Модульный Орион

[andreil]

В общем, решил выделить обсуждение в отдельную тему.
Концепт сам по себе модульный, пока что "в голове" только 3 модуля:

1. Видео;
2. ЦП - собственно, сам процессор, ПЗУ, ОЗУ, все системные порты для этого;
3. Внешняя периферия.

П. 1 включает в себя порты, относящиеся к видео подсистеме, с видеопамятью. Пока что использую двухпортовую, с однопортовой сильно ограничен выбор разрешений видеовывода. На текущий момент возможен выбор из 4-х режимов, 3 из которых максимально схожи - 640x350@70, 640x400@70, 640x480@60, 1920x1080@60. В первых 3-х режимах пиксли отображаются "как есть", без удвоения. Количество обусловлено тем, что на разных современных мониторах они будут отображаться по-разному и можно выбрать наиболее оптимальный. В 4-ом режиме пиксели выводятся с утроением. Выход - пока что только VGA.
П. 3 включает в себя контроллер клавиатуры (PS/2, USB), внешних накопителей для эмуляции магнитофона/дисковода/HDD (microSD, USB Flash).
Соединяться всё это будет через кроссовую плату, через неё же будет подаваться и питание на все модули.

PS: Добавил опрос по конструктивному исполнению видео-модуля. Для понимания, насколько всё плохо при выборе ATF'ок - вот скрин платы с дорожками. Половина видеорегистров установлена с обеих сторон, трассировка не завершена, но уже "плотненько-плотненько"...

[Advertiser]

[Xrust]

andreil, а если выбирать разрешение типа 1366х768? Таких старых дешевых моников пруд пруди сейчас. Ну и если будет EPMка, то всегда можно будет скорректировать прошивку под удобное разрешение.
Что касается модульности, тут не совсем понимаю. Ну, разъем расширения, чтобы разное всякое подключать можно было - само собой. Но видеоадаптер и ЦП+ОЗУ+... - это имеет смысл оставить на одной плате. Фантазии по поводу видеоадаптера позволит реализовать EPM. Периферия тоже стандартная - ВВ55 для совместимости с оригиналом, последовательный порт и SPI. Что еще сейчас актуально? Ничего. Все остальное через системный разъем. На одной плате разместить все это - не вижу проблем. Готов записаться на такое хоть сейчас. Дайте две. Первую отладочную версию и с исправленными ошибками.

[andreil]

andreil, а если выбирать разрешение типа 1366х768? Таких старых дешевых моников пруд пруди сейчас. Ну и если будет EPMка, то всегда можно будет скорректировать прошивку под удобное разрешение.
Что касается модульности, тут не совсем понимаю. Ну, разъем расширения, чтобы разное всякое подключать можно было - само собой. Но видеоадаптер и ЦП+ОЗУ+... - это имеет смысл оставить на одной плате. Фантазии по поводу видеоадаптера позволит реализовать EPM. Периферия тоже стандартная - ВВ55 для совместимости с оригиналом, последовательный порт и SPI. Что еще сейчас актуально? Ничего. Все остальное через системный разъем. На одной плате разместить все это - не вижу проблем. Готов записаться на такое хоть сейчас. Дайте две. Первую отладочную версию и с исправленными ошибками.

1) Клок 85.25МГц, с удвоением получаем 42,625МГц - округляем до 42МГц, возможно заведётся и при 40. Можно, но с таким кварцем остальные режимы "в пролёте" - у EPM нет PLL, что бы любую частоту получить
2) Хочу вписаться в плату 100*100мм для минимизации цены. В варианте с платой на ATF здесь без вариантов - вся плата и так будет занята
В общем, если делать универсальное решение, которое можно будет подстроить под требуемое разрешение (несколько разрешений в прошивке, выбирать джампером), то остаётся только CPLD и двухпортовка. С однопортовой памятью на прочих частотах с диспетчиризацией памяти будут основательные грабли.
От двухпортовки можно уйти одним прекрасным способом - 1 чип памяти СОЗУ выделить чисто под видео-ОЗУ Write-Only. Вся запись при этом будет буферизироваться в CPLD - даже при самых низких разрешениях и частоте процессора 10МГц не будет двойной записи, всё успеет сохраниться. Вполне жизнеспособное решение, в принципе, буду его пробовать реализовать на практике тогда.

По модульности - при реализации в CPLD'шках, вполне возможно уместить на достаточно небольшой платке. Много места будет занимать процессор, но тут можно схитрить с двухсторонним монтажом. В общем, тут всё несколько сложнее, поскольку потребуется сразу всё делать "как надо"
ВВ55 - хватает импортных аналогов в SMD корпусах с примерно теми же таймингами (то есть такими же тормозными). Если делать без ожиданий, придётся делать замену функциональную - вполне возможно, модель там достаточно простая.

[Xrust]

andreil, а в чем смысл ужиматься в формат 100х100? Ведь основная цена будет не за плату, а за двухпортовку и прочую экзотику. Не вижу в этом смысла, так же как и в smd корпусах. Многие считают их сложными в монтаже. Высокая плотность монтажа так же нежелательна. Желательна доступная распространенная элементная база. EPM хороша тем, что устанавливается в кроватки с DIP выводами, поддерживает 5В и легко доступна на том же Али.
В принципе даже 1920х1080 выглядит не обязательным требованием. Впрочем, повторюсь: EPM можно перепрошить под конкретный пользовательский монитор и даже кварц поменять. Если есть желание поддерживать высокие разрешения, стоит наверное смотреть в сторону FPGA. Но тогда теряется вообще весь смысл в разработке платы - бери подходящую отладочную и не заморачивайся. Весь смысл как раз в том, чтобы оставить железный проц и прочие ВВ55, ВВ51. А синхрогенератор, мультиплексоры, регистры и прочую мелочь загнать в одну-две CPLD. Пи этом сохранить совместимость и добавить новых возможностей. Ну если уж так хочется влезть в 100х100, тогда да, ВВ55 на отдельную плату вывести можно. Но мне кажется, в этих портах как раз и есть основная прелесть Ориона. Лучше плату увеличить, но периферию сохранить. В CPLD, мне кажется, функциональные аналоги ВВ55 плохо полезут.
Да, еще по поводу разрешений. 640х480 не потянет Z80 даже на 20МГц. Если только текстовый режим. Вот родной режим Ориона или более удобный для моника 320х200 будет летать. Хорошим подспорьем будет хотя бы двойная буферизация. Не придется каждый кадр копировать экран.

[andreil]

Одна CPLD полностью на видео уйдёт, как ни крути. 32 бита защелок видеоданных + 32 бита сдвиговый регистр. Ну и по мелочи 16 бит псевдоцвета, около 8 бит на видео регистры, счётчики строк/столбцов - вот и закончились ячейки Тем более, что 5-ти вольтовые максимум 160 ячеек есть.
По корпусам - память и CPLD только в TQFP-100, всякие там PLCC по количеству ног не проходят абсолютно. SRAM у меня в SOJ в основном.
В принципе, если на плату разместить двухпортовку, 2 CPLD, ROM, SRAM - даже на обрезке 100*100мм уместится всё Тут основной вопрос в CPLD с системными портами, что бы всё вписать в 160 ячеек - ведь при плотном заполнении логики по расположению пинов сильные ограничения начинаются.

В общем, пока что буду делать модуль видео на CPLD чисто для отладки, потом модуль CPU. В итоге после устаканивания всего-всего, объединю в одной плате. Так будет лучше всего, ИМХО.

[Xrust]

andreil, КМК двухпортовка сильно сократит число желающих собрать плату. Кто тогда будет поддерживать проект? UM61512 наше все. В эти рамки надо постараться вписаться.

[andreil]

andreil, КМК двухпортовка сильно сократит число желающих собрать плату. Кто тогда будет поддерживать проект? UM61512 наше все. В эти рамки надо постараться вписаться.

Тогда, буду пробовать вариант с буферизацией записей от CPU в видеопамять - по таймингам вполне успевает совмещать с обращениям за видеоданными в случае 2-х записей подряд.

[Xrust]

andreil, порылся сейчас на Али. EPM7160@100 реально найти на 10ns. На 7 не попадается.

[andreil]

andreil, порылся сейчас на Али. EPM7160@100 реально найти на 10ns. На 7 не попадается.

Да, у самого такие лежат пачкой На 7нс только EPM7128@100 имеются на руках, но тут такие жёсткие тайминги не нужны.

Но даже так, полностью впихнуть не получится только в EPMку - пока что получается 207 ячеек... Из них:

1. Счётчики - 13+12=25 ячеек;
2. Логика к счётчикам - 33 ячейки;
3. Порты видео (полная реализация, используются только сигналы Z80) - 19 ячеек;
4. Контроллер памяти - 28 ячеек;
5. Видеовыход - 84 ячейки.

Пункт 1 оптимизировать некуда уже.
Пункт 2 - сейчас там сделана поддержка 3-х переключаемых разрешений, с 4-мя будет чуть больше.
Пункт 3 - меньше некуда (5 бит порт 0xF8, 3 бита порт 0xFA, 8 бит порт 0xFC, 1 бит для порта 0x0A, ещё 2 бита для буферизации 2-х битов порта 0xFA).
Пункт 4 - здесь мультиплексоры адресов и сигналов управления, простенькая машина состояний для работы с памятью.
Пункт 5 - самая жирнота, думаю эту часть всё-таки вывести наружу в виде рассыпухи. Там банально регистры на 32 бита данных, сдвиговые регистры пикселей (опять 32 бита), второй регистр псевдоцвета (первый в портах), ну и собственно формирование RGBI из пикселей и видеорежима. Получится 3 простых регистра, 4 сдвиговых, 1 ATF'ка.

И ещё из нюансов - с учётом максимальной частоты процессора, для 100% корректной работы памяти без лишних элементов логики, пришлось использовать трюк с удвоением частоты (задержка на 1 NOT + внутри CPLD по XOR с основным сигналом). То есть при частоте кварца 50МГц автомат памяти щёлкает на частоте 100МГц. Иначе приходилось буферировать адрес и данные для записи в память - сразу ещё +24 ячейки. Если шину данных для записи в память вывести на внешние чипы (те же АП6 и аналоги), получится чутка сэкономить ячеек.

В общем - пока что в симуляции пытаюсь привести в божеский вид и разбить на блоки...

[Xrust]

Но даже так, полностью впихнуть не получится только в EPMку - пока что получается 207 ячеек...

А в две EPMки?