Special9K - FPGA Специалист

Special9K - это аппаратный эмулятор (практически настоящий компьютер!) для недорогой китайской FPGA-платы Sipeed Tang Nano 9K, которая стоит менее 2000 руб.

https://github.com/RW9UAO/special9K/...1_10-46-13.jpg

В настоящий момент Special9K поддерживает:

- Компьютер Специалист по стандартной схеме с 48 кб ОЗУ (используется реверснутое ядро КР580ВМ80А от Vslav)
- Расширение для 8 цветов (МК 1990 №8)
- SD-карта по схеме HWM_PVV (SDOS) - #D000
- Таймер К580ВИ53 по схеме SP580 - #E000

Управление осуществляется с помощью PS/2-клавиатуры.

Подключение клавиатуры:
ps2_kb_clk (D+) - 25 pin
ps2_kb_dat (D-) - 26 pin

ВНИМАНИЕ!!! Не забудьте согласовать сигналы по напряжению! Я использую USB-клавиатуру в режиме PS/2. На линии данных USB установлены 2 резистора по 10 кOм pull-up и level shifter 5B - 3.3В.

Используются следующие комбинации клавиш:
<Alt> + <Shift> = РУС/ЛАТ
<Ctrl> + <Alt> + <Del> = RESET

Программы загружаются c microSD-карты. Для этого отформатируйте карту в FAT16 (!) и скопируйте на неё файлы в формате RKS. Программы для Специалиста можно скачать, например с сайта fifan'а. Далее вставляете эту карту в Tang Nano 9K, запускаете Специалист, и после появления на экране надписи "PROGRAM?" жмёте <F1> и далее <Enter>. После этого вы оказываетесь в Мониторе, где можете запустить SDOS командой GD000. С помощью команды DIR выведете содержимое вашей microSD карты. Запуск программы осуществляется путём набора её имени с последующим нажатием на Enter. Подробнее про SDOS вы можете прочитать с соответствующей теме на форуме.

Известные проблемы:
- часть кнопок работает не так, как хотелось бы
- нет поддержки реального магнитофона

Исходные тексты доступны на GitHub.

Доступны готовые сборки:

special9k_1280x720_50Hz.fs - базовая версия, широкий экран, масштаб 2:2 (большой бордюр)
special9k_1280x720W_50Hz.fs - расширенное изображение, широкий экран, масштаб 3:2 (большой бордюр)
special9k_800x600_60Hz.fs - лучшее заполнение, но нестандартные 60Hz, экран 4:3 (маленький бордюр)

Пожелания принимаются, но не обещаю, что воплощу. На вопросы отвечу обязательно.

Демонстрация работы Special9K:

https://plvideo.ru/watch?v=jskJZ899R0pC

https://plvideo.ru/watch?v=oR8Xwlf6oq39

После того, как послушал на Emu80, решил проверить а как оно будет звучать на FPGA версии Специалиста. И при том, что в этом варианте компьютера звук магнитофон не микшируется с общим звуком, есть некий звон.
https://plvideo.ru/watch?v=9YVSeFshcAbH

Не знаю, как сделан звук в конкретной FPGA реализации, не могу прокомментировать.

- - - Добавлено - - -

1. Это не магнитофон, можно выключить в Emu80 соответствующую настройку и послушать.
2. Записал звук и построил спектр. Это алиасинг, пищит в районе 8200. Очень похоже, что в данной FPGА реализации нет ФНЧ, устраняющего алиасинг, как и в некоторых эмуляторах. Или он есть, но не совсем правильный. Хотя бывает и хуже.

- - - Добавлено - - -

Кстати, иллюстрация того, насколько это неправильно: svg2sq на таком устройстве должен звучать несколько лучше, т.к. алиасинг завернет писк в более высокий район 10.7+-

И что самое удивительное, реальный компьютер молчит. Программа загружается без ошибок, но после запуска ведёт себя, как будто бы нажали на СБРОС. Но у меня стандартная схема НП, то есть через ВВ55. Так что скорее всего в этом и есть причина.

Цитата:

---

Сообщение от CityAceE

Но у меня стандартная схема НП, то есть через ВВ55. Так что скорее всего в этом и есть причина.

---

100%

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Записал звук и построил спектр. Это алиасинг, пищит в районе 8200. Очень похоже, что в данной FPGА реализации нет ФНЧ, устраняющего алиасинг, как и в некоторых эмуляторах. Или он есть, но не совсем правильный. Хотя бывает и хуже.

---

Побуду передаточным звеном, хотя Сергей присутствует на форуме:

Цитата:

---

Сообщение от RW9UAO

Нету там никаких фильтров. Код выложен, посмотрели бы :) Пойду гуглить разницу между алиасингом и ФНЧ. До кучи надо добавить FIFO между выходом звука и HDMI-входом звука, ибо разные частотные домены. Звук я планировал выводить также и на лапку, да через дельта-сигма и RC-фильтр.

---

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

2. Записал звук и построил спектр. Это алиасинг, пищит в районе 8200.

---

нету ни фильтров, ни чего-то другого. ненастоящий я сварщик.
ФНЧ на какую частоту резать?

микс такой :
assign soundL = { vi53_out[0], beep, 14'b0 };
assign soundR = { vi53_out[0], beep, 14'b0 };
делать с & как в железном? ВИ53 по reset молчит, заглушен.

Цитата:

---

Сообщение от CityAceE

Код выложен, посмотрели бы

---

Где можно посмотреть?

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Где можно посмотреть?

---

Вот тема со ссылкой на GitHub: https://zx-pk.ru/threads/35973-speci...etsialist.html

Для повышения качества околошимных штук надо менять подход к звуковой подсистеме. Придется не ограничиваться одиночными beep, а сохранять историю, в идеале с частотой проца. Сохраняем последние 128 (или больше) значений (степень двойки удобна для кольцевого буфера). Дальше надо считать фильтр, но для начала можно попробовать простейший вариант - beep для отправки в аудиокодек считаем как сумму последних 96 значений (соответственно меняем масштабирование при передаче в soundL и soundR).
Насчет частоты дискретизации аудиокодека признаюсь не понял, в audio_clock_regeneration_packet.sv
parameter int AUDIO_RATE = 48e3
но по оцифровке больше похоже на 44100.
И если правильно понял, сейчас собрано с z80. Я считал ноты по таймингам 8080, для z80 лучше использовать отдельную версию.

- - - Добавлено - - -

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

но по оцифровке больше похоже на 44100

---

Предположительно меня может сбивать то, что CityAceE еще раз оцифровывал звук и возможно с частотой 44100.

Цитата:

---

Сообщение от ivagor

Предположительно меня может сбивать то, что CityAceE еще раз оцифровывал звук и возможно с частотой 44100.

---

Я просто на камеру телефона снимал по умолчанию - прямо так и выложил. У меня есть HDMI-капчер, но он наотрез отказывается воспринимать звук FPGA Специалиста. Поэтому я не могу выкладывать более качественные ролики, ну разве что без звука. Однако при этом звук из монитора через тот же HDMI идёт. Может это всё отголоски одной и той же проблемы?

Перенёс оффтопик в профильную тему.

дискретизация звука - 48 кГц, процессор - ВМ80 от 1801BM1@gmail.com
прикрутил LPF от OCM, с кнопочкой вкл\bypass
чёт на мой ухо - одинаково
не увидел там частоту среза, и клок подал 27м вместо 21м

Цитата:

---

Сообщение от RW9UAO

процессор - ВМ80

---

Стормозил, не заметил что T80 в режиме z80 закомментирован.

простите великодушно, буфер истории я собрал (не понял про кольцевой, сделал обычный):

Код:

---

reg [127:0]soundbuff;
reg [15:0]soundsum;
always @( posedge cpu_clk )begin
    soundbuff <= {soundbuff[126:0], beep};
end

---

зачем собирать 128, если надо сумму с накоплением 96 значений.

Кольцевой чтобы удобно было адресовать по модулю 128.
..., 126, 127, 0, 1, ...

- - - Добавлено - - -

Записываем текущее значение, перемещаем указатель на 1.

Вариант со сложением последних 96 отсчетов временный, особо тестировать его нет смысла. Он подавляет лишние повторения спектра, что хорошо, но все же неравномерность АЧХ в полосе пропускания неприемлемая, слишком подавляет высокие частоты, что не очень хорошо.
Если пока нет других вариантов, то можно попробовать вот такой КИХ(FIR)-фильтр, он более-менее ровно пропускает до 18 кГц (при частоте следования отсчетов 2 МГц). 512 коэффициентов, округлил и масштабировал до знакового байта (int8). В полосе пропускания усиливает в 6000 раз. Раз его выход знаковый, то можно и исходные значения сделать знаковыми: -1 и 1 вместо 0 и 1. Если источников звука несколько, то лучше сохранять в линии задержки сумму и обрабатывать фильтром.

Кто хочет присоединиться к обсуждению проекта реализации платы FPGA-Специалиста, добро пожаловать в Телеграм-группу.

https://pic.maxiol.com/thumbs2/17437...0318194657.jpg https://pic.maxiol.com/thumbs2/17437...0318194727.jpg

Проект реализует @RW9UAO как развитие собственного проекта по моим хотелкам.

Теперь у нас есть UART + XMODEM по штатному USB-кабелю!

https://rutube.ru/video/766da4ce4a39b7e3e5e628f570513672/