AVR BASIC počítač

Výroba jednoduchého počítače s implementovaným jazykem BASIC se může zdát v současnosti jako zbytečnost a přežitek. Vždyť přece je v nabídce na internetu tolik lepších možností...

A přesto se k takové akci může i dnes někdo rozhodnout. Důvodem může být, že chcete nachystat dětem něco opravdu jednoduchého a přesto programovatelného, nebo by se vám hodil samostatný jednoduchý počítač k měření a ovládání nějakého stroje (hračky), či jenom zatoužíte zavzpomínat si na počítače z doby před 40 léty. Na webu najdete více (tu lepších, tu horších) konstrukcí s podobným námětem. Jeden z nejlépe propracovaných projektů na toto téma objevíte na stránkách Jörga Wolframa. Zveřejnil několik zajímavých počítačů na bázi AVR procesorů od firmy (dříve Atmel) nyní Microchip. Níže naleznete mírně upravenou variantu mikropočítače ChipBasic2 s několika málo "bonusy" navíc, které jsem doplnil.

Na obrázku je kompletně osazený počítač s modulem přídavné flash paměti a snímačem teploty LM75 na sběrnici I2C.

Popis počítače

Na výše uvedených stránkách najdete podrobný kompletní popis počítače obsahujícího interpret jazyka BASIC. Drobnou nevýhodou je, že vše je pouze v němčině. Jedinci, kteří tímto jazykem nevládnou, budou mít menší problém. Naštěstí máme k dipozici mocný nástroj zvaný Google Translator a s jeho pomocí by měli pochopit vše i technici ovládající němčinu nastudovanou ze Švejka a kurzů "Alles gute!".

Pro rychlý přehled základních vlastností počítače jsou zde uvedeny nejdůležitější parametry:

• Napájecí napětí: 9 až 12 V
• Odběr proudu: do 50 mA
• Vstup: PC klávesnice PS2 (miniDIN konektor)
• Výstup: RGB pro analogovou TV
• "Operační systém" pro práci se soubory
• Zabudovaný interpret jazyka BASIC s editorem
• Max. počet řádků programu: 95
• Počet programů v pamětí mikropočítače: 8
• Možnost připojit rozšiřující flash paměť pro uložení až 256 programů
• Sériová komunikace: 2 x UART (z toho 1x RS232)
• Komunikace po sběrnici I2C
• V/V rozhraní: 8 bitů digitální paralelní, 1 vstup analogový

Při stavbě dále popsaného počítače jsem proti originálu pouze velmi mírně upravil schéma zapojení, navrhl nový plošný spoj a připravil některé nové programy a doplňky - viz dále.

Schéma zapojení

Schéma zapojení odpovídá tomu, co najdete v původním zdroji na obrázcích v části "1.3 - Univerzální verze" a "3 - Rozhraní". Součástí je již i "Rozšíření na 16 barev (4.3)". Jedinou funkční změnu proti kompatibilitě s originálem, kterou jsem si dovolil udělat je, že výstupní konektor pro TV signál nemá zemní potenciál na kostře konektoru, ale je připojen na vývod č. 9. Nepředpokládal jsem totiž použití LCD displeje, který bude spíše výjimečnou variantou.

Druhou změnou jsou úpravy v napájení počítače. Proti původnímu návrhu, kde se počítalo se stabilizovaným napájení +5V, je u upraveného zapojení zařazen na vstup stabilizátor U2 s ochrannými diodami. Je tak možné využít pro jeho napájení vhodný dostupný síťový adaptér.

Na desce jsou přímo zapojeny vstupy pro nastavení generování signálu v normě PAL a CSYNC.

Plošný spoj

Pro zájemce o stavbu je připraven návrh plošného spoje s použitím klasických vývodových součástek (aby to vypadalo jako reálný "retro" počítač :-).

Všechny součástky jsou umístěny na jednoduchém jednostranném plošném spoji velikosti 94 x 94 mm. Stačí obrázek vytisknout v rozlišení 600 dpi.

Rozmístění součástek na desce plošného spoje je zde:

Postup stavby a oživení

Desku s plošným spojem začněte nejprve osazovat drátovými propojkami. Je jich tam celkem 7 a jsou ukryté pod integrovanými obvody. Pokud byste chtěli pouze jednoduchý mikropočítač s BASICem, pak není nutné osazovat desku kompletně. Například paměti pro ukládání dat U3 a U4 na sběrnici I2C nejsou pro funkci nezbytné. Nechcete-li ukládat získaná data do nevolatilní paměti, nemusíte je osazovat. Stačí součástky U1 a U2 a všechny pasivní prvky kolem nich. Pro připojení klávesnice musí být konektor J2 a pro televizi J7 se všemi pasivními prvky, které k němu vedou.

Mikropočítač nevyžaduje žádné nastavování. Je nutné pouze napálit správně program do paměti U1. Jörg Wolfram má na stránkách více verzí včetně přeloženého HEX kódu s pokyny pro nastavení pojistek. Je zajímavé, že verze programu 1.51, která by měla být poslední, se mi po naprogramování nerozběhla. Zkusil jsem tedy o jeden krok starší verzi 1.50 a ta již běžela bez problémů. I když by měly být stejné, liší se obsah přeloženého HEX kódu. Nepátral jsem nad příčinou a nechal v paměti verzi 1.50.

Při přípravě kabelové redukce mezi konektorem CANON 9 a vstupem TV (ať již pouze 2 CINCH konektory pro černobílý obraz, nebo SCART pro plné barvy) nezapomeňte, že tato deska má pro televizní signál zem na vývodu č. 9. Upravte si proto kabel na rozdíl od původního nákresu, kde je zem připojena na kovový kryt konektoru.

Použití

Ovládání hotového mikropočítače je snadné a intuitivní. Na konektoru J8 je připraven sériový kanál UART RS232. Je možné jej využít pro připojení k PC s tímto rozhraním nebo s redukcí USB/RS232. Obyčejné převodníky USB/sériový kanál s TTL úrovněmi vám fungovat nebudou. Přes sériový kanál se dá komunikovat a posílat programy mezi PC a mikropočítačem.

Velmi užitečné je propojení mikropočítače s PC na přenos programů. Přenos souborů se uskutečňuje přes X-MODEM protokol. Vyzkoušený je například Hyperterminal z Windows. Jedním z prvních programů, který bych doporučil nahrát do mikrořadiče, je binární soubor (není to BASIC program) "kbd_us.bin". Pomocí něho si můžete přepnout rozložení klávesnice na US místo původního DE. Pokud vám však nevadí německé rozložení klávesnice, nemusíte to provádět.

Jak jsem na začátku slíbil, připravil jsem i několik doplňků. Ty na stránkách Jörga Wolframa nenajdete. Pokud byste se pro výrobu mikropočítače rozhodli, můžete pokračovat ještě zde.

Závěr

Srovnáme-li projekt Jörga Wolframa s jinými díly na webových stránkách, musím před jeho výtvorem hluboce smeknout. Tak propracované a dobře komentované konstrukce najdete jenom výjimečně. Navíc to skutečně funguje a dělá, co by mělo. Při testech jsem objevil jsem jenom několik drobných "mušek", které ale nejsou podstatné.

Na závěr bych poděkoval Jörgovi a pokud o něčem podobném uvažujete, směle do toho. Mohu jenom doporučit.