عقل الروبوت: بناء كمبيوتر لوحي واحد في المساء: 11 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

نفدت الذاكرة على Picaxe أو Arduino؟ لكن الكمبيوتر الشخصي هو مبالغة في الحصول على الوظيفة؟ ألقِ نظرة على هذا الكمبيوتر ذو اللوحة الواحدة مفتوح المصدر والذي يمكن برمجته بلغات مثل C أو Basic أو Forth أو Pascal أو Fortran. تستخدم هذه اللوحة دوائر متكاملة غير مكلفة وتستخدم بشكل متعمد شرائح كبيرة بحيث يسهل لحامها. يستخدم نظام تشغيل يسمى CPM يعمل على Z80 ، والذي كان شائعًا في أواخر السبعينيات إلى منتصف الثمانينيات. نتيجة لذلك ، يتوفر ما لا يقل عن جيجابايت من البرامج بما في ذلك لغات البرمجة وبرامج جداول البيانات ومعالجات النصوص. CPM هو نظام تشغيل قائم على النص وهو إصدار بسيط من DOS. هذه اللوحة مثالية إذا كنت تبني نظامًا آليًا معقدًا للغاية أو نظام أتمتة منزلية وتستمر في العثور على أجهزة الكمبيوتر ذات الشريحة الواحدة مثل pics و arduinos و atmegas ذاكرة. تعني التكنولوجيا الحديثة أن محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص المرنة يمكن أن توجد على شرائح ذاكرة واحدة ، ويمكن الآن محاكاة أجهزة الكمبيوتر التي كانت تحتاج إلى مصدر طاقة ثلاثي الطور على لوحة تعمل بالبطاريات. من قبل مجموعة من المتحمسين الودودين https://groups.google.com.au/group/n8vemBoards هي تصميم مفتوح المصدر ، ويمكنك بناء تصميمك الخاص أو شراء واحدة من أحد المتحمسين في الولايات المتحدة بسعر التكلفة (20 دولارًا). يمكن شراء Eproms مبرمجة مسبقًا أو يمكنك برمجتها بنفسك. دعنا نجمع واحدة ونرى ما يمكن أن تفعله …

الخطوة 1: انضم إلى مجموعة Google

يمكنك تصفح المجموعة https://groups.google.com.au/group/n8vem ولكن إذا قمت بإرسال طلب للانضمام إلى المجموعة ، فيمكنك المساهمة في المناقشة. توجد مكتبة ملفات والعديد من صور لوحات العمل. لقد أرسلت رسالة إلى المجموعة قبل بضعة أسابيع وطلبت الانضمام. لقد طلبت لوحة ووصلت بعد أسبوع ، وهي سريعة جدًا من الولايات المتحدة إلى أستراليا. لم يكن لدي العديد من الأجزاء، لذلك حصلت على قائمة أجزاء من هنا https://n8vem.googlegroups.com/web/TestPrototype_BOM_PART-LIST.lst؟gda=6DMrhVQAAABRoI8ydU505jGCwGWcAnRLVYTZaCdyJias028kLbDjM7mHeIlRNZNuWyWm5kKNAJr2D8gD3ctlIYKczaAghgqdUwk_6Qi3BU8HCN0q6OYwM6JXPqrFQS5SIfKND7QsaYYQuite عدد قليل من المتاجر وقطع الغيار، بما في ذلك Digikey، Jameco و Futurlec. يتم تحديد جميع شرائح المنطق كأجزاء LS. LS هي مدرسة قديمة بعض الشيء والرقائق تستخدم المزيد من القوة وتعمل دافئة. لقد استبدلت جميع شرائح LS بمجموعة HCT الأكثر حداثة. كليات التقنية العليا متوافقة بشكل مباشر ولكنها تستخدم طاقة أقل بكثير. وبالمثل ، ذهبت للحصول على CMOS Z80 و CMOS UART (16C550) وشريحة إدخال / إخراج CMOS (82C55). وصلت اللوحة في نفس وقت وصول الأجزاء تقريبًا ، وقد حان الوقت لبدء اللحام.

الخطوة 2: جندى اللوحة

كان اللحام سهلاً للغاية وتم إجراؤه في ساعة ونصف. قررت أن أقوم بتوصيل الرقائق الكبيرة ولحام الرقائق الأصغر مباشرة. كانت المشكلة الأكبر هي ثني جميع دبابيس الرقاقة قليلاً بحيث تناسب اللوحة. هناك شريحة ساعة في الوقت الفعلي لم أكن بحاجة إليها لذلك تركتها. يمكن إضافته لاحقًا ، كما أضع قابس تيار مستمر على لوحي ومنظم بجهد 5 فولت. هذه اللوحة فعالة للغاية ولا تحتاج حتى إلى غرفة تبريد على المنظم. قمت بتشغيله من ثؤلول جدار 9V. يحتوي eprom على ملصق على نافذته وإلا فقد يتم مسحه إذا خرج إلى الشمس. التخطيطي هنا https://n8vem.googlegroups.com/web/Printing+TestPrototype- sch.pdf؟ gda = MaRhCFMAAABRoI8ydU505jGCwGWcAnRLnTJP08ZxIX8TVeSmRPYsxGLTiGlLa5mMzgNTsMYdvKCD3Kr1rUv-XML38vqpBkuybcVTYQt3Vt. لكنني وجدت أنه من المفيد المقارنة بجهاز الكمبيوتر الأول الذي يحتوي على 8 شرائح RAM للحصول على 64 كيلو بايت. هذه اللوحة لديها نصف ميجا على شريحة واحدة. وحدة المعالجة المركزية هي Z80. جاءت Z80 من رقاقة 8080 ، و 8080 أنتجت أيضًا 8086 ، 80286 حتى 80586 ، والتي كانت تسمى البنتيوم لأن مكتب براءات الاختراع قال إنه لا يمكنك أرقام براءات الاختراع. تعليمات رمز الجهاز 8080 في Z80 لا تزال موجودة في أجهزة الكمبيوتر الحديثة.

الخطوة 3: برمجة Eprom

إذا كنت لا ترغب في برمجة eprom ، فيمكنك دائمًا شراء واحدة مبرمجة مسبقًا عندما تحصل على اللوحة. لكنني اعتقدت أنني قد أستخدم eproms المبرمجة في بعض المشاريع الأخرى ، لذا حصلت على مبرمج وممحاة. هذه كانت تكلف الآلاف. لكنني التقطت المبرمج مقابل 34 دولارًا بما في ذلك الشحن (ابحث عن مبرمج eprom على موقع ebay) ، وكانت الممحاة 25 دولارًا بما في ذلك الشحن. يأتي المبرمج مع البرنامج الخاص به وإذا أخبرته برقم الشريحة ، فإنه يمنحك صورة لكيفية إدخال الشريحة وتعيين جميع المفاتيح. تأتي الرسائل الإلكترونية فارغة ، لكنني قمت ببرمجتها ، ثم قمت بمسحها لمدة 5 دقائق وأعدت برمجتها ، فقط للتحقق من أن كل شيء يعمل. صورة rom بالكامل هنا https://n8vem.googlegroups.com/web/ROMIMAGE.zip؟gda = 5RkX1kEAAABRoI8ydU505jGCwGWcAnRLTpwShSoH8O7HvxGhdHl1lXeXmbZQXujx0V3ulhJIKNrhtrFcBixfottYTQUy-Muj7WbB0sVnd2Hmgtm1. إنه يشبه نوعًا ما قرص تثبيت XP الخاص بك إلا أنه ينتقل إلى شريحة. قم بفك ضغط الملف وتشغيل المبرمج وتحميل ملف.bin وبرمجة الشريحة. يمكنك قراءة البيانات مرة أخرى للتحقق من مرورها. المصيد الوحيد مع هذا المبرمج هو أنه يحتاج إلى منفذ متوازي. لا تحتوي بعض أجهزة الكمبيوتر الحديثة على منفذ متوازي. لقد صنعت بنفسي كبل تمديد منفذ متوازي ، لذا لم أضطر إلى الاستمرار في الوصول إلى خلف الكمبيوتر. يتكون من قابس IDC D25 ومقبس IDC D25 وكابل الشريط بطول 2 متر. استخدم نائبًا للضغط على القابس على الموصل. لا يعرض مبرمج ويليم الذي اشتريته جميع الإعدادات اللازمة لبرمجة إيبروم سعة 1 ميغا بايت. على يسار الشريحة بالقرب من الجزء السفلي ، يجب تحريك العبور. الإعدادات موجودة في الدليل ، وهو ملف يسمى Willem PCB5.0 Manual.html في قسم الدليل. يحتوي هذا على الكثير من التفاصيل حول الإعدادات.

الخطوة 4: اربط كابل تسلسلي

إذا عدت إلى الخطوة 2 ، يمكنك رؤية الكبل التسلسلي في الصورة. هناك ثلاثة أجزاء لهذا: 1) سلك التمديد الخاص بي الذي يأتي من الجزء الخلفي من جهاز الكمبيوتر. هذا هو كبل قوس قزح. لقد قمت ببنائه بنفس طريقة كبل تمديد الرصاص للمبرمج باستثناء أن هذا الكابل يستخدم قابس ومقبس D9 IDC. من المفيد حقًا ألا تضطر إلى الاستمرار في الوصول خلف الكمبيوتر طوال الوقت. سلك التمديد يحتوي على أنثى في أحد طرفيه ورجل في الطرف الآخر. 2) مودم فارغ. هذا اتصال بين أنثى وأنثى. حصلت على الدائرة من هنا https://www.beyondlogic.org/serial/serial.htm (قم بالتمرير لأسفل قليلاً). بشكل أساسي ، ينضم المودم الفارغ إلى الطرف 7 و 8 ، وينضم إلى المسامير 1 و 4 و 6 ويتبادل الدبابيس 2 و 3. ثم يصبح الاتصال ذو 9 سنون اتصالًا ثلاثي الأسلاك - أرضي ، ينقل البيانات ويستقبل البيانات. إنه نوع من يبسط RS232.3) رأس 10 سنون على اللوحة إلى موصل ذكر D9. المزيد حول هذا الموضوع في الصفحة التالية.على التخطيطي ، يتصل الذكر D9 الموجود على اليسار بجهاز الكمبيوتر. المودم الفارغ هو اتصال أنثى إلى أنثى مع التوصيلات الموجودة في المقابس. كان بإمكاني توصيل كل هذا بمقابس أقل بكثير ، لكنني سأستخدم المودم الفارغ في مشاريع أخرى.

الخطوة 5: ارفع رأس المسلسل

تم تصميم الرأس الموجود على اللوحة للانتقال إلى كابل الشريط ذي 9 اتجاهات لـ IDC ، ثم إلى قابس ذكر D9. الحيلة الوحيدة هي أن الرأس ذو 10 اتجاهات مصمم لأخذ كابل الشريط ذو 10 اتجاهات. إذا كنت تستخدم كابل 9 اتجاهات ، فهناك فجوة في السلك المفقود. لقد التقطت صورة مقربة للمساعدة في توضيح ذلك. إذا قمت بتوصيله بشكل صحيح ، فحينئذٍ ينتقل الدبوس 1 على اللوحة إلى pin1 على D9. يجب توصيل دبوس 5 في D9 بالأرض على اللوحة. إذا تم توصيل هذين الاثنين ، فسيكون باقي الأسلاك على ما يرام أيضًا.

يوجد السلك 1 على يسار كلا طريقتي عرض كابل الشريط. يمكنك استخدام كابل الشريط مع الألوان إذا أردت. المواد الفوضوية الموجودة على قابس IDC هي الغراء الذائب الساخن. ربما ليس ضروريًا ولكنه يجعل الأشياء أقوى قليلاً.

الخطوة السادسة: تنزيل بعض البرامج

نحتاج إلى بعض البرامج على السبورة ، وقبل أن نتمكن من تنزيل البرامج نحتاج إلى برنامج مودم. سنستخدم xmodem ، وهو معيار موجود منذ سنوات. Xmodem موجود كبرنامج CPM ، وهو موجود في العديد من الأشكال على برامج الكمبيوتر ، مثل hyperterminal. لذلك يمكننا استخدام هذا للتواصل بين التكنولوجيا القديمة والجديدة. دعونا انتزاع ملف عرافة من إكس مودم من هنا: https://n8vem.googlegroups.com/web/xm50_LB1.zip؟gda=O2tYn0EAAABRoI8ydU505jGCwGWcAnRL1RQ8Aj5bHZQJ6hxcf7VyVbwBih-m421sIN3Oibiyd_vhtrFcBixfottYTQUy-Muj7WbB0sVAO2Hmgtm1PE2xNgUnzip ذلك، وسوف تحصل على الملفين. أنت بحاجة إلى الشخص الذي ينتهي بـ.hex. الآن نحن بحاجة إلى إرسال هذا إلى السبورة. أنت بحاجة إلى برنامج طرفي يحاكي الشاشة ولوحة المفاتيح لهذا الكمبيوتر ذو اللوحة الواحدة. يحتوي Windows على برنامج يسمى Hyperterminal والذي عادةً ما يختبئ في مجلد البدء / البرامج / الملحقات. أو يمكنك استخدام الخاص hyperterminal. أو Teraterm. أو مطلقا. أو برنامج قائم على دوس يسمى conex. هناك الكثير من البرامج الطرفية لأن هذه كانت طريقة الاتصال بالإنترنت قبل النطاق العريض. ستوفر لك ثلاث شاشات وتحتاج كل الإعدادات الصحيحة! بمجرد دخولك هذا مرة واحدة ، يمكنك حفظ هذه الجلسة وستنشئ ملفًا صغيرًا ينتهي بـ.ht إذا قمت بعد ذلك بالنقر فوق هذا الملف (اسحبه إلى سطح المكتب حتى تتمكن من العثور عليه لاحقًا) ، فسيبدأ برنامج Hyperterminal مع الكل الإعدادات الصحيحة الشاشة الأولى = اسم الاتصال. أطلق عليه اسم SBC واختر أيقونة. الشاشة الثانية. اضبط منفذ com. يتم تعيين جهاز الكمبيوتر الخاص بي افتراضيًا على COM2 على شاشة الإعداد ، ويجب تغييره إلى COM1. انطلق وقم بالتغيير إلى COM1. الشاشة الثالثة. معدلات الباود إلخ. اضبط البتات في الثانية على 9600. 8 بتات بيانات. التكافؤ بلا. بتات التوقف إلى 1. والتحكم في التدفق إلى لا شيء. ربما ستحتاج فقط إلى تغيير وحدات البت في الثانية والتحكم في التدفق. الآن ستظهر لك شاشة المحطة الطرفية. قم بتوصيل اللوحة بالمنفذ التسلسلي وقم بتشغيلها وستحصل على رسالة ترحيب. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فانتقل إلى مجموعة Google واطلب بعض المساعدة. حان الوقت الآن للتحدث إلى المجلس!

الخطوة 7: تنزيل Xmodem

إذا اشتريت شريحة ذاكرة الوصول العشوائي المدعومة بالبطارية ، فستحتاج إلى القيام بذلك مرة واحدة فقط. في الواقع ، يعمل الآخرون على وضع هذا على شريحة إيبروم لذا قد لا تحتاج إلى القيام بذلك على الإطلاق في المستقبل القريب جدًا. في> موجه ، اكتب h

لا تكتب أي شيء آخر. لا تكتب أدخل. مجرد حرف h واحد ، إما صغير أو كبير. سينخفض المؤشر إلى سطر واحد ولكن لن يحدث أي شيء آخر. انقر الآن في الجزء العلوي من برنامج hyperterminal في القائمة Transfer. انقر فوق إرسال ملف نصي. في اسم الملف ، استخدم "استعراض" للعثور على النسخة السداسية عشرية من xmodem التي قمت بتنزيلها. يطلق عليه XM50LB1. HEX قد تحتاج إلى تغيير البحث الافتراضي عن *.txt إلى *.hex للعثور عليه. انقر فوق "موافق" ، وستظهر الكثير من الأرقام على الشاشة لمدة 30 ثانية تقريبًا. انتظر حتى يتوقفوا. ثم اضغط على الحرف c مرة أخرى بدون إدخال. انتظر 2 ثانية وستكون في CPM مع A> موجه. الآن اكتب ما يلي واضغط على enter: Save 40 b: xm.com الآن اكتب B: وأدخل ، للتغيير إلى محرك الأقراص B وستحصل على B> موجه. اكتب الآن DIR وأدخل ، لسرد الملفات. توجد ثلاثة محركات أقراص على هذا الكمبيوتر ، A و B و F. يمكنك رؤية ما يوجد على كل منها عن طريق كتابة حرف محرك الأقراص ، ثم علامة النقطتين ، ثم إدخال ، ثم DIR. تظهر الصورة لقطة شاشة.

الخطوة 8: احصل على بعض البرامج

هناك الكثير من برامج التكلفة لكل ألف ظهور هناك. Eghttps://www.loomcom.com/cpm/cpm_cdrom/https://www.gaby.de/ecpmlink.htm ولكن دعونا نجرب شيئًا بسيطًا. لنحصل على Basic لإضافة بضعة أرقام وطباعة الإجابة. للقيام بذلك ، نحتاج إلى نسخة من Basic. يوجد الكثير من النسخ ، لكن دعنا ننطلق قليلاً ونتحدث عن محاكي Altair. هذا البرنامج الصغير هو محاكاة كاملة لآلة CPM تعمل على جهاز كمبيوتر. يحتوي على مكتبة برامج كبيرة ، ومعبأة بشكل ملائم في أجزاء بحجم القرص ، ويعمل بشكل أسرع بكثير من كمبيوتر CPM الحقيقي وهو سهل الاستخدام للغاية عند التجميع. المحاكاة هنا: https://www.schorn.ch/cpm/intro.php قم بتنزيل البرنامج ، وقم بتنزيل صورة قرص CPM2.2 كحد أدنى ، وحوالي نصف الطريق أسفل الصفحة ، الصورة الأساسية. ضعهم جميعًا في نفس الدليل. أثناء وجودك هناك ، تحقق من جميع اللغات الأخرى مثل Cobal و Fortran و Pascal. إذا قمت بتشغيل البرنامج AltairZ80.exe ستحصل على نافذة دوس. إذا قمت بتنزيل الملف basic.dsk ، فيمكنك تشغيله باستخدام الأمر الأساسي في جهاز المحاكاة. ثم DIR لسرد الملفات (الموجودة على محرك الأقراص A: و B:) نريد MBASIC وهو موجود في محرك الأقراص A. لنسخ هذا إلى دليل الكمبيوتر الشخصي ، اكتب W MBASIC. COM وسيؤدي ذلك إلى حفظ الملف في الدليل الذي يجلس فيه برنامج altair. يمكنك القيام بالعكس باستخدام الأمر R الذي ينقل الملفات من الكمبيوتر إلى أقراص محاكاة altair. في الواقع ، إذا كنت ترغب في اللعب باستخدام CPM ، فهذه طريقة رائعة للقيام بذلك دون الحاجة إلى إنشاء أو شراء أي شيء. إذا كنت تريد حفظ الملفات على القرص الافتراضي ، فاخرج من محاكي altair باستخدام ctrlE (مفتاح التحكم و ه). هذا يخرج ويحفظ. إذا كنت لا تريد حفظ أي تغييرات ، فما عليك سوى إغلاق النافذة مع وضع علامة X في الزاوية اليمنى العليا.

الخطوة 9: انقل الملف MBASIC. COM إلى اللوحة

دعنا ننقل Basic إلى السبورة.

في جلسة hyperterminal ، انتقل إلى محرك الأقراص B: واكتب XM R MBASIC. COM ثم أدخل. سيؤدي هذا إلى بدء تشغيل برنامج xmodem وسيجلس هناك في انتظار وصول الملف. انتقل الآن إلى القائمة الفرعية ، وانقر فوق نقل ثم إرسال ملف. قم بالاستعراض بحثًا عن الملف MBASIC. COM. في قسم البروتوكول ، حدد Xmodem. في hyperterminal هو الثالث لأسفل. انقر فوق إرسال وبعد بضع ثوانٍ سيستمر الملف. يستغرق الأمر حوالي دقيقة. إذا كان يعمل ، يجب أن تحصل على الموجه B>. اكتب DIR للتحقق من وجوده. (تجاهل كل B> أسفل الشاشة - لقد ضغطت على مفتاح الإدخال عدة مرات عن طريق الخطأ)

الخطوة 10: قم بتشغيل Basic واكتب برنامج

الآن يمكننا تشغيل Basic على السبورة وكتابة برنامج صغير.

الخطوة 11: تجميع البرنامج

إذا كنت تشعر بالحماس الشديد ، يمكنك تجميع برنامج. ينتج عن ذلك.com (ما يعادل.exe على جهاز كمبيوتر شخصي). يمكن تشغيل ملفات Com كبرامج مستقلة ، ويمكن حتى إعدادها للتشغيل التلقائي عند بدء تشغيل اللوحة. الآن يمكن للوحة أن تعمل كوحدة تحكم مستقلة ، دون الحاجة إلى الاتصال بجهاز كمبيوتر. يمكن للوحة N8VEM تجميع البرامج على اللوحة ، أو يمكنك استخدام محاكي altair. هذا الأخير أسرع لكنه لا يهم حقًا. إذا كنت تريد ترجمة البرامج ، فأنت بحاجة إلى ما يلي: MBASIC. COM و BRUN. COM L80. COM BCLOAD و BASLIB. REL و BASCOM. COMC مختلف قليلاً ، لكنني أعتقد أنه لا يزال يستخدم رابط L80. انظر لقطة الشاشة لمعرفة كيفية كتابة وترجمة وتشغيل برنامج. ولا تنزعج ، لأنه قريبًا سيكون هناك محركات أقراص ثابتة ، وشاشة LCD صغيرة ، وشاشة تستخدم شاشة vga قديمة https://www.tvterminal.de/index.html#english مع واجهة لوحة المفاتيح ، ومحرك أقراص محمول ومدخلات لوحات الإخراج!