Z-Berry – kompletní počítač se Z80 ve velikosti Raspberry Pi

Martin K. po svých super projektech pro počítač TESLA Ondra připravil novou hračku -malinký počítač o velikosti Raspberry Pi s procesorem Z80, 32 kB paměti ROM, 512 kB paměti RAM, micro SD slotem, 8 bitovými I/O porty, sériovým rozhraním, I2C sběrnicí, PS/2 konektorem, pípákem a spoustou vyvedených pinů. Vše s použitím klasického Z80 CPU a standardních paměťových a TTL obvodů. Prostě klasika v novém hávu.

Martin K. počítač nazval Z-Berry a detailnější technický popis najdete tady. Nebudu opakovat, co píše na svých stránkách Martin, tak jen přidám stručné technické specifikace a pár svých zkušeností.

Z80 CPU na 10MHz
32kB ROM
512kB RAM
micro SD slot
8+4 výstupních pinů
8+3 vstupní piny
sériové TTL rozhraní (57 600 Bd)
I2C a SPI sběrnice
PS/2 klávasenice
pípák
jedna SW řízená LED
téměř kompletně vyvedená sběrnice
RTC modul a LCD displej na I2C
napájení přes micro USB nebo sériový TTL převodník
rozměry 85×56 mm (stejné jako Raspberry Pi)

Jako to mám rád, Z-Berry jsem dostal od Martina ve formě DPS a většiny součástek. Stačilo tedy doplnit jen pár drobností, krabičku, displej a všechno zapájet a sestavit. Destička počítače je opravdu malá a tak je překvapivé, co na ni Martin všechno dostal. Asi jsem nikdy ještě nepájel něco tak hustě osazené součástkami z obou stran desky. Ne, že by rozměry pouzder byly složité, pájí se všechno dobře, jen je prostě hodně součástek z obou stran desky. ROM a CPU jsou v PLCC provedení v paticích, ostatní součástky jsou SMD, vyjma konektorů, pár kondíků a pípáku.

Na první spuštění ani ťuk. Zkusil jsem oscilátor a ten kmital správně, na sběrnici taky byl nějaký život, tak jsem zkontroloval flash ROM v programátoru a vida, samé FF. Nějak jsem si myslel, že flash je naprogramovaná, ale nebyla. Martin obratem poslal data a po jejich naprogramování už bylo vše v cajku. Ještě jsem pro jistotu tedy trochu předepnul piny PLCC patice, přišly mi nějaké volné. Přijde mi, že od těch Číňanů chodí stále více šmejdu. Z-Berry naběhlo a pozdravilo mně na displeji. Chytře napsaný firmware pokud nemá displej, odpovídá na sériovém portu a to také šlapalo.

Při manipulacích s flash jsem tedy měl ještě drobnou nehodu, kdy jsem si blbě přišlápnul kabel od micro USB a urval jsem si konektor z desky. To se mi ještě nestalo. Asi jsem ho měl víc připájet a měl jsem pěkně ohnout ty spodní packy do dírek. Naštěstí kromě micro USB se dá Z-Berry napájet i z TLL sériového převodníku, takže tady nebyl problém. Martin navíc obratem poslal nový konektor. Škoda, že na desce není i ten USB/TTL sériový převodní, komunikace by tak byla jednodušší, jen přes USB kabel, ale už nebylo místo. Takže nakonec stejně většinou napájím Z-Berry přes TTL sériák, když už ho tam mám zapojený.

Po zapnutí zkouší Z-Berry načíst z FAT32 naformátované SD karty konfigurační soubor a případně autorun. Pokud autorun chybí nebo stisknete ESC na připojené klávesnici, čaká se na soubor ze sériové linky. Sériák je tvořený softwarově, na desce není žádný UART čip, takže komunikuje na trochu neobvyklé rychlosti 57600 Bd, ale chodí spolehlivě. Možná s 20 MHz oscilátorem a CPU by to šlo vyhnat výšek, ale 20 MHz CPU nejsou úplně dobře dostupné a i těch 57600 Bd je perfektně dostačujících.

Na výzvu jen pošlete binární data a Z-Berry je načte a spustí. Martin programům dal koncovku ZBB a udělal pár demo prográmků na test displeje, portů, PWM, pípáku, sériáku apod. Pro samostatnou práci bez počítače napsal i file manager, přes který je možné spouštět programy přímo z SD karty a vše ovládat přes PC PS/2 klávesnici.

Když nabíhá firmware a testuje připojený hardware, zobrazuje na připojeném OLED displeji moc hezké ikonky, pěkně se na to kouká. Hračičky, to mám rád .

Martin myslel i na update firmwaru a tak napsal prográmek na přeprogramování flash ze souboru na micro SD kartě. Stačí propojit na sběrnicovém konektoru signály WR a FW (ve schématu ROMWR) a spustit prográmek ZB_BURN.ZBB

Na terminál dostanete žádost o odsouhlasení a pak už proběhne vlastní programování a restart.

Zkoušel jsem změřit spotřebu, ale vzal jsem si na to jen jednoduchý Čínský měřáček a ten naměří “prd”. Pořádně jsem to neměřil, ale můj odhad jsou desítky mA, takže klidně můžete provozovat Z-Berry poměrně dlouho i z baterie nebo powerbanky.

Martin K. zatím poměrně dobře zdokumentoval hardware, ale informace k softwaru, API ROM apod. jsou zatím poměrně malé. Martin má v plánu to v dohledné době napravit a software zdokumentovat a dát na web. Bude tak mít k dispozici knihovny pro Z80 se snadným přístupem k pokročilým funkcím, jako je SD karta, rozhraní I2C, SPI nebo serial a na tom už se dá celkem pohodlně stavět. Navíc místa ve flash ROM na další rozšíření je více než dost. Aktuální firmware zabírá asi  7 z dostupných 32 kB.

Kdo máte pocit, že ovládání domácnosti nebo řízní čehokoli přes Z80 je pro vás to pravé, tak neváhejte a kontaktujte Martina K., myslím, že nějaké kity nebo alespoň DPS ještě má.