FABRICATION DE MON PROTOTYPE MSX , LE NC8
Voilà un petit moment que je réfléchis à la mise en oeuvre d'un prototype MSX. Dans un premier temp, ça sera un MSX1, puis MSX2 et voir MSX2+. Je partirais donc sur la base d'un MSX1, le VG8020.
L'avantage de ce MSX, c'est qu'il n'y a pas de MSXEngine, toute la partie logique ce fait par des circuits standard de la série TTL (74LSxx). D'autres schémas seront les bienvenues pour le décodage de certains signaux. A noter aussi que le travail que j'ai fait sur le YM5214, que j'ai remplacé par un EPM7128 sur mon YIS503, me permettra de partir sur une base.
Il m'aura fallu plusieurs années pour bien comprendre la norme MSX et encore aujourdu'hui, j'en apprend beaucoup grace a des MSXiens.
Dans un premier temp, j'ai cherchér un nom et un logo pour le prototype. Je l'ais appelé le NC8, New Computer 8bits.
J'ai ensuite potasser divers schémas pour connaitre les circuits les plus indispensable pour avoir au moins le fameux écran bleu MSX.
Il nous faut donc : Un CPU Z80, un contrôleur D8255, une eprom 27C256, une RAM (Minimum 32K),quelques 74LSxx et bien sur, du temps ...
Pour le PCB CPU, je tiens vraiment a remercier Fabf pour la réalisation de son PCB et je peux vous dire que ce PCB est d'une qualitée trés bien faite pour réaliser un prototype. Ca m'a surtout fait gagner du temp, car la réalisation d'un PCB, c'est du temp passer devant un écran a chercher les connections ou les PINS utilisables.
Cliquer sur l'image pour avoir une meilleur résolution
Pour la partie logique, j'utiliserais un EPM7128. Plus facile d'utilisation que plusieurs 74LSxx.
Pour le PCB de l'EPM, encore une fois, le PCB de Fabf fera trés bien l'affaire.
Cliquer sur l'image pour avoir une meilleur résolution
Vous pouver suivre l'avancement de tous ses travaux ici :
Avant de démarrer les explication, je voudrais aussi remercier toutes les personnes qui sont disponibles au MSXVillage quand une question technique est posée. Merci a Fabf qui a trouvé (Et qui trouve toujours du temp) pour répondre a mes questions quand je suis bloqué sur un probléme ...
Maintenant, place au dévellopement du prototype ...
Les mises à jours ce feront de la plus récente à la plus ancienne. Comme ça, les derniéres MAJ seront toujours en premiére.
SOMMAIRE :
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Aprés un petit probléme de conception autours du régulateur de tension (LM7912) qui délivre le -12V, j'ai réaliser un adaptateur avec un ICL7660.
Ce circuit permet de convertir un tension positif en tension négatif. Là en l'occurence, il convertit le +12V en -12V sans modification sur la carte mére.
Trois composants sont nécessaire pour réaliser cette adaptateur : nécessaire
1 circuit ICL7660
2 condensateurs de 10uF/25V
Cette platine ne fait que 17mm x 11mm. Elle peut être réaliser sur un plaque veroboard a pastille.
En utilisant ce genre de barrette ...
... l'adaptateur est soudé directement sur la PCB du NC8+
Voilà, l'aventure ce termine et aprés un an jours pour jours, je peux enfin profiter de ma belle réalisation.
Ca n'a pas toujours été facile de résoudre certains problèmes. Surtout lorsque je trouvais la solution a un problème et qu'un autre apparaissait.
Il fallait revoir entiérement la structure, les compatibilités de l' EP2C5T144 qui fonctionne en 3.3V alors qu'un EPM7128 fonctionne en 5V. Il fallait aussi apprendre les bases du language VHDL ou du language Verilog.
J'ai même cru un momment laisser tomber car plus rien ne fonctionner sur mon proto quand je suis passé sur le FPGA EP2C5T144.
Je remercie vraiment toutes les personnes qui m'on aidé dans ce projet qui n'était vraiment pas gagner.
Mais l'acharnement a payer et le NC8+ fonctionne a merveille.
Pour finir, voilà les caractéristiques du NC8+ :
En interne dans l'EP2, on retrouve :
- Toutes la partie logique pour créer les signaux.
- Le Z80.
- Le PPI 8255.
- L'expandeur X4.
- Le mapper RAM 512K I/O.
- Le PSG.
- Le SCC.
- La gestion et la mapper de la SD.
- La gestion du RTC (Sauf le RP5C01).
- Le port PS2.
En externe sur la PCB :
- Un FPGA ALTERA de type CycloneII EP2C5T144.
- Le VDP avec sa VRAM.
- La SRAM de 512K.
- Le BIOS (MAINROM et SUBROM dans une 29F040).
- Le BIOS de la SD.
- Le RTC RP5C01.
Connecteur externe :
- 2 connecteurs cartouche, dont le SLOT2 qui est en I/O.
Il y a deux connecteurs identiques en SLOT2, un au dessus et un à l'arriére. Un dés deux est toujours en mode I/O par la manoeuvre de l'interrupteur en face avant.
Lorsque le SLOT2 du dessus est actif avec le signal SLTSL, l'autre peu servir par exemple pour un FMPAC Light (FMPAC qui n'a pas de ROM) ou tout autre carte qui n'a pas bessoin du signal SLTSL.
- 1 lecteur de carte SD.
- 1 sortie péritel (Audio/Vidéo).
- 1 sortie jack audio.
- 1 ports clavier PS2.
- 2 ports joystick.
- 1 reset.
- 1 réglage volume.
Une vidéo qui montre l'utilisation du +12V et du -12V avec la cartouche FMPAC et le jeu Aleste.
Vue d'ensemble de la PCB du NC8+ entièrement assemblée.
Les deux inter devront être changer par des interrupteurs a glisière de meilleur qualitée.
Quelques précisions :
Dans la configuration standard, la carte DEV EP2C5T144 a un certain nombre de PINS utilisable. Elles sont disposées de cette façon :
Pour récupérer les derniéres PINS qui me seront trés utiles, j'ai déssoudé les 4 résistances R1, R2, R9 et R10 qui peuvent être maintenant réatribuer sous le Pin Planner de Quartus.
Il y a aussi une PIN qui peut être récupérer, c'est la PIN76. Il faut faire une petite modification dans la configuration de l' EP2C5T144.
Sur un projet comme celui là, 5 PINS, c'est 5 PINS !!!!
Carte EP2 avant modif Carte EP2 aprés modif
Retour aux essais.
Les premiers tests sont concluants. Avec le minimum sur la PCB, le NC8+ démmare correctement.
Aprés 3 semaines d'attente, les PCB sont enfin arrivés.
Aprés quelques modifications sur la conception de la PCB, (Comme la suppression d'un LED, rajout de l'empreinte de la SRAM en SOP32, modif de l'emplacememnt du convertisseur +5V/+12V, ...) j'ai pu enfin passer commande d'une série de PCB.
Plus qu'a attendre le résultat du fournisseur ...
Conception et début du routage d'un PCB.
Aprés plusieurs mois sans nouvelles et quelques galéres (Compatibilitée entre les signaux, problémes de sons, ...), je peux enfin présenter la suite de mon proto.
L'EPM7128 n'étant plus assez gros pour la suite de l'intégration des différents périphériques, je suis passé sur une carte DEV a base d'un Cyclone II de type EP2C5T144.
Il a fallu revoir tout le systéme, le cablage, connaitre et apprendre les bases du langage VHDL (Langage de programmation qui sert a décrire et a remplacer un composant hardware).
Un composant en VHDL fait gagner beaucoup de place sur une carte principale, mais prend beaucoup de LE (LE=Logic Cells). Sur un EP2C5T144, il y a 4608 LE alors qu'un EPM7128 n'a que 128 Macro Cells.
Un exemple : Le Z80 en VHDL prend plus de 2200 Logic Cells dans un Cyclone II, alors qu'un ExpandeurX4 en composant (Sous Quartus), ne prend que 18 Logic Cells.
On retrouve donc en interne dans le Cyclone II :
En externe, il reste :
Rajout du module RTC le lendemain.
Le NC8+ a maintenant son propre port joystick.
Comme le NC8 a maintenant un V9958, la mise à jours du logo avec le signe + devait être indispensable.
Le NC8+ a maintenant une palette de 19268 couleurs.
Aprés quelques problémes intempestif en MSX2, j'ai passé le NC8 directement en MSX2+. J'avais trop de plantage ou de blocage en MSX2 pour présenter la suite du NC8.
Depuis le passage en MSX2+, ça fonctionne super bien.
J'ai volontairement enlever la partie RTC pour un probleme de PIN sur l'EPM. Cette partie n'est qu'un petit détail car je sais quelle fonctionne trés bien.
La rangée de cavaliers en bas , a gauche de la carte vidéo est pour sélectionner un V9938 ou un V9958. C'est simplement plus efficace que de déssouder les fils pour un test d'un V9938.
Un signal que m'a bien posé des soucis, le /INTVDP (Fil jaune). Pareil pour le CLOCK (Fil blanc), il ne passe plus par le connecteur EDGE 50 broches. Il est relier à l'EPM qui lui, délivre un CLOCK de 3.57Mhz constant sur tout le proto.
J'ai enlevé l'Expander externe pour mettre deux vrais slots MSX. L'expander X4 est maintenant intégrer dans l'EPM7128, il est connecté au SLOT0 pour créer un SLTSL0.0 et un SLOT0.1 qui commande la MAINROM et la SUBROM.
Le connecteur EDGE qui reçoit la carte vidéo n'est pas un slot externe. Il est simplement là pour recevoir cette carte.
En résumer :
- SLOT 0 : Expander X4.
- SLOT 1 : Port cartouche 1.
- SLOT 2 : Port cartouche 2.
- SLOT 3 : RAM.
Le fil noir est le SLTSL2 qui est délivré par l'EPM7128
J'ai effectué un test avec 4Mo de mémoire, ça déménage ...
Diagramme de l'EPM7128 du NC8 MSX2+
Logo du NC8 version MSX2+.
Test avec TESTRAM.
J'ai aussi rajouter une LED sur le PPI pour le CAPSLOCK. Je voulais pas démonter le PCB qui gére le clavier pour une LED. Aprés tout, ce n'est qu'un proto.
Test du son SCC en MSX2+ avec Space Manbow.
Enfin du son PSG et un clavier.
Test du son SCC avec F1 Spirit.
Rajout de 64K pour avoir 128K de VRAM.
Pour information, voilà le genre de probléme rencontré si il n'y a que 64K de VRAM ... surtout une fois le proto NC8 upgrader en MSX2 :
Affichage avec 64K de VRAM Affichage avec 128K de VRAM
Module RTC (Real Time Clock) intégré au prototype.
La partie logique du module se trouve une nouvelle fois dans l'EPM7128. Une batterie de 3,6 volts est ensuite connectée au module pour garder certains paramétres en mémoire (La date, l'heure, les couleurs, ...).
Mise à jour du logo NC8. La capsule est redimensionnée et centrer.
L'ajout de 64K de VRAM est prévu dans peu de temps.
Passage en MSX2 avec logo personnalisé et rajout de 32K RAM. La MAINROM et la SUBROM est dans une 29F040.
La seule modification a effecuer pour le passage en MSX2 et le BIOS et l'ajout de la SUBROM.
Test avec TESTRAM.
Le probléme des 64K de RAM qui est afficher à l'écran est maintenant résolu depuis le passge en MSX2.
Test avec des jeux en cartouche. Nemesis 3 et Vampire Killer.
Aprés quelques modifications dans l'EPM7128, le rajout de quelques résistances PULL UP et un systéme de RESET, enfin un écran bleu.
Le connecteur en bas a droite est pour connecter le clavier du NMS8250.
Test avec TESTRAM.
Probléme que je n'arrive pas a réssoudre. Sur la carte CPU, il y a une RAM de 32K, mais TESTRAM trouve 64K. De toute façon, je vais rajouter 32K au momment du passage en MSX2. Le probléme sera résolu.
Affichage de 16K VRAM au lieu de 64K concernant la carte vidéo. Aprés quelques infos, c'est la maximum que TESTRAM trouve sur un MSX1.
Test avec des jeux en cartouche. Maze Of Galious et Nemesis 2.
Présentation du proto :
Prototype connecter sur un ExpanderX4 et une carte vidéo MSX2 (VDP9938 avec 64K VRAM). La carte sur le 1er slot est TESTRAM en version ROM qui sert à connaitre l'évolution et les caractéristiques du prototype.
Sur la carte principale se trouve, l'Eprom (BIOS), la RAM (32K), le Z80 (CPU) et le D8255 (Controleur PPI).
Sur la carte additif, l'EPM7128 qui intégre toute la partie logique.
Sur la petite carte, en bas a droite, un connecteur clavier et le RESET.
