されている。


　リセットをかけた状態だとこのようになる。斜め線はみられない。


　Z65のLS93はタイミング生成の上流にある。これを交換したら斜め線は表示されなくなった。
なんで上流から交換して確認しなかったのかは反省だ。基板での配置上やりやすいところから交換していったせいだ。あとはLS93のうち14分周(Z50)、12分周(Z12)、11分周(Z32)をやらせている3入力ANDのZ66(LS11)を交換してみたが変わらなかった。
　後日確認したらまた斜め線が出ることがあった。原発振のオシレータをHCU04によるもともとの水晶による発振に戻したりと組み合わせにより出たりでなかったりする。現在はHCU04とLS93、LS11をそれぞれHC93、HC11に交換している。

　ついでに確認のためZ53(LS132)をソケット化する。DBIN*、DBOUT*をピン上げしてデータバスを殺す。動作確認の結果、アドレスバスが動いていると画像表示に影響がでることがわかった。これはある程度予想はできていて、Z80が暴走状態だとほぼフェッチ動作のみでメモリライトのようなよそに影響を及ぼすようなアクセスはほとんどないだろうということ。

　ではアドレスの影響はどこで受けているか？図面から見るとビデオタイミングで生成しているVRAMへのアドレスとZ80からのアクセスを切り替えている３個のLS157(Z64,Z49,Z31)が怪しいが、これらを交換しても現象はかわらず、電源ON時に画面が乱れる。

　というわけでまだ完全な解決には至っていない。

　つづく。

TRS-80 model1 VRAMの交換

　さてVRAMだけど出力波形がおかしいものがいくつかある。VRAMに使われているのは1Kx1bitの2102。DinとDoutは分離されている。このDoutと行先のZ27(LS175)、Z28(LS174)の受けを観測。



　こんな風に3Vスイングするところを時々半分しか上がってない箇所がある。Z46とZ48の２つがおかしかったのでこれらを交換。2102または21L02はebay経由で取り寄せた。





　これらを交換しても電源ON時に画面がおかしくなる現象は変わらなかった。

つづく。

TRS-80 model1 原発振の交換

　画面がおかしいのは原発振のクロック10.6445MHzのジッタのせいではなかろうかと疑ったのでここを汎用ロジックによる水晶発振器の回路ではなくオシレータに交換してみることにした。ただし10.6445MHzといった半端な周波数の発振器はない。色々探したら三共社という所がプログラマブル発振器の書き込みサービスをやっており、個人向けもOKだったのでお願いしてみた。だいたい一週間くらいで着荷。あらかじめ変換基板を用意しておいたのでこれをTRS-80基板上のZ42と差し替える。


　さてこれで直ったかな〜と思ったら現象変わらず。ということは原発振のジッタは元々なかったということになる。ではどこだろうか。

つづく。

TRS-80 model1 日本向けモデルのキーボード結線

メモ：TRS-80のロジック基板とキーボード基板を接続するビニール線が切れてしまった。そんなこともあろうかと写真は撮っておいたのでもし間違えて切ってしまった方は参考にしてください。







接続先は以下のとおり。

赤：＋５V
黒：GND
灰：Z37-1(LS02) *SYSRES
黄：Z38-11(LS367) A14
紫：Z38-7(LS367) A13
青：Z21-10(LS156)
緑：Z73-6(LS32)

たったこれだけ？いえ他のアドレスとデータはROMソケット経由で接続してあるのです。これらは上位アドレスのデコード情報です。