Jdi na obsah Jdi na menu
 


18. 12. 2018

Ultimátní rozbočovač sběrnice pro ZX Spectrum

ZX Spectrum Ultimate Bus Expander

Blíží se Vánoce a tak jsem si řekl, že bych mohl realizovat jeden dlouho odkládaný menší projekt. Jde o to, že již dlouho vlastním diskový interface divIDE, který nemá průchozí sběrnici. Takže můžu sice rychle nahrávat spoustu programů a her, ale jinak ke Spectru už nic dalšího nepřipojím. Například interface pro joystick. Samozřejmě, kdo má K-Mouse Turbo interface od Velesofta, jakož i já, ten má vyhráno. K-Mouse totiž už v základu obsahuje průchozí sběrnici, takže za něj lze připojit další desku pro edge rozhraní. Na fotce níže je úplně vpravo.

Nicméně mám i nějaké další desky, které bych chtěl současně připojit ke Spectru. Hlavně víceúčelový interface s konektorem pro joystick, paralelním rozhraním UR4 (obvod 8255) a zvukovým obvodem AY-3-8912, který umožňuje přehrávat tříkanálovou hudbu ze ZXS-128k i na obyčejném gumákovi (na fotce níže je uprostřed). To jsem postrádal nejvíc. Mám tento interface koupený už řadu let, ale neměl jsem čas si vyrobit rozbočovač, abych ho mohl připojit současně s divIDE. Takže jsem si mohl zatím tříkanálový zvuk zkoušet tak leda z BASICu. Ale to snad na gumákovi ani nejde. Nebo jo?

ZX Spectrum Interface Zoo

Jelikož jsem měl z dřívějších časů od kamaráda rozbočovací desku pro ISA sběrnici z jeho starého PC typu 286 nebo možná už 386, tak jsem ji hodlal využít pro výrobu rozbočovače pro ZXS. Obsahovala totiž skvělé konektory, které mají kompatibilní rozteče s edge konektorem na zadní straně Spectra. Jsou sice o pár kontaktů delší, ale to není problém. Pilka na železo to spraví. Pár těchto konektorů už jsem měl odpájených pro jiné projekty. Bylo jich tam celkem pět. Tři z jedné strany a dva z druhé. Plus ještě u každého konektoru jedna kratší varianta, protože ISA sběrnice byla buď 8-bitová, tam stačil jen ten delší konektor nebo 16-bitová, tam se konektor prodlužoval o další kratší část (viz fotky níže). Po dřívějších nájezdech mi tam zbyly ještě tři ty delší konektory.

PC ISA Bus Expander

PC ISA Bus Expander

Od Nobyho z divIDE shopu jsem si opatřil destičky pro výrobu jednoduchého rozbočovače. Což by samo o sobě stačilo. Ale nebylo by to ultimátní řešení :) Redukce, vyrobená z těchto destiček, je zastrčená do jednoho z ISA konektorů na fotce níže.

Making of Ultimate Bus Expander for ZXS

Takže jsem vzal tu výše zmíněnou rozbočovací desku z PC a nejprve odřezal tu část s krátkými konektory. Použil jsem na to lupenkovou pilku, se kterou mi to ale moc nedrželo směr. Takže jsem zbytek dokončil pilkou na železo. Seřízl jsem i kousek spodní části desky pod krajním dolním konektorem, aby nezvedala zadek Spectra. Odpájel jsem pak z desky ještě nepotřebné modré kondenzátory. A odškrabal na plošáku všechny zemnící spoje, které vedly ke kontaktům u konektorů. Aby nedošlo někde ke zkratu.

Pak jsem se pustil do úpravy černých konektorů. Nejdřív jsem na všech odpájel dva protilehlé kontakty v místě, kde je u ZXS na edge konektoru výřez. Na vytažení kontaktů z konektorů se mi hodilo kovové špičaté šídlo. Odpájel jsem i několik krajních kontaktů na spodním konektoru, který se bude zasouvat do Spectra. Ten jsem pak na závěr ještě z obou stran zkrátil pilkou na železo. Ostatní dva konektory jsem nezkracoval. Není to potřeba. Přijde do nich zastrčit destička, určená původně pro jednoduchý rozbočovač od Nobyho. Pasuje tam celá akorát, jak je vidět na fotkách výše.

ZXS Edge Socket Adjustments

Pak jsem našel několik hřebíků s malými hlavičkami a protavil je pomocí trafopáječky do konektorů. Hřebíky jsem pak zkrátil kleštěmi a zabrousil jemným pilníkem. Byla to docela fuška, ale nějak se to povedlo. Dělal jsem to poprvé. Pomohl mi k tomu pěkný návod ke stavbě divIDE (určený pro mírně natvrdlé, tedy i pro mě). Na podržení desky pro hřebíkování jsem s výhodou využil modrý nastavovací a otočný čínský stojánek, zakoupený kdysi na Aukru. Taky poprvé. A osvědčil se. Takže jsem ho pak už používal i na odpajování a pájení.

PCB holder for piercing of the ISA socket

Na desce rozbočovače i na malé destičce od Nobyho jsem vypiloval plochým jehlovým pilníkem zářez pro klíč (hřebík).

ZXS Ultimate Bus Expander - front side

Dále jsem s hrůzou při proměřování zjistil, že dva konektory na druhé straně desky mají prohozenou horní a spodní řadu vůči spodnímu konektoru zasouvanému do Spectra. Spoje jsou totiž vedené střídavě. Jeden konektor má kontakty stejně jako ten nejspodnější, ale konektor nad ním má horní a dolní kontakty prohozené. Ještě, že jsem na to přišel před prvními testy. To by gumáček asi zgumovatěl úplně. Takže bylo potřeba oba horní konektory na druhé straně desky odpájet a posunout o jednu pozici výše. No páni. Past vedle pasti... Ještě, že to není traktor. To bych ho musel celý rozebrat. To kdybych tušil, tak se do toho asi ani nepouštím. Nakonec jsem připájel na druhou stranu jen jeden ze dvou konektorů. Bude to stačit. To jsem ale ještě netušil, že mě čeká mnohem horší odpajování úplně na závěr. Ale o tom až za chvíli.

Ultimate Bus Expander PCB - backUltimate Bus Expander PCB - front

Našel jsem i parádní plastovou krytku na kontakty edge konektoru. Použil jsem krytku z konektoru nové PCI-express grafické karty pro PC. Pasuje parádně. Mám jich plný šuplík, kdyby měl někdo zájem.

Ultimate Bus Expander - backUltimate Bus Expander - front

Takže hotovo, jdu to vyzkoušet. Nasunul jsem na horní edge konektor desku divIDE a zezadu připojil do černého ISA konektoru nejprve redukci z destičky od Nobyho, svislou destičkou dolů a do ní pak desku s UR4 a zvukovým interfacem. Vše se zdálo být OK, tak jsem nahrál Nobyho historický X-Magazín a otestoval, že v něm hraje tříkanálová hudba.

First Test of Ultimate Bus Expander

First Test of Ultimate Bus Expander

Pak jsem otočil spojovací redukci v ISA konektorech svislou destičkou nahoru a připojil přes tuto redukci ještě další periferie. Zapnul jsem Spectrum a na obrazovce jen barevné čtverečky. Něco je špatně. To není možné, vždyť jsem všechno kontroloval. Co je jinak?

Ultimate Test of Ultimate Bus Expander

Odpojil jsem postupně všechny desky z rozbočovače, ale závada se jevila stále stejná. Snad jsem neodpálil gumáka! Co je na tom rozbočovači špatně? Proměřil jsem postupně všechny piny konektorů vůči zemnícím spojům na desce, jestli jsem někde na něco nezapomněl. A fakt, jeden pin byl propojený se zemnící smyčkou na desce. Nakonec jsem objevil zapomenutý neodškrabaný spoj, skrytý pod spodním konektorem. Nedalo se k němu bohužel dostat. Dělalo se mi už trochu mdlo. Zjistil jsem, že na tento pin je vyvedeno napětí -5V ze Spectra. Tak jsem se rozhodl odpájet v tomto místě kontakt z konektoru. Jelikož záporné napětí se u periferií dnes už nepoužívá. Uf! Ale to přece nemohlo způsobit tak fatální problém, když bylo -5V rozvedeno na zemnící smyčky, které ale nebyly uzemněné.

No, nebudu to už protahovat. Problém byl nakonec v té malé redukční destičce, zasunuté do ISA konektoru. Nevšiml jsem si totiž, že není z obou stran symetrická, takže jsem nebral v úvahu její orientaci a připájel jsem na ni z jakéhosi důvodu svislou destičku z druhé strany, než je to v původním návrhu. Na té vodorovné destičce jsou ale na jedné straně propojené dva zemnící kontakty hned vedle výřezu a to je kámen úrazu. Pokud se destička otočí nesprávným způsobem kolem podélné osy, tak jde sice zasunout (díky dodatečně vypilovanému výřezu), ale tyto spojené zemnící kontakty se octnou v horní řadě, kde zkratují signály datové sběrnice (D0 a D1). Což není dobré, ale naštěstí to není fatální. Takže stačilo destičku otočit správně a vše začalo fungovat.

Edge Socket Coupler

To, že jsem ve své lehkomyslnosti tyto skutečnosti neověřil předtím, než jsem k redukční destičce připájel tu svislou část na dvouřadé pinové liště obráceně, mě stálo další hodiny odpajování. Pokud po zastrčení redukce mířila svislá část dolů, tak bylo vše funkční a v pořádku. Ale na tu svislou část se pak nedalo už nic připojit.

Extended Edge Socket Coupler Unsoldering

Bylo potřeba svislou destičku odpájet a přehodit na druhou stranu vodorovné části. Nejdřív jsem zkusil odpájet destičku i s pinovým žebříkem, ke kterému byla připájená. Musím říct, že odpajování dvouřadé pinové lišty z plošáku je věc téměř nemožná. Kdo nezkusil, neuvěří. Takže jsem to po dvou hodinách šilhání vzdal a zvolil jednodušší řešení. Odpájel jsem jen tu samotnou destičku z těch pinů (práce asi na hodinu) a připájel ji na trčící piny z druhé strany pinové lišty. Výsledek je na fotce níže.

Extended Edge Socket Coupler

No, je to trochu Pyrrhovo vítězství, ale výsledek funguje skvěle. DivIDE jede, AY hraje, myš myšuje (přes K-Mouse). Svět je krásný. Já skoro slepý. Bomba! Vše jsem to otestoval nejprve na tom Nobyho X-Magazínu a následně na Fukově střílečce F.I.R.E. s připojenou myší. To je fakt pecka.

Další předností tohoto ultimátního rozbočovače je pro bastlíře možnost snadného měření všech vyvedených signálů systémové sběrnice. Stačí zastrčit měřící hroty do příslušných prokovů v plošáku.

Ultimate Expander Measurement

Dá se tak pohodlně změřit například hodnota napájecího napětí +5V (viz foto nahoře). Respektive úbytek tohoto napájecího napětí při zapojení více periferií. Zde jsem ocenil nedávnou výměnu původního topícího stabilizátoru 7805 uvnitř gumáka za čínský miniměnič, který netopí a drží napětí stabilně i při větším odběru proudu. Něco o něm zmiňuji zde.

Při plném zatížení napětí kleslo z původních 4,95V na cca 4,87V. Je pravda, že počítač začal být při tomto napětí už trochu nestabilní a zasekával se. Dalo by se to dokorigovat malým zvýšením napětí na měniči uvnitř Spectra. Ale to už nebudu řešit. V praxi budu používat méně periferií, takže odběr proudu a pokles napětí budou menší. Níže uvedené foto je extrémní případ plně osazeného stromečku. Když už jsou ty Vánoce...

Voltage Drop Measurement on Ultimate Bus Expander

Pokud budu tu redukční destičku z Nobyho divIDE shopu někdy v budoucnu navrhovat po svém, tak u ní změním tři věci - nebudu spojovat navzájem sousední zemnící kontakty, nepotáhnu zem v místě výřezu pro klíč a prodloužím kontakty na straně zasouvané do ISA konektoru, aby měly stejnou délku jako protilehlé kontakty. Prostě bude deska stranově symetrická. Takže bude jedno, na kterou stranu se připájí dvouřadá pinová lišta se svislou destičkou. A v podstatě pak nebude ani záležet na straně, kam připájím u této redukce černý ISA konektor, pokud bych chtěl použít originální řešení z Nobyho shopu. Pravda, nikdo nemohl při návrhu této destičky tušit, že ji bude chtít někdo používat tímto nestandardním masochistickým způsobem jako propojku dvou ISA konektorů.

Takže přeji všem Spectristům i ostatním maniakům příjemné Vánoce! A hodně úspěchů při bastlení.

 

Náhledy fotografií ze složky ZXS-Bus-expander

Komentáře

Přidat komentář

Přehled komentářů

Zatím nebyl vložen žádný komentář