Special9K - FPGA Специалист

[RW9UAO]

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



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:

[Advertiser]

[CityAceE]

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.

[ivagor]

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+-

[CityAceE]

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.

[ivagor]

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

100%

[CityAceE]

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:

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.

[RW9UAO]

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.

[ivagor]

Код выложен, посмотрели бы

Где можно посмотреть?

[CityAceE]

Где можно посмотреть?

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

[ivagor]

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 - - -

но по оцифровке больше похоже на 44100

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