Безвейтовый контроллер PS/2 клавиатуры на AVR без CPLD для ZX Spectrum и клонов

По примеру соседней темы, представляется ко вниманию. Вдруг, кому пригодится, если не будет CPLD на 5V IO под руками. Вместо CPLD используются 8 сдвиговых регистров 74HC595, в остальном принцип работы идентичен варианту контроллера с CPLD (даже прошивка подошла с минимальными изменениями). Может быть, конечно, тут уже была такая реализация, но я не нашёл.

Схема: Вложение 73998

Собрал это дело на макетной плате

http://i.imgur.com/rd7BPYOm.jpg



И заказал на jlcpcb печатную плату,

http://i.imgur.com/dVanD8Tm.jpg

если никаких ошибок в разводке нет и оно заработает, - дополню пост материалами с гербер файлами и модифицированной прошивкой AVR. Спасибо за внимание :v2_dizzy_gamer:


обновление сообщения:

Cхема для Rev3: Вложение 74934
Файлы для изготовления платы Rev3: Вложение 74935
Прошивка c исходниками (фьюзы нужно лить такие High=0xDA Low=0xFF Ext=0x05) : Вложение 74936

заметки о плате Rev3 в сообщении

Идея интересная, я бы только сигналы D0-D4 переименовал в KL0-KL4 или типа того.

Прикольно! А как работает джойстик?

Цитата:

---

Сообщение от oistalker

По примеру соседней темы, представляется ко вниманию. Вдруг, кому пригодится, если не будет CPLD на 5V IO под руками. Вместо CPLD используются 8 сдвиговых регистров 74HC595, в остальном принцип работы идентичен варианту контроллера с CPLD (даже прошивка подошла с минимальными изменениями). Может быть, конечно, тут уже была такая реализация, но я не нашёл.

Схема: Вложение 73998

---

есть один момент - в случае когда для опроса клавиш одновременно падают в 0 больше одного адреса - в такой схеме возникнет конфликт выходных уровней у активных регистров. чтобы этого избежать - нужно либо регисиры с выходами ОК, либо по диоду в разрыв каждого выхода каждого регистра (40 штук).

Можно заменить на 74xx596 (открытый коллектор или сток) и добавить 5 резисторов.

Цитата:

---

Сообщение от IanPo

Можно заменить на 74xx596 (открытый коллектор или сток) и добавить 5 резисторов.

---

резисторы должны быть в самом компе, так что не обязательно.

Вы правы, резисторы уже в спеке есть.

Похоже, 596 не очень-то и найдешь, а, если найдешь, то по какой цене?
А 40 диодов - это жуть

Цитата:

---

Сообщение от Serg6845

есть один момент - в случае когда для опроса клавиш одновременно падают в 0 больше одного адреса - в такой схеме возникнет конфликт выходных уровней у активных регистров. чтобы этого избежать - нужно либо регисиры с выходами ОК, либо по диоду в разрыв каждого выхода каждого регистра (40 штук).

---

Не очень понятно к каким последствиям это ведёт. Если я правильно понимаю, то в этом случае при наличии на одном регистре 1, а на другом 0 на том же разряде, ток просто потечёт через OD вход (или не потечёт, по идее там встроенный диод в самом полевом транзисторе на выходе есть). Я эту схему на макетке собрал и проверил на самопальном клоне, ничего не греется вроде и видимых глюков нет. 596 от 595 отличается только тем, что 595 есть 3 состояние, а по даташиту от TI выходы у них по одной и той же схеме сделаны.

Цитата:

---

Сообщение от andykarpov

А как работает джойстик?

---

Это на перспективу было, вообще-то, но сел - припаял 5 проводов к джойстику от Dendy и его тоже завёл. Просто вычитываю 8 бит состояния кнопок и подмешиваю их при выводе в регистры, на кнопки 6,7,8,9,0,Enter,L,SPC. Точно так же можно джойстик от Super Nintendo подключить, там внутренний регистр на 16 бит.

Код:

---

void init_gamepad(int pin_data, int pin_latch, int pin_clock)
{
    pinMode(pin_data, INPUT_PULLUP);
    pinMode(pin_clock, OUTPUT);
    pinMode(pin_latch, OUTPUT);

    digitalWrite(pin_clock, HIGH);
}

int get_gamepad_state(int pin_data, int pin_latch, int pin_clock)
{
    digitalWrite(pin_latch, HIGH);
    delayMicroseconds(JDELAY);
    digitalWrite(pin_latch, LOW);

    int keys_state = 0;

    for (int i = 0; i < JSER_COUNT; ++i) {
        delayMicroseconds(JDELAY);
        digitalWrite(pin_clock, LOW);

        keys_state <<= 1;
        keys_state |= digitalRead(pin_data);

        delayMicroseconds(JDELAY);
        digitalWrite(pin_clock, HIGH);
    }

    return keys_state; 
}

void fill_gamepad_matrix(int jstate)
{
   
  gamepad_matrix[GP_K_A] = (jstate & 0x80)>0 ? false : true;
  gamepad_matrix[GP_K_B] = (jstate & 0x40)>0 ? false : true;
  gamepad_matrix[GP_K_SEL] = (jstate & 0x20)>0 ? false : true;
  gamepad_matrix[GP_K_START] = (jstate & 0x10)>0 ? false : true;
  gamepad_matrix[GP_K_U] = (jstate & 0x08)>0 ? false : true;
  gamepad_matrix[GP_K_D] = (jstate & 0x04)>0 ? false : true;
  gamepad_matrix[GP_K_L] = (jstate & 0x02)>0 ? false : true;
  gamepad_matrix[GP_K_R] = (jstate & 0x01)>0 ? false : true;
 
}

---

Цитата:

---

Сообщение от oistalker

Не очень понятно к каким последствиям это ведёт. Если я правильно понимаю, то в этом случае при наличии на одном регистре 1, а на другом 0 на том же разряде, ток просто потечёт через OD вход (или не потечёт, по идее там встроенный диод в самом полевом транзисторе на выходе есть).

---

в случае с 595 - тот регистр где "кнопка нажата" - будет тянуть в 0, остальные (где "не нажата") - в 1. что в итоге получится на выходе - это как повезет. ну и "неаккуратно как-то"...

Цитата:

---

Я эту схему на макетке собрал и проверил на самопальном клоне, ничего не греется вроде и видимых глюков нет. 596 от 595 отличается только тем, что 595 есть 3 состояние, а по даташиту от TI выходы у них по одной и той же схеме сделаны.

---

может мы разные даташиты смотрим? я у TI нашел 596 только в варианте 74LS596

https://www.ti.com/lit/gpn/sn74ls596
и там совершенно четко видна разница между 595 и 596, на стр. 1 внизу.

Прошло несколько месяцев, этап сборки первой версии - выяснилось, что такой "концепт" работает в 48к бейсике, но перестаёт подавать признаки жизни, если активируется AY-3. Сел и нарисовал вариант схемы с защитными диодами и даже развёл, но вовремя одумался и не стал заказывать этого монстра. И в итоге пришёл к третьему варианту, в котором конфликт на выходах регистров решается с помощью приоритетного шифратора 74HC148, - при таком подходе, ситуации когда будут активированы несколько регистров, исключаются. На неделе приехали платы и шифраторы (второй раз заказывал, т.к. в первый раз китаец забыл их отправить вместе с другими микросхемами) - я это дело собрал и всё заработало, без каких либо доработок прошивки. Позапускал демки, игрушки, видимых проблем не заметил. Проверял, правда, только на Harlequin 128.

Если кому интересно, то

вот схема для Rev3: Вложение 74934
вот файлы для изготовления платы Rev3: Вложение 74935
вот прошивка c исходниками (фьюзы нужно лить такие High=0xDA Low=0xFF Ext=0x05) : Вложение 74936

Немного фоток:

Как это выглядело на рендере KiCad

http://i.imgur.com/AzoaJ4Ym.png

Как это выглядит после сборки

http://i.imgur.com/lP2RgMDm.jpg

http://i.imgur.com/xyR9Auom.jpg

http://i.imgur.com/thNBwD5m.jpg

Подключал в стандартный коннектор для плоских шлейфов (сами шлейфы, по разумной цене, найти у меня не получилось вообще нигде) с помощью сочинённой из гребёнки 2.54 и ответной части, для них же, с плоскими контактами "под золото" - они отлично фиксируется между металлической частью и корпусом коннектора

http://i.imgur.com/keY6TmHm.jpg

PS.
- Формирование низких уровней на RESET и NMI сделано по нажатию CTRL+ALT+DEL и F5 (как у ZX-UNO)
- Джойстик использовал стандартный, от китайской NES c разъемом DB9, клавиши забиты 6,7,8,9,0 на крестовину и A, M на B, Sel на L, START на Enter
- Резисторы на линии данных джойстика не распаивал и прошивка пока поддерживает лишь геймпад от NES. Планирую в дальнейшем добавить поддержку геймпада от SNES и возможность переключать тип пада на лету
- Есть неприятный момент, контактные площадки для резисторов в KiCad делали жадины (а handsoldering - транжиры, видно по площадкам для ll4148), места под нанесение припоя с краёв практически нет. Поэтому красиво и надёжно запаять у меня получилось только с дополнительной помощью фена