Komputer 8-bitowy

[jethrotull]

Tak, zresztą sprawdziłem po kilka egzemplarzy wszystkiego: dwa procesory, dwie pamięci, po dwie bramki.
- klawiatura działa na prototypie
- dwa egzemplarze CPU działają na prototypie a nowy komputer z nimi nie działa
- dwa egzemparze ROMu nie działają na nowym komputerze, jeden z nich sprawdziłem na prototypie i działa
- RAMu 6C4008 mam tylko jedną sztukę, ale przełożyłem z prototypu 62256 (który ma niemal te same wyprowadzenia musiałem przelutować tylko jeden kabelek) i też nie działa, poza tym ten RAM jest fabrycznie nowy
- kartę wyświetlacza też przełożyłem z prototypu, gdzie działa, do nowego komputera, gdzie też nie działa, zresztą problemy można zreprodukować nawet nie mając w ogóle podłączonego wyświetlacza, tylko klawiaturę i buzzer
- bramek nie przekładałem z prototypu ale sprawdziełm po kilka egzemplarzy, w tym wyjętych z jakichś losowych kart, gdzie działały
- nawet zegar przełożyłem z prototypu.

W sumie, oprócz elementów wlutowanych na stałe: gniazd, przewodów, kondensatorów, rezystorów nie zostało nic już do wymiany.

[jethrotull]

Dodam jeszcze, że całkowicie usunąłem układ DART z gniazda, podobnie jak układ '573 służący do przełącznia banków pamięci (mimo, że przełączanie działa), dzięki temu mam po 16KB ROMu i RAMu zmapowane na stałe do przestrzeni adresowej. Osłuchałem analizatorem logicznym nieużywane linie adresowe pamięci i wszystkie są cały czas w stanie niskim, tak jak powinny.

[staszeks]

Na zdjęciach nie widzę kondensatorów blokujących w zasilaniu.
W zasadzie dałbym coś takiego przy każdej "kości".

[jethrotull]

Nie no, są przecież, po 100nF na kość i po 10uF na płytkę.

kondensatory.jpg

[staszeks]

ślepy.

[brencik]

https://planetagracza.pl/muzeum-retro-k ... -mariupol/

[jethrotull]

Jeżeli nie ma pomyłki w lutowaniu a układ prototypowy y działał poprawnie to zbyt długie odcinki prowadzonych równolegle przewodów.

Postanowiłem przetestować tę teorię i zastąpiłem dwuipółmegahercowy zegar komputera oscylatorem zlutowanym "na pająka" na czipie 74HCT14, zgodnym pod względem wyprowdzeń z zegarem, ale charakteryzującym się częstotliwością ok. 100kHz. Przy takim powolnym taktowaniu komputer nadal działa dokładnie tak samo (tzn. tak samo źle).
Wg. mnie ten test potwierdza że jest to błąd lutowniczy, a nie problem z montażem, ale jesli ktoś ma inne zdanie to jestem otwarty na wszelką polemikę.

[staszeks]

Ale tu częstotliwość może odgrywać mniejszą rolę.
Liczą się czasy narastania zboczy, a te chyba niezbyt zależą od częstotliwości.
Prędzej spróbowałbym przewody powiązane w wiązki "rozwiązać" i"porozrzucać w przestrzeni".
Oczywiście nie gwarantuję sukcesu, ale taka próba nie powinna zająć wiele czasu.

[jethrotull]

Tak, to też już zrobiłem kilka dni temu, z takim samym rezultatem, tzn. jego brakiem.

[staszeks]

Zerknąłem trochę wstecz aby popatrzeć na zdjęcia prototypu.
Jedyne co przychodzi mi do głowy to długości połączeń (choć to raczej mało prawdopodobne).
Kiedyś wiele lat temu też z kolegami coś tam konstruowaliśmy (jeszcze seria 74xx).
Z braku rejestru przesuwnego zastosowaliśmy licznik i dekoder 1 z 10.
Długo zastanawialiśmy się dlaczego mamy cuda w działaniu.

[trouvere]

Tymczasem sam komputer konsekwetnie odmawia działania, tzn. niemal działa ale tu i ówdzie pojawiają się dziwne i niewytłumaczalne bugi, mimo że dokładnie ten sam soft działa bez zarzutu na egzemplarzu prototypowym. Wymieniłem już wszystkie komponenty, co do ostatniej bramki, między tym komputerem a prototypem i nic to nie dało. Spędziłem już na tym dobre dwa tygodnie, i wygląda że będzie to jeszcze długi i bolesny proces debugowania.

Odnoszę wrażenie, że za te "dziwne i niewytłumaczalne bugi" winę ponosi niestety montaż i nie chodzi tu o błędne połączenia bo w takim przypadku system nie wstałby w ogóle a o zjawisko nazywane ground bounce.
"Ground bounce on a PCBA is when the voltage level of a ground reference changes value or “bounces” to a different value. This phenomenon is usually associated with gate switching within transistors and ICs, and if significant enough, can cause erroneous circuit operation."

Z ground bounce mamy do czynienia wtedy gdy szyna zasilania "-", powszechnie nazywana masą charakteryzuje się indukcyjnością, której wielkość w połączeniu z szybkimi (w sensie czasów narastania, nie częstotliwości jako takiej) zmianami stanów logicznych, w układach CMOS w szczególności - gdzie zmiany stanów na wyjściach są od Vcc do Gnd.

Przeciwdziałać temu można i trzeba przez prowadzenie "masy" nie cieniutkimi drucikami a szeroką 3-5 mm szyną o jak najmniejszej indukcyjności, rozprowadzenie masy gwieździście od jednego punktu doprowadzającego zasilanie do pakietu (płytki), unikając przy tym jak ognia prowadzenia masy od jednego scalaka o drugiego, co jest wprost proszeniem się o kłopoty.

[jethrotull]

OK, przyczyną problemów istotnie są połączenia, ale nie w obrębie płytki.

W celu zdiagnozowania problemu postanowiłem napisać prosty program, który po inicjalizacji ekranu LCD (która przebiegała poprawnie) sczytuje pierwszy znak z ekranu (spację) i wypisuje ją ponownie w kolejnej linii. Wybrałem ten test ponieważ jednym z objawów moich kłopotów było wypisywanie losowych znaków na ekran, ale nigdy znaków wypisywanych bezpośrednio z pamięci, tylko takich, które zostały najpierw sczytane z ekranu (np. przy scrollowaniu). Efekt był taki, że w tej spacji były mniej więcej losowo ustawiane różne bity, co skutkowało wypisaniem znaku !, #, 8 itp.

Wówczas zdałem sobie sprawę, że o ile przetestowałem komputer w ogóle bez ekranu (jednym z problemów jest włączanie buzzera kiedy powinien być wyłączany) dotychczas nigdy nie testowałem bez klawiatury. Przetestowałem tylko klawiaturę na prototypie, gdzie działała bez problemu.

Odłączyłem więc całą klawiaturę (z wyjątkiem linii resetu, której potrzebuję) i wykonałem software'owo próbę scrolowania ekranu. No i wreszcie komputer zadziałał jak powinien. Okazuje się, że nawet odłączenie od klawiatury tylko linii zegara powoduje zdecydowaną poprawę i tylko pojedyncze znaki są w takim przypadku przekłamane, a nie niemal wszystkie. Tak, wiem że prowadzenie linii zegarowych między płytkami to słaby pomysł.

Klawiatura jest podłączona do komputera zwykła taśmą, bez ekranu i bez masy na co drugiej linii. Rozplecenie taśmy i rozrzucenie pojedynczych kabelków w przestrzeni nie daje żadnej poprawy. Na zdjęciu w trakcie rozplatania:

IMG_20220405_165156363.jpg

Nadal nie rozumiem czemu to samo rozwiązanie na prototypie działa poprawnie:

IMG_20211129_220313815.jpg

i to nawet jeśli klawiatura jest zmontowana na płytce stykowej, która z pięknym montażem nie ma nic wspólnego:

IMG_20211103_194405704.jpg

[trouvere]

Dlatego w czasach z80, czy innych procesorów w powszechnym użyciu były transceivery jak 244, 245 czy bardziej zaawansowane z serii abt... np: 74abt125, którego na sygnałach zegarowych stosowanie jest konieczne - o czym oczywiście sam już zapomniałem.

[jethrotull]

No tak, ale w prototypie tranceiverów też nie mam...
Tymczasem skróciłem też taśmę do poniżej 5cm i skleciłem oscylator lokalnie, na płytce klawiatury, żeby nie prowadzić sygnału zegarowego między płytkami. Poprawy brak.
Obejrzałem też kilka starych komputerów jakie stoją od ponad dziesięciu lat u mnie w pracy - dyski twarde w nich są połączone taśmami IDE o długości dobrych 30cm, te taśmy nie mają żadnego ekranowania a przesył danych przez nie odbywa się z prędkością dobrych 100MB/s. I te maszyny działały bez żadnego problemu.
Stąd cały czas podejrzewam że "zły montaż" to za proste wyjaśnienie, w każdym razie nie tłumaczące wszystkich wyników doświadczeń.

[trouvere]

Tylko to nie są poziomy TTL.