Етикет: Едноплатков компютър ЕМК

В Sandacite.BG открихме и още един български учебен ЕДНОПЛАТКОВ компютър – ЕМК-15!

Както ви стана ясно от миналата статия в сайта, през 80-те г. във ВМЕИ Ленин (дн. Технически университет София) са конструирани и произвеждани редица едноплаткови учебни компютри, предназначени за обучение на студенти и ученици от техникумите. Те са няколко, като сега ни попадна и 15-ият поред от серията ЕМК. Нека видим пък той от какво се състои…

ЕМК-15 се ражда в развойната лаборатория Микропроцесори и микрокомпютри, а е изработван в НУПД – последните три думи значат ,,управление Производствена дейност“, но за първата не знаем. Подобно на предшественика си, е базиран на българската фамилия интегрални схеми СМ 650. За да може лесно да се разбира какво е устройството на това компютърче и въобще на микрокомпютрите, всички елементи и схеми на компа са открити. Така е и по-лесно да се измерват типични сигнали в конфигурацията, когато преподавателят дава задание в упражнението. В момента в клубовете по роботика децата пак така започват обучението си от примитивни компютърни и робоустройства, за да осъзнаят принципите им и да преминат към по-сложни машинки.

На този куплунг, който се намира в герния десен ъгъл на платката, е с магистралите на емулираните микрокомпютри – те са изведени на него. Така може конфигурацията на ЕМК-15 да се разширява, да се включват външни обекти, които да се контролират чрез него.

КАКВО МОЖЕ

Ето колко много учебни задачи могат да се изпълняват на компютърчето ЕМК-15:

• запознаване с особеностите и архитектурата на фамилията чипове СМ 650, а и на МС 6805 също;
• запознаване с принципите и схемните особености на микрокомпютъра, разпределение на адресното прост­ранство, обслужване на периферия и др.;
• запознаване със системната програма на СМ 650, съставяне, въвеждане, настройка и изпълнение на програми на машинен език;
• съставяне на управляващи програми и използване на мик­рокомпютъра за управление на включени външни обекти и процеси;
• използване на ЕМК-15 за вграждане в управлява­щи микропроцесорни системи; .
• емулация на едночипови микрокомпютри от микропроцесорните фамилии СМ 650 и МС 6805.

ТЕХНИЧЕСКИ ДАННИ

Основните технически данни на едноплатковия микрокомпютър ЕМК-15 са:

• 8-битов микропроцесор СМ 651;
• обем на оперативната памет 4 кб;
• възможност за включване на потребителски EPROM, с обем 2 или 4 кб;
•  мониторна програма с обем 4 кб , записана в EPROM чип тип 2732;
• системен куплунг с 40 извода, на който са изведени сит- палите на емулираните микрокомпютри от сериите СМ 650 и МС 6805. Това е необходимо, ако ЕМК-15 се използва за апаратна или програмна настройка на микрокомпютърни системи, базирани на споменатите по-горе фамилии интегрални схеми;
• възможност за емулация на аналоговите входове на едночипови микрокомпютри;
• възможност за връзка с 16-битов персонален компютър от типа Правец 16 – това е нещо, което не го видяхме при ЕМК-14;
• захранване – с напржения 5 и 12 волта, включвани чрез регулируем стабилизиран токоизправител.

Компютърчето е съвсем малко – размерите му са 300 х 210 х 50 мм и тежи  само около 400 грама.

ОСНОВНИ БЛОКОВЕ И ВЪЗЛИ В КОМПЮТЪРА ЕМК-25

Ето и какво има в него, подредено в удобен табличен вид:

• микропроцесор СМ651;
• тактов генератор, вграден в него;
• дешифратор на адресното пространство;
• чип за EPROM памет;
• оперативна памет – RAM;
• клавиатура;
• панел за цифрова LED индикация;
• два чипа за паралелен интерфейсен адаптер;
• едночипов микрокомпютър с аналогово-цифров преобразувател СМ 654;
• чип за асинхронен интерфейсен адаптер.

А сега да ги видим едно по едно кое какво!

Микропроцесорът СМ 651 е осембитов, с вграден в него тактов генератор, 112 байта RAM, два осембитови паралелни интерфейсни адаптера, 8-битов таймер с 8-битов предва­рителен делител и изведени магистрали за адреси, данни и управле­ние. Процесорът поддържа набор от 59 команди, включващи такива за двоична аритметика, логически операции, аритметическо и логическо местене, четене, запис, условни и безусловни преходи, операции над битове и прекъсвания.

Тактовият генератор е реализиран с кварцов резонатор 4,9152 MHz.

Дешифраторът на адресното пространство се осъществява чрез чипа 74139 и логическата интегрална схема 82S129. Адресното пространство на микрокомпютъра е разделено на области, както е показано в картата на паметта тук:

Ако сте внимавали в час и я четете добре, виждате как тя включва:

• чип контролер за входно-изходно устройства, таймер и вътрешна RAM за СМ 651;
• област за RAM-та;
• област на входно-изходни схеми;
• област на потребителски EPROM, тип 2716 или 2732;
• област на системен паралелен интерфейсен адаптер;
• област за асинхронен сериен интерфейсен адаптер;
• област за служебната (тук наричана мониторна) програма – онази, заводската.

За емулация на входно-изходните портове на едночиповите микрокомпютри е използван периферният интерфейсен адаптер VIA-6522. Добре е да уточним, че в първите 128 байта на адресното пространство на микрокомпютъра съществуват неизползвани адреси (2, 3, 6, 7 и В до F), които се адресират от микропроцесора като външно адресно пространство. В четири от тях (2, 3, 6 и 7 – адреси на DRC. DRD, DDRC и DDRD) е разположен паралелният интерфейсен адаптер VIA.

EPROM паметта е реализирана с интегралната схема 2732, както и при предходния учебен едноплатков компютър. Томно както и при него, тази памет може да се резшири, като се постави допълнителна EPROM  в гнездо, като тя може да е 2-килобайтовата 2716 или отново 4-кб 2732. В никакъв случай обаче не поставяйте и не изваждайте схеми при включен компютър, защото ще го повредите!

При поста­вяне на допълнителна памет в зависимост от типа, те се разполагат на адреси според следната схема:

2716 – $1800 – $1FFF

2732 – $1000 – $1FFF

RAM паметта е реализирана с две интегрални схеми от типа 6116 и има обем 4096 x 8 бита. В тази памет се въвеждат на програми и данни от потребителя. Знаем, че тя е енергонезависима, затова при изключване на захранването нейното съдържание се губи. Част от паметта между адресите ($F38 и $FF7) се изполва от служебната програма, а друга част с адреси ($000 – $00А и $010 – $07F ) не може да се използва поради припокриване с вътрешното адресно пространство на микрокомпютъра. Също така да добавим, че програма, записана в потребителската EPROM па­мет, може да бъде прехвърлена в RAM-та.

Системният паралелен интерфейсен адаптер (в блоковата схема означен като ПИА 1) обслужва клавиатурата и цифровата индикация. Страната А на адаптера управлява буферите за управление на като­дите, а страна В – буферите на анодите на индикцията.

Клавиатурата може да ви се струва малко необичайна, но всъщност е напълно нормална за този вид компютри. Тя  се състои от 25 бутона, разделени на две групи – информационни и управляващи.

Клавиатурата е реализирана матрично, като колоните са свързани с анодните буфери на индикацията, а редовете – към систем­ния паралелен интерфейсен адаптер. В момента, в който натиснем някой бутон, към съот­ветния вход на ПИА се подава логическа нула. Скенирането и дешифрирането на натиснат бутон се осъщест­вява по софтуерен начин, вграден в мониторната програма.

Индикацията на микрокомпютъра е изградена от шест 7-сегментни индикатора (Н1 – Н6), разделени на две групи от четири и два. Управлението ѝ е от динамичен тип и се извършва отново по програмен начин чрез ПИА и буфери за аноди и катоди.

Потребителският паралелен интерфейсен адаптер СМ 602 е чипът, който оттговаря за емулацията на входно-изходните портове на емулираните микрокомпютри от микропроцесорните фамилии СМ 650 и МС 6805.

Него­вите вътрешни регистри са разположени на ето тези адреси на адрес­ното пространство на микрокомпютъра:

За едночиповия микрокомпютър с аналогово-цифров преобразувател СМ 654 ви разказахме преди време подробно ТУК. Той е използван и в едноплатковия компютър ЕМК-15, като тук отговаря за емулацията на аналоговите входове на емулираните едночипови микроком­пютри. Чрез паралелния интерфейсен адаптер аналоговата информация се подава към микро­процесора СМ 651.

Асинхронният сериен интерфейсен адаптер СМ 603 е предназначен за осъществяване на връзка с персонален компютър Правец 16 или подобен. Скоростта на обмен се задава от български 8-контактен превключвател от тип ПИС-8:

КАК ДА РАБОТИМ С ЕМК-15

За тази цел, разбира се, първо трябва да го включим в регулируем стабилизиран токоизправител. Това става, като червената жица се включва към положителния полюс на токоизточника, а синята – към масата. Ако сме се справили, ЕМК-15 автоматична минава в режим на готовност и на индикатора се изписва Р. При запалени всички сегменти на индикатора максималната сила на тока не трябва да надвишава 1 ампер.

Устройството на клавиатурата е на практика същото като при предния модел ЕМК-14. Бутоните в групата от 0 до 9 и от A до F образуват т.н. шестнадесетична клавиатура и  слу­жат за въвеждането на шестнадесетичен код на съответен адрес в паметта, а освен това  и за въвеждане на необходимата информация в дадена клетка също в шестнадесетичен код.

Управляващите 9 бутона извършват следните действия, които след това на софтуерно равнище се задействат от вградената служебна програма:

• въвеждане на адреси и данни от шестнадесетична клавиатура;
• индикация и промяна съдържанието на вътрешните pегист­ри на микропроцесора;
• стартиране на въведена програма от паметта на зададен адрес или от текущия PC;
• въвеждане и премахване до три точки на прекъсване;
• изпълнение на програма в стъпков режим;
• изчисление на относителни адреси;
• рестартиране на микропроцесора;
• вход в мониторната програма;
• прехвърляне съдържанието на EРROM паметта в RАМ;
• сравнение на прехвърлените области от паметта;
• задаване на типа на емулираните микрокомпютри.

Разбира се, за всички тези действия отговарят различни бутони и комбинации от тях.

Началното задействане на ЕМК-15 се извършва, като натиснем бутона RFT. Тогава се нулират интерфейсните адаптери, освен тях – онези клетки от паметта, в които работи мониторната програма, и  микрокомпютърът се стартира. Компютърчето преминава в очакващото състояние ГОТОВНОСТ и индикаторът изглежда така:

Сега трябва да влезем в мониторната програма, затова натискаме клавииша ЕХ.

Една важна функция при тези компютри е четене и промяна на съдържанието на паметта – т.н. редакзия на паметта. ЗА тази цел първо трябва да въведем шестнадесетичен адрес, който се индицира на първите четири индикатора, като незначещите нули в най-старшия регистър (този най-вляво) може и да не се въвеждат.

По-горе споменахме за чип, в който могат да се записват и да се задействат (изпълняват) записани от потребителя програми. Това става така. От състояние ГОТОВНОСТ набираме началния адрес на паметта, от който започва потребителската програма, а след това я стартираме с клавиша GО. Да я спрем можем напр. с клавиша ЕХ.

Самото съдържание на паметта ще прочетем, като натиснем клавиша MD. Тогава първите четири индикатора ще показват адреса, а петият и шестият – съдържанието му. Промяна в това съдържание се прави, като се натиснат последовтелно два цифрови клавиша според стойността, която искаме да въведем.

За да прочетем пък какво има в следващия адрес, натискаме клавиша GО, а в предишния – отново MD.

Друга функция е да се изчисляват относителни адреси. За да се изчисли относително отместване, се натиска FS, като през това време трябва да е отворен редакторът на паметта. FS се натиска при четене съдържанието на адреса, в който ще се записва отместването. След като натиснем самия клавиш, в най-десния индикатор се появява главна буква А:

Тогава тлябва да въведем адреса, към който ще осъществем преход. Това става чрез цифровите клавиши, а след това натискаме бутона GO.

В този момент ЕМК-15 изчислява отместването и го извежда на петия и шестия индикатор. Ако преходът не може да се осъществи, на индикаторните лампи ще се изпише съобщение BAD. Тогава с клавиш MD можем да се върнем към работа с редактора на паметта.

Има и още пинизи! С ново натискане на GО осъществяваме запис в паметта на измисленото отместване и се връщае към работа с паметовия редактор, а с натискане на FC правим същото, без обаче да извъвшраве запис на отместването.

Може да се променят и регистрите чрез техния редактор на регистрите. За да достигнем до съдържанието, натискаме клавиш RD, а първият регистър, който се появява на индикацията, е програмният брояч. Чрез цифровите клавиши можем да въведем дадена стойност и така да променим съдържанието, а прочитане на съдържанието на следващия става, както вероятно се досещате, чрез клавиша GO. Предишният – MD. Вече ви е лесно, нали?

Ето и как можем да прехърляме съдържаниетона EPROM чипа в RAM-та. Извършва се чрез последователно натискане на бутоните FS и 0. Според типа на зададения емулиран компютър преххвърлянето се извършва от адрес в адрес както следва:

Има и още интересни неща, които можете да правите с компютъра ЕМК-15, обаче за тази цел трябва да прочетете повече за него. Това можете да направите от техническото описание и подробната инструкция за работа, които сме ви скенирали за изтегляне оттук ==> Едноплатков компютър ЕМК-15 – документация.

А това са два документа – удостоверението за качество и гаранционната карта на компютъра. Те не са попълнени, от което става ясно, че нашият екземпляр е съвсем нов, нищо не е ставало нужда да му се попълва:

ЕМК-14 и ЕМК-15 са малки, но са две изключително важни находки, защото са представители на цял отделен клас компютри, в който България е произвеждала представители. Така че беше нужно да им отделим сериозни статии!

А сега защо да не прочетете и за…

Вижте Правец 8VС – един МЕГАрядък български компютър!

See more

В Sandacite.BG изровихме неизвестния български учебен компютър ЕМК-14 и схемата му.

Наред с компютрите и периферията за широка употреба – различните серии на Правеците, ИЗОТ-ите и т.н. – обикновено се забравят българските компютри, предназначени за обучение. Това е така, защото те са произведени в малък тираж и не са разпространени. Тези устройства обаче са израз на тогавашната държавна политика в техникумите и техническите ВУЗ-ове да се подготвят кадри, които след това да поемат работата с вече съоръжените разнообразни компютърни устройства.

Едно такова място е, разбира се, Висшият машинно-електротехнически институт ,,Ленин“ (дн. Технически университет София), където през 80-те години в лаборатория ,,Микро­процесори и микрокомпютри“ са проектирани, а после в учебно-производствен цех са изработени поне 15 – 18 машинки, предназначени за обучение в техникумите и ВУЗ-овете. Наскоро извадихме голям късмет, като успяхме да се сдобием с две различни такива и сега ще ви представим едното. За отбелязване е, че информация за тях липсва в българското интернет пространство, а това не е добре.

КАКВО Е ЕМК-14 И ЗА КАКВО СЛУЖИ

Името на днешния ни герой е ЕМК-14, което се разшифрова като Едноплатков МикроКомпютър, 14-а поред разработка. Датира от периода 1985 – 7 г. Виждате го на първата снимка – няма нищо липсващо, точно така трябва да си изглежда, без кутия. Виждали ли сте досега такова компютърче? Има само една платка, наглед странна 25-клавишна клавиатура и LED цифрова индикация – с нея машинката комуникира с потребителя. Нарочно всички елементи на ЕМК-14 са открити, за да се добива лесно пълна представа за устройството на неговата схема и удобно да се измерват типични сигнали в конфигурацията му по време на обучение.

ЕМК-14 принадлежи към цял отделен клас машини – едноплатковите компютри (англ. single-board computer). Това означава компютър, при който на само една печатна платка са побрани всички елементи, необходими за работата му – микропроцесор, RAM памет, входно-изходни контролери, куплунзи и т.н. Такива устройства обикновено се употребяват в образованието, презентирането и демонстрирането и т.н. области, където е важно ясно да се вижда как работи нещо. Едноплатковият компютър поначало няма слотове за допълнителни карти, разширителни платки и т.н. Разбира се, такива устройства са много евтини.

Както казахме – това е учебен компютър. Целта на този симпатяга е да предложи нагледно обучение в особеностите и архитектурата на произвежданата в Комбината по микроелектроника в Ботевград микропроцесорна фамилия СМ 650, да положи основите на знанията как се проектират микропроцесорни устройства, а освен това чрез него може да се прави и емулация на едночипови микрокомпютри от фамилиите (или сериите) СМ 650 и Motorola МС 6805. (Напр. СМ 652 е 8-битов едночипов микрокомпютър). Хората, които ще се обучават на ЕМК-14, трябва да разберат и как компютърът разпределя ресурсите си.

На специален куплунг са изведени магистралите (сигналите) на емулираните микрокомпютри от двете споменати горе фамилии, за да се разшири конфигурацията и да може ЕМК-14 да управлява външни включени към него обекти. Ще поговорим за този куплунг по-надолу.

Въпросното управление на устройства може да стане, ако се напишат програми, които го правят – ето още една задача на учениците.

ТЕХНИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Я да му видим и хардуера и софтуера сега. ЕМК-14 съдържа:

• 8-битов процесор СМ 651 с вграден в него тактов генератор (той е реализиран с кварцов резонатор 4,9152 мхц);
• оперативна памет RAM 4 кб;
• EPROM чип 2732FJL, в който е записана служебна програма;
• възможност да се сложи още един чип с потребителски EPROM (знаете – от него се зареждат записани постоянни служебни програми, които потребителят иска да се самозадействат при вкючването). Този EPROM може да има обем на паметта 2 или 4 кб. На нашия ЕМК 14 не са слагали такъв, затова едното гнездо за чип със същия брой пинове като съседния 2732 е празно;
• споменатия в началото системен куплунг (пада се горе вляво – дългият конектор с бяла рамка и многото пинове), на който са изведени сиг­налите на емулираните микрокомпютри от фамилиите СМ 650 и МС 6805. Това е необходимо, ако ЕМК-14 ще се използва за апаратна или програмна настройка на микрокомпютърни системи, които съдържат чипове от тези серии;

Очаквано, компютърът е съвсем лек – тежи около 400 грама, има размери 255 х 170 х 50 мм и потребява 5 волта напрежение.

Ето я и общата блокова схема на ЕМК-14 – за пръв път в Интернет. Тук можете да видите  и как е разделено адресното пространство на компчето:

То включва:

• чип контролер на входно-изходните устройства, таймер и вътрешна RAM памет за СМ 651;
• област RAM
• област на входно-изходни схеми;
• област на потребителен EPROM 2716 или 2732 (обем на паметта 2 или 4 кб);
• област за системен паралелен интерфейсен адаптер;
• област за служебната програма.

Дешифрацията на адресното пространство е реализирана с дешифратора 74139 и логическите схеми 7400  и 7425.

За EPROM-ите казахме на какви интегрални схеми работят. RAM паметта птък е реализирана с две интегрални схеми от типа 6116  и е с обем 4096 х 8 бита. В нея се зареждат програми и данни, отворени от потребителя, но за разлика от EPROM-а, тя е енергозависима и при изключване на ЕМК-14 зареденото се изтрива. В част от тази памет се зарежда задействалата се служебна програма, а друга част не се изпол­зва поради припокриване с вътрешното адресно пространство на компютъра. Между другото, програма, записана в потребителския EPROM, може да бъде прехвърлена в RAM паметта!

Ако ви е интересно, можем да ви предложим да разгледате и картата на паметта на компютърчето:

Сега да разгледаме системния интерфейсен адаптер (ПИА), реализиран с чипа СМ 602Р от предходната на СМ 650 микропроцесорна фамилия. Той обслужва клавиатурата и индикацията. За да сме още по-подробни, ще кажем, че страната А на адаптера управлява буферите за управление на катодите, а страна В — буферите на анодите на цифровата индикация.

Клавиатурата са състои от 25 бутона, които можем да разделим на информационни в управляващи. Тя е реализирано матрично, като колоните са свързани с анодните буфери за индикацията, а редовете към системния паралелен интерфейсер адаптер. Ако има натиснат бутон към съответ­ния вход на ПИА са подава логическа нула.

Индикацията на микрокомпютъра е изградена от шест индикатора, разделени на две групи – веднъж четири и после два.

Управлението ѝ е от динамичен тип и се прави по софтуерен начин чрез ПИА и споменатите по-горе буфери за анода и катода.

Има и още едно нещо, наречено потребителски интерфейсен адаптер – VIA. Той емулира входно-изходните конектори на емулираните микрокомпютри от сериите СМ 650 и МС 6805.

А, нашият екземпляр никога не е ходил в сервиз, между другото – вижте вдясно, че е празно:

КАК ДА РАБОТИМ С ЕМК 14

За тази цел първо трябва да го включим. На долната снимка виждате конектора с двата пина за 5 и 0 волта. Намирате си регулируем токоизправител, от който да вземете 5 волта, и свързвате червената жица към положителния полюс, а синята – към масата (отрицателния). Когато свършите, на LED панела ще се изобрази Р, което означава, че ЕМК-14 е вече в режим на готовност. Важно е да споменем, че ако искате да добавяте или сменяте интегрални схеми по платката, задължително първо трябва да изключите компютъра!

Сега да видим клавиатурата. Тя е само с цифри и малко букви, защото служи само за въвеждане на шестнадесетичен код на съответния адрес в паметта, а и за въвеждане на нужната информация в съответната нейна клетка. Това става със същия вид код.

По-горе споменахме за управляващи бутони. Това са тези, чрез които вършим следните неща (те са предвидени като възможни и в заводския софтуер на ЕМК-то):

• въвеждане на адреси и данни от шестнадесетична клави­атура;
• индикация и промяна съдържанието на вътрешните регистри на микропроцесора;
• стартиране на въведена програма от паметта на вададен адрес или от текущия PC;
• въвеждане и премахване до три точки на прекъсване;
• изпълнение на програма в стъпков режим;
• изчисление на относителни адреси;
• рестартиране на микропроцесора;
• вход в мониторната програма;
• прехвърляне съдържанието на EPROM паметта в RAM;
• сравнение на прехвърлените области от паметта;
• задаване на типа на емулираните’микрокомпютри.

Когато сме подали електрозахранване, натискаме бутона RES – Reset. Той прави началното стартиране на компютъра – нулират се периферните интерфейсни адаптери и онези клетки от паметта, в които работи служебната програма.

Следващата стъпка е да влезем в програмата. Натискаме бутона ЕХ, а след това може да поискаме да видим какво е съдържанието на паметта, да четем от него или да го променяме. За тази цел трябва да се въведе шестнадесетичен адрес. Той ще се покаже на първите четири индикатора, като незначещите нули в старшите регистри на числото можете да въведете – няма проблем и няма да стане грешка.

Съдържанието на така зададения адрес може да се прочете, когато натиснем клавиша MD, като сега първите четири индикатора ще покажат адреса в паметта, а петият и шестият – какво е съдържанието на адреса. Сега чрез последователно натискане на някои два от цифровите клавиши можем да променим съдържанието, а да четем какво има в следващия можем, като натиснем клавиша GO. Решим ли обаче да се върнем в предишния, пак ще ни е нужен MD.

Между другото, можем да видим и да променим и съдържанието на регистрите! За тази цел натиснете RD. Първият регистър, за който ще видите информация на индикаторите, е програмният брояч (PC). Последователността, в която се показват регистрите, е ето тази:

• PC – Потребителски програмен брояч;
• А – Потребителски акумулатор А;
• IP – Потребителски индексен регистър;
• SP – Потребителски стеков указател;
• СС – Потребителски регистър на условията.

Като въведем желаната стойност чрез цифрови клавиши, можем да променяме съдържанитео на тези регистри. Както и в по-горния случай, чрез GO се прочита съдържанието на следващия регистър, а на предишния – чрез MD.

Друго интересно е как да задействаме потребителска програма. С клавиша ЕХ поставяме компютърчето в състояние на готовност и от цифровите клавиши набираме началния адрес на програмата, а след това я задействаме, натискайки клавиша GO. Можем да я спрем по някорко начина (обикновено да спреш нещо да работи е по-лесно, отколкото да го накараш да работи), напр. пак чрез клавиша ЕХ.

Работата с компютърчето ЕМК-14 може да бъде увлекателна с това, че боравим с един нетипичен компютър. Тъй като тук не е възомжно да изброим всички нейни подробности и подусловия, ви предлагаме да си изтеглите оригиналната документация (техническо описание и ръководство за работа), които сме ви скенирали тук ==> Компютър ЕМК-14 – документация

До скоро виждане от нас!

Стар и рядък български компютър от 1983 г. – МКС 64!

See more