Modifikácia projektu SpeccyBoot pre Didaktik Gama.

SpeccyBoot je projekt, ktorý ma zaujal už pred niekoľkými mesiacmi. Rieši pripojenie ZX Spectra na ethernet prostredníctvom modulu s ENC28J60. Čo tým dosiahneme, keď pripojíme Spektrum na sieť? Možnosti sú takmer nekonečné podobne ako keď pripojíte SIF s modulom ConnectOne, ale reálne stále existuje málo softu, ktorý by prinášal nejakú zaujímavú funkcionalitu. Na SIF + ConnectOne je zatiaľ asi iba BitchZX od ub880d a spúšťač súborov cez FTP (SIF01.tap) priamo od autora SIFu.

Obdobnou funkcionalitou disponuje základné programové vybavenie SpeccyBootu umiestnené v (EP)ROM/Flash. Dokáže si zo siete vypýtať adresu od DHCP servera, broadcastom osloví TFTP server a ponúkne na výber zoznam súborov (v tomto prípade snapov vo formáte .Z80), ktoré je možné nahrať do počítača.

Komunikáciu so sieťou sprostredkuje spomínaný čip od Microchipu s označením ENC28J60. Jedná sa o hojne rozšírený a používaný kontrolér, ktorý sa ovláda prostredníctvom sériového protokolu SPI. V Spektre (prípadne jeho klonoch) nemáme k dispozícii čip, ktorý by sa vedel postarať o SPI komunikáciu na úrovni hardvéru. Preto v pôvodnej schéme autor použil na pripojenie vstupný a výstupný register, ktoré sú oba adresované na porte 0x9Fh (159d) pričom samotný protokol je realizovaný čisto softvérovo a komunikáciu riadi procesor. Bit 5 výstupného registra rieši odstánkovanie ROM v počítači a pristánkovanie SpeccyBootu.
V prípade Didaktiku Gama už máme k dispozícii vstupno/výstupné porty v podobe 8255, ktoré sú vyvedená na FRB resp. kratší priamy konektor (podľa modelu) na zadnej strane počítača. Tento konektor je v príručke označený ako INTERFACE.
Pokiaľ máte to šťastie, že EPROM s Basicom máte v Game v pätici, nič nebráni umiestneniu pamäte s vačšou kapacitou s obsahom pôvodnej ROM plus SpeccyBootu do nej.

Takto vznikla značne zjednodušená varianta pôvodného SpeccyBootu pracovne nazývaná DGBoot. Nevyžaduje žiadne aktvne súčiastky (teda okrem stabilizátora na 3.3V a vymenenej EPROM v pätici), iba zopár odporov a jeden jumper. Celková cena konštrukcie sa v podstate obmedzí na cenu samotného modulu, ktorá sa dnes pohybuje na eBay pod 5$ a stabilizátora za pár centov (konkrétne 9 pri nákupe 50ks). Predpokladám, že ďalšie súčiastky (EPROM 27256, odpory, jumper, odrezok z ISA konektora) sa váľajú niekde v šuflíku vyradené z PC odpadu.
Pretože Gama používa bit 0 portu C na stránkovanie pamäti v rozsahu 32-64k tento port som radšej na pripojenie ethernetového modulu nepoužil. Port B je inicializovaný ako výstupný a port A ako vstupný, aby nebolo nutné neustále posielať riadiace slovo na prepínanie smeru toku dát na porte B resp. A. Pre minimalizovanie zásahov do pôvodného zdrojového kódu SpeccyBootu som sa snažil namapovať jednotlivé bity portu podľa pôvodnej schémy. S výnimkou pinu PB3, ktorý som nakoniec prehodil na PB1, sa mi to podarilo (z nejakých nevysvetliteľných dôvodov som mal na PB3 stále úroveň L). [Úprava článku – 13.9.2012: Konečne som prišiel na dôvod problémov s PB3. Po teste pripojenia Kempston joysticku cez invertory ako používa UR4 som zistil, že IN 31 stále vracia hodnotu 8. Správnym smerom ma nakopol Mikezt. Vďaka. Bolo totiž podozrivé, že všetky vstupy s číslom 3 – PA3, PB3, PC3 – vracali logickú jednotku resp. pri výstupe bolo všade log.0. Problém bol v prerušenej cestičke na signále D3 medzi CPU a 8255. Na riadiace slovo to vplyv nemalo, lebo D3 nastavuje tok dát pre PC4-7, ktoré som netestoval. Som pevne presvedčený, že teraz by DGBoot fungoval aj s PB3, ale prekáblovať interface, znovu zostavovať obsah EPROM, mazať a opätovne ju napaľovať je zrejme zbytočná strata času keďže momentálne spoľahlivo funguje s /CS pripojeným na PB1]

Pripojenie signálov je nasledovné:

Mapa EPROM vyzerá nasledovne:

Rozloženie vývodov modulu s ENC. Na prototyp som použil verziu mini s označením Z28J60:

Pripojenie modulu k 8255:

Pripojenie A14 EPROM (R1, IC1):
Úprava vo vnútri počítača:

• Výmena EPROM 27128 za 27256. Pôvodná pamať sa vyberie z pätice, novej pamäti treba opatrne vyhnúť pin 27 o 45 stupňov smerom od púzdra a priviesť na tento pin signál z pinu 25 FRB/priameho konektora. Ak je pôvodná pamäť zaletovaná odporúčam ju vyletovať a nahradiť päticou.
• Vstup jedného z invertorov na rozširujúcom konektore periférií (pin 25) sa zapojí na signál A14 EPROM (pin 27). R1 sa zapojí medzi piny 14 a 5 IO 7404 nachádzajúcim sa medzi EPROM a konektorom
• Ak nechcete narušiť plošný spoj preškrabom môžete napätie 5V na vstup stabilizátora DGBootu priviesť samostaným drôtikom z 5 kolíkového napájacieho konektora. V opačnom prípade prerušte cestičku vedúcu od pinu 6 IO 7404 ku konektoru a do prekovenej diery v blízkosti pinu 26 konektora priveďte 5V napr. z pinu 14 predmetného IO

Gama po úprave:

DGBoot na univerzálke:

Výhody DGBootu:

• Samostatná periféria nevyžadujúca divIDE k svojej činnosti
• Zostáva voľná zbernica na pripojenie ďalších periférií (Melodik, D40…).
• Rýchle a efektívne testovanie programov na reálnom železe (snap z emulátora sa uloží do správneho adresára, netreba fyzicky prehadzovať médium medzi PC a divIDE –  CF, SD, disk, disketu atď.)
• Bezkonkurenčná cena a dostupnosť

Nevýhody:

• Problematickejšie pripojenie ďalších periférí na 8255 (joystick, tlačiareň)
• O niečo pomalšie nahrávanie oproti pôvodnému SpeccyBootu kvôli zmene kódu pre rôzne adresy vstupného a výstupného portu (14T / byte)
• Pomalšie nahrávanie v porovnaní s IDE/CF
• Chýbajúca podpora iných formátov (SNA, TAP)
• Potreba zapnutého PC s bežiacim DHCP a TFTP. Linuxový router/AP (napr. Asus WL500G) to zrejme bude vedieť plne zastúpiť – zatiaľ v štádiu testovania

Pre činnosť DGBootu budete potrebovať bežiace PC so spusteným DHCP a TFTP serverom. Na Debian 6 odporúčam použiť ISC DHCP server (udhcpd mi nefungoval) a TFTPD spúšťaný cez OpenBSD inetd:

apt-get install isc-dhcp-server tftpd inetd
mkdir -p /srv/tftp/speccyboot
chmod 775 /srv/tftp/speccyboot

Následne je potrebné skonfigurovať dhcp server aby počúval na požadovanom interface a prideľoval rozsah IP adries klientom.
Pomocou skriptu speccyboot-update zo zdrojového archívu vygenerujeme zoznam snapov, ktoré sme predtým uložili do adresára /srv/tftp/speccyboot.

Oživenie zapojenia by nemalo robiť žiadne problémy. Odporúčam skontrolovať zapojenie na skraty, premerať napájanie a činnosť stabilizátora. Následne zasunúť ENC modul do pinovej lišty. Po pripojení sieťového kábla RJ-45 a resete Gamy by mali reagovať LEDky na module (zelená – pripojenie, oranžová – komunikácia). Pokiaľ na PC správne beží DHCP a TFTP server zobrazí sa správa ‘configuring DHCP’ nasleduje ‘configuring TFTP’ a zobrazí sa zoznam snapov na nahratie. Ak nie, odporúčam komunikáciu odsledovať WireSharkom.

Na záver prikladám súbory na stiahnutie:

• Binárny obraz EPROM 32k
• Zdrojový kód DGBoot
• Schéma (Eagle)

Veľa zábavy s novým rozšírením pre vašu Gamu želá ikon.