TK80/BS floppy reboot

ＴＫ８０／ＢＳの

シンセシステムを復活／拡張したい～

その５０

ＳＢＣ８０８０ボードを使った
ＴＫ８０ＢＳ互換機の作製

２０２０年
４月１１日
互換機の拡張Ｉ／Ｆに接続するシンセ用８２５５ボード、ＦＤＣボード、ＶＤＰボードを新規作製する予定です。ランダムロジックでアドレスデコーダを作ったり、双方向バッファの配線するのは面倒なので、ＰＳｏＣのＵＤＢにロジックを組み込んでみます。価格が２０００円弱と少し高いですが、手配線する手間を考えると良さそうです。赤枠内はＦＤＣボードのアドレスデコーダ、データバスバッファ、ドライブとサイドのセレクト用Ｄ－ＦＦです。回路図で組み込む部分を確認します。

ＰＳｏＣのＣｒｅａｔｏｒで回路入力します。ＬＳ１３９はＬＵＴに、ＬＳ２４５はスリーステートバッファを組合わせて作成します。分周回路のＤ－ＦＦにＱ－出力が無いので、インバータを通してからＤ入力にフードバックします。

プロセッサは何もしないので、無限ループしているだけで、ちょっともったいないです。省電力のためにもスリープに入れた方が良さそうです。

プロジェクトをビルドするとスリーステートバッファがループしているとワーニングが出ます。

ＵＤＢのリソースを確認すると、５．７％でスカスカです。ＩＯピンは４５／４８で使い切りそうです。

プロジェクトをＰＳｏＣ５ＬＰにダウンロードします。使用しているボードはＫｉｔＰｒｏｇ部を切り離してあるボードで、ＭＡＣ８のコンスルーピンを使って簡単にターゲットボードのスルーホールに挿せるようになっています。

ＦＤＣボードのドライブ側のインターフェース信号はランダムロジックで作製するので、手持ちの在庫から探します。７４０６、ＬＳ１２３、ＬＳ２４５が見つかりました。

互換機でＶＤＰを使ったグラフィックディスプレイボードの動作確認をします。

ＶＤＰ用のプログラムやデータの入ったフロッピディスクがあります。アセンブラで作った制御プログラムとそれを呼ぶＢＡＳＩＣプログラムがあり、プログラムをロードして動作確認します。

左は陰線消去のある３Ｄ表示プログラム、右は２Ｄのフラクタルプログラムです。本家のＴＫ８０ＢＳの再起動時にも動作確認していました。動作良好です。

互換機のＦＰＧＡ内に組み込んでいるＶＲＡＭの初期画面のバランスが悪いので右側に変更しました。簡易ＩＣＥが自動実行する場合はモニタの初期で上書きされ、一瞬で消えて表示されません。自動実行しない時にはこの画面が表示されます。ｃｏｅファイルを作って指定するだけです。

４月１２日
昨日作成したＰＳｏＣのＵＤＢの動作確認を行います。

はじめに、高速で動作するクロック分周回路です。８ＭＨｚを１／２分周して４ＭＨｚを出力します。

アナログディスカバリで３．３Ｖ電源とクロックを出力し、ロジアナで出力を確認します。１／２分周されています。動作良好です。

もう一段、カスケード接続して２ＭＨｚも出力すると、動作不良になりました。

ライブラリに周波数分周器があり、これでを使って１／２、１／４分周を作ってみます。

１／２、１／４分周も動作良好になりました。

メモリボードのＳＲＡＭにバッテリバックアップ用３．６Ｖニッケル水素電池を接続して動作確認します。電池は外側に少しオフセットしないと、アクリルで作製したステーと干渉します。ちょっと失敗でした。

メモリのエリアに特定データを書き込み、チェックサムを計算します。

一度、電源を切ってから少し待って、再立ち上げしてチェックサムを再計算します。値が異なっています。はじめメモリが化けているのかと思いましたが、モニタが２０００番台に割り込みベクタを書き込んでいることを思い出しました。右はモニタの先頭部のプログラムです。１０００番台にもベクタを書いています。これは修正した方が良さそうです。再度、チェックサムを計算しておきます。

ＴＫ８０に載っているＩ／Ｏアクセスの８２５５（元々はキースキャン用）のＰＣ１がゲーム音用、これは実装済みです。ＰＣ０がシンセのテンポ制御、テレタイプの出力用です。これはも実装してＦＰＧＡを書き換えました。ＰＣ０とＰＣ１をバッファを介して追加コネクタへ接続しました。次回、シンセのテンポ制御ができるか確認します。

４月１８日
ＴＫ８０ＢＳ互換機の拡張Ｉ／Ｆ用に手持ちのＰＳｏＣのＫｉｔＰｒｏｇ部を切り離します。割った時にパターンがきれいに切れるように、ミシン目の部分にカッタを入れておきます。

本体とＫｉｔＰｒｏｇの間にはＳＷＤ信号以外にもＩ２Ｃ、ＵＡＲＴ信号も通っています。Ｊ３の５本を接続しても、他の信号は接続されないので注意が必要です。

手持ちの丸ピンのオス／オスピンを分解し、連結してＰＳｏＣに半田付けします。

モノタロウで購入した拡張Ｉ／Ｆ用のマザー用の５０ピン、フロッピ用の３４ピンの圧接コネクタが来ました。

続いて、マルツのコネクタとＶＤＰ用水晶発振子などです。

こちらは秋月のスイッチ、８ＭＨｚの発振モジュール、コンデンサ、ユニバーサル基板などです。

ポーランドからフロッピエミュレータも来ました。本家用に使っているマウントタイプではなく、Ｒｅｖ．Ｃという基板タイプです。おまけでヌガーが１個入ってました（笑）。

早速、フロッピエミュレータをフロントパネルに取り付けやすいように改造します。ＬＥＤとスイッチをアングルにして、ＬＣＤは延長ケーブルを作製しました。

購入したユニバーサル基板は高さを半分に、幅を１０インチ（２５６ｍｍ）にカット後します。Ｌ字のピンヘッダとマルツで購入した、ボードエジェクタを取り付けました。

リアパネルにミニＤＩＮコネクタを取り付け、シンセのテンポ制御やテレタイプに使っているＴＫ８０上の８２５５のＰＣ０とＰＣ１を接続しました。

４月１９日
先週のＰＳｏＣのＵＤＢの続きです。クロック分周回路に続いて、双方向バッファ（ＬＳ２４５の代用）の動作確認を行います。簡単にするため双方向バッファのみにしてビルドしてロジックをダウンロードします。

アナログディスカバリの電源とパターンジェネレータで動作確認します。途中うまく動かないビットがあり、回路図を確認したところ、４つのポートに０．１ｕのコンデンサが付いていました。すっかり忘れていました。

コンデンサを取り外してから、再度、確認します。８ビット、双方向で動作していることを確認しました。

拡張Ｉ／Ｆボードのガイドレールを作製します。以前から使っている廃品の１０ｍｍ厚のコの字アクリル部品をフライス盤で加工します。コの字の部分を削って、２ｍｍの溝を入れます。

ボードのガイドレールが８個完成しました。

拡張Ｉ／Ｆ用のユニバーサル基板の幅は本家と同じサイズに、高さは少し低くなりました。本家で使っているユニバーサル基板は高校生の時にアルバイトをしていた、基板作製造会社の廃棄物置き場から貰ってきた、Ｓ１００バス用のユニバーサル基板です。金メッキのエッジコネクタが切り取られています。Ｓ１００バスのサイズはキリの良い１０インチｘ５インチです。

拡張Ｉ／Ｆ用のマザー用ケーブルを作製しました。５０ピンの圧接コネクタを２列使います。５０ピンで使っているのは片列の２５ピンで、２列合計で５０ピンです。スロット数は４で、シンセ用８２５５ボード、ＦＤＣボード、ＶＤＰボードと予備です。

ミニＤＩＮに接続したＰＣ０～１の動作確認をします。簡易ＩＣＥで８２５５にアクセスして、出力をアナログディスカバリのロジアナで読み込みます。動作良好です。

ミニＤＩＮのケーブルに丸ピンのメスコンタクトを半田付けして、シンセのテンポ制御のコネクタに接続します。信号はアナログシーケンサに接続されていて、ＰＣ０がクロック、ＰＣ１がリセットです。簡易ＩＣＥからＰＣ０をアクセスしてアナログシーケンサのポジションが動作すること、ＰＣ１でリセットすることを確認しました。

実際にシンセのシーケンサプログラムで確認します。曲のファイルに付いているテンポ値にポジションが移り、テンポが変わることを確認しました。

本家に接続されているフロッピエミュレータの調子が悪いです。先週は正常動作していましたが、シーク／リードエラーになります。別のＳＤカードでも同様です。本物の８インチの方は正常で、ＦＤＣのＭＢ８８７７のピンで確認したところ、インデックスパルスのタイミングが２倍に伸びていました。８インチは３６０ｒｐｍですが、丁度半分のタイミングになっています。時間がなく、次回に持ち越しです。

４月２５日
先週の続きです。本家用のフロッピエミュレータがシーク／リードエラーになる件です。インデックスパルス（フロッピが１回転すると１パルス出力されセクタの始まりを示す）の確認を行います。初めに本物の８インチフロッピです。３６０ｒｐｍになっています。正常に動作します。

続いて、調子の悪いフロッピエミュレータです。インデックスパルスの周期が２倍になっています。シークエラーが発生します。

一度、調子の悪いエミュレータを取り外して、新しく購入した基板タイプに交換してみます。エラーは発生せず、正常です。基板上にはＰＩＣの他に、ＴＴＬが２個くらいしか載っていないので、ＰＩＣが壊れた可能性があります。一度、ファームウェアのアップデートを行ってみます。新しいＳＤカードをＦＡＴ３２でフォーマットしてファームをコピーし、左右のボタンを押しながら電源を投入すると、１分程度でファームが更新されます。

動作確認したところ、インデックスパルスも正常になり、エラーも発生せず、正常にファイルが読めるようになりました。

ＰＩＣのフラッシュが化けたのが原因でしょうか？ハード的に壊れていなくて良かったです。ドライブを元に戻しました。

互換機用の拡張ボードを作製します。初めにシンセ用８２５５＋バッファボードです。左の上が本家のシンセ用８２５５ボードです。細かいＴＴＬをなるべくＰＳｏＣに入れて配線を少なくします。下は新しいユニバーサルボードにＰＳｏＣとＩＣソケットを仮り実装した互換機用です。ＰＳｏＣのＩＣソケットは超低プロファイルを使いました。

４月２６日
復活したフロッピを接続して、互換機の動作を一通り確認します。動作良好です。

互換機の本体と拡張Ｉ／Ｆ間を接続するケーブルを作製します。外部用は両端が５０ピンのアンフェノールコネクタです。内部用は５０ピンのアンフェノールを４０ピンのピンヘッダに変換します。こちらは半田付けで作製しました。

シンセ用の８２５５＋バッファボードの裏側です。初めにメッキ線で電源を配線し、続いて信号線を配線してます。１０％くらい終了です。

８２５５＋バッファボード用のＰＳｏＣのロジック部を作成します。双方向バッファとバッファをイネーブルにするセレクト信号のロジックです。下位メモリでＶＲＡＭと互換機本体からのＴＫのＲＯＭ領域、ＢＳの８２５１と８２５５のメモリマップＩ／Ｏ領域を除外して、その他はイネーブルにします。負論理が使えないのが泣き所です。

ＰＳｏＣのピンを配置します。Ｃｒｅａｔｏｒ内はデバイスのピン配置なので、実際の評価ボードと対応をとるためオープンオフィスのＣＡＬＣでピンアサイン表を作成しました。デバッグポートのＳＷＤは汎用ピンにはアサインできないので色分けしておきます。