В Sandacite.BG открихме и още един български учебен ЕДНОПЛАТКОВ компютър – ЕМК-15!

Както ви стана ясно от миналата статия в сайта, през 80-те г. във ВМЕИ Ленин (дн. Технически университет София) са конструирани и произвеждани редица едноплаткови учебни компютри, предназначени за обучение на студенти и ученици от техникумите. Те са няколко, като сега ни попадна и 15-ият поред от серията ЕМК. Нека видим пък той от какво се състои…

ЕМК-15 се ражда в развойната лаборатория Микропроцесори и микрокомпютри, а е изработван в НУПД – последните три думи значат ,,управление Производствена дейност“, но за първата не знаем. Подобно на предшественика си, е базиран на българската фамилия интегрални схеми СМ 650. За да може лесно да се разбира какво е устройството на това компютърче и въобще на микрокомпютрите, всички елементи и схеми на компа са открити. Така е и по-лесно да се измерват типични сигнали в конфигурацията, когато преподавателят дава задание в упражнението. В момента в клубовете по роботика децата пак така започват обучението си от примитивни компютърни и робоустройства, за да осъзнаят принципите им и да преминат към по-сложни машинки.

На този куплунг, който се намира в герния десен ъгъл на платката, е с магистралите на емулираните микрокомпютри – те са изведени на него. Така може конфигурацията на ЕМК-15 да се разширява, да се включват външни обекти, които да се контролират чрез него.

КАКВО МОЖЕ

Ето колко много учебни задачи могат да се изпълняват на компютърчето ЕМК-15:

• запознаване с особеностите и архитектурата на фамилията чипове СМ 650, а и на МС 6805 също;
• запознаване с принципите и схемните особености на микрокомпютъра, разпределение на адресното прост­ранство, обслужване на периферия и др.;
• запознаване със системната програма на СМ 650, съставяне, въвеждане, настройка и изпълнение на програми на машинен език;
• съставяне на управляващи програми и използване на мик­рокомпютъра за управление на включени външни обекти и процеси;
• използване на ЕМК-15 за вграждане в управлява­щи микропроцесорни системи; .
• емулация на едночипови микрокомпютри от микропроцесорните фамилии СМ 650 и МС 6805.

ТЕХНИЧЕСКИ ДАННИ

Основните технически данни на едноплатковия микрокомпютър ЕМК-15 са:

• 8-битов микропроцесор СМ 651;
• обем на оперативната памет 4 кб;
• възможност за включване на потребителски EPROM, с обем 2 или 4 кб;
•  мониторна програма с обем 4 кб , записана в EPROM чип тип 2732;
• системен куплунг с 40 извода, на който са изведени сит- палите на емулираните микрокомпютри от сериите СМ 650 и МС 6805. Това е необходимо, ако ЕМК-15 се използва за апаратна или програмна настройка на микрокомпютърни системи, базирани на споменатите по-горе фамилии интегрални схеми;
• възможност за емулация на аналоговите входове на едночипови микрокомпютри;
• възможност за връзка с 16-битов персонален компютър от типа Правец 16 – това е нещо, което не го видяхме при ЕМК-14;
• захранване – с напржения 5 и 12 волта, включвани чрез регулируем стабилизиран токоизправител.

Компютърчето е съвсем малко – размерите му са 300 х 210 х 50 мм и тежи  само около 400 грама.

ОСНОВНИ БЛОКОВЕ И ВЪЗЛИ В КОМПЮТЪРА ЕМК-25

Ето и какво има в него, подредено в удобен табличен вид:

• микропроцесор СМ651;
• тактов генератор, вграден в него;
• дешифратор на адресното пространство;
• чип за EPROM памет;
• оперативна памет – RAM;
• клавиатура;
• панел за цифрова LED индикация;
• два чипа за паралелен интерфейсен адаптер;
• едночипов микрокомпютър с аналогово-цифров преобразувател СМ 654;
• чип за асинхронен интерфейсен адаптер.

А сега да ги видим едно по едно кое какво!

Микропроцесорът СМ 651 е осембитов, с вграден в него тактов генератор, 112 байта RAM, два осембитови паралелни интерфейсни адаптера, 8-битов таймер с 8-битов предва­рителен делител и изведени магистрали за адреси, данни и управле­ние. Процесорът поддържа набор от 59 команди, включващи такива за двоична аритметика, логически операции, аритметическо и логическо местене, четене, запис, условни и безусловни преходи, операции над битове и прекъсвания.

Тактовият генератор е реализиран с кварцов резонатор 4,9152 MHz.

Дешифраторът на адресното пространство се осъществява чрез чипа 74139 и логическата интегрална схема 82S129. Адресното пространство на микрокомпютъра е разделено на области, както е показано в картата на паметта тук:

Ако сте внимавали в час и я четете добре, виждате как тя включва:

• чип контролер за входно-изходно устройства, таймер и вътрешна RAM за СМ 651;
• област за RAM-та;
• област на входно-изходни схеми;
• област на потребителски EPROM, тип 2716 или 2732;
• област на системен паралелен интерфейсен адаптер;
• област за асинхронен сериен интерфейсен адаптер;
• област за служебната (тук наричана мониторна) програма – онази, заводската.

За емулация на входно-изходните портове на едночиповите микрокомпютри е използван периферният интерфейсен адаптер VIA-6522. Добре е да уточним, че в първите 128 байта на адресното пространство на микрокомпютъра съществуват неизползвани адреси (2, 3, 6, 7 и В до F), които се адресират от микропроцесора като външно адресно пространство. В четири от тях (2, 3, 6 и 7 – адреси на DRC. DRD, DDRC и DDRD) е разположен паралелният интерфейсен адаптер VIA.

EPROM паметта е реализирана с интегралната схема 2732, както и при предходния учебен едноплатков компютър. Томно както и при него, тази памет може да се резшири, като се постави допълнителна EPROM  в гнездо, като тя може да е 2-килобайтовата 2716 или отново 4-кб 2732. В никакъв случай обаче не поставяйте и не изваждайте схеми при включен компютър, защото ще го повредите!

При поста­вяне на допълнителна памет в зависимост от типа, те се разполагат на адреси според следната схема:

2716 – $1800 – $1FFF

2732 – $1000 – $1FFF

RAM паметта е реализирана с две интегрални схеми от типа 6116 и има обем 4096 x 8 бита. В тази памет се въвеждат на програми и данни от потребителя. Знаем, че тя е енергонезависима, затова при изключване на захранването нейното съдържание се губи. Част от паметта между адресите ($F38 и $FF7) се изполва от служебната програма, а друга част с адреси ($000 – $00А и $010 – $07F ) не може да се използва поради припокриване с вътрешното адресно пространство на микрокомпютъра. Също така да добавим, че програма, записана в потребителската EPROM па­мет, може да бъде прехвърлена в RAM-та.

Системният паралелен интерфейсен адаптер (в блоковата схема означен като ПИА 1) обслужва клавиатурата и цифровата индикация. Страната А на адаптера управлява буферите за управление на като­дите, а страна В – буферите на анодите на индикцията.

Клавиатурата може да ви се струва малко необичайна, но всъщност е напълно нормална за този вид компютри. Тя  се състои от 25 бутона, разделени на две групи – информационни и управляващи.

Клавиатурата е реализирана матрично, като колоните са свързани с анодните буфери на индикацията, а редовете – към систем­ния паралелен интерфейсен адаптер. В момента, в който натиснем някой бутон, към съот­ветния вход на ПИА се подава логическа нула. Скенирането и дешифрирането на натиснат бутон се осъщест­вява по софтуерен начин, вграден в мониторната програма.

Индикацията на микрокомпютъра е изградена от шест 7-сегментни индикатора (Н1 – Н6), разделени на две групи от четири и два. Управлението ѝ е от динамичен тип и се извършва отново по програмен начин чрез ПИА и буфери за аноди и катоди.

Потребителският паралелен интерфейсен адаптер СМ 602 е чипът, който оттговаря за емулацията на входно-изходните портове на емулираните микрокомпютри от микропроцесорните фамилии СМ 650 и МС 6805.

Него­вите вътрешни регистри са разположени на ето тези адреси на адрес­ното пространство на микрокомпютъра:

За едночиповия микрокомпютър с аналогово-цифров преобразувател СМ 654 ви разказахме преди време подробно ТУК. Той е използван и в едноплатковия компютър ЕМК-15, като тук отговаря за емулацията на аналоговите входове на емулираните едночипови микроком­пютри. Чрез паралелния интерфейсен адаптер аналоговата информация се подава към микро­процесора СМ 651.

Асинхронният сериен интерфейсен адаптер СМ 603 е предназначен за осъществяване на връзка с персонален компютър Правец 16 или подобен. Скоростта на обмен се задава от български 8-контактен превключвател от тип ПИС-8:

КАК ДА РАБОТИМ С ЕМК-15

За тази цел, разбира се, първо трябва да го включим в регулируем стабилизиран токоизправител. Това става, като червената жица се включва към положителния полюс на токоизточника, а синята – към масата. Ако сме се справили, ЕМК-15 автоматична минава в режим на готовност и на индикатора се изписва Р. При запалени всички сегменти на индикатора максималната сила на тока не трябва да надвишава 1 ампер.

Устройството на клавиатурата е на практика същото като при предния модел ЕМК-14. Бутоните в групата от 0 до 9 и от A до F образуват т.н. шестнадесетична клавиатура и  слу­жат за въвеждането на шестнадесетичен код на съответен адрес в паметта, а освен това  и за въвеждане на необходимата информация в дадена клетка също в шестнадесетичен код.

Управляващите 9 бутона извършват следните действия, които след това на софтуерно равнище се задействат от вградената служебна програма:

• въвеждане на адреси и данни от шестнадесетична клавиатура;
• индикация и промяна съдържанието на вътрешните pегист­ри на микропроцесора;
• стартиране на въведена програма от паметта на зададен адрес или от текущия PC;
• въвеждане и премахване до три точки на прекъсване;
• изпълнение на програма в стъпков режим;
• изчисление на относителни адреси;
• рестартиране на микропроцесора;
• вход в мониторната програма;
• прехвърляне съдържанието на EРROM паметта в RАМ;
• сравнение на прехвърлените области от паметта;
• задаване на типа на емулираните микрокомпютри.

Разбира се, за всички тези действия отговарят различни бутони и комбинации от тях.

Началното задействане на ЕМК-15 се извършва, като натиснем бутона RFT. Тогава се нулират интерфейсните адаптери, освен тях – онези клетки от паметта, в които работи мониторната програма, и  микрокомпютърът се стартира. Компютърчето преминава в очакващото състояние ГОТОВНОСТ и индикаторът изглежда така:

Сега трябва да влезем в мониторната програма, затова натискаме клавииша ЕХ.

Една важна функция при тези компютри е четене и промяна на съдържанието на паметта – т.н. редакзия на паметта. ЗА тази цел първо трябва да въведем шестнадесетичен адрес, който се индицира на първите четири индикатора, като незначещите нули в най-старшия регистър (този най-вляво) може и да не се въвеждат.

По-горе споменахме за чип, в който могат да се записват и да се задействат (изпълняват) записани от потребителя програми. Това става така. От състояние ГОТОВНОСТ набираме началния адрес на паметта, от който започва потребителската програма, а след това я стартираме с клавиша GО. Да я спрем можем напр. с клавиша ЕХ.

Самото съдържание на паметта ще прочетем, като натиснем клавиша MD. Тогава първите четири индикатора ще показват адреса, а петият и шестият – съдържанието му. Промяна в това съдържание се прави, като се натиснат последовтелно два цифрови клавиша според стойността, която искаме да въведем.

За да прочетем пък какво има в следващия адрес, натискаме клавиша GО, а в предишния – отново MD.

Друга функция е да се изчисляват относителни адреси. За да се изчисли относително отместване, се натиска FS, като през това време трябва да е отворен редакторът на паметта. FS се натиска при четене съдържанието на адреса, в който ще се записва отместването. След като натиснем самия клавиш, в най-десния индикатор се появява главна буква А:

Тогава тлябва да въведем адреса, към който ще осъществем преход. Това става чрез цифровите клавиши, а след това натискаме бутона GO.

В този момент ЕМК-15 изчислява отместването и го извежда на петия и шестия индикатор. Ако преходът не може да се осъществи, на индикаторните лампи ще се изпише съобщение BAD. Тогава с клавиш MD можем да се върнем към работа с редактора на паметта.

Има и още пинизи! С ново натискане на GО осъществяваме запис в паметта на измисленото отместване и се връщае към работа с паметовия редактор, а с натискане на FC правим същото, без обаче да извъвшраве запис на отместването.

Може да се променят и регистрите чрез техния редактор на регистрите. За да достигнем до съдържанието, натискаме клавиш RD, а първият регистър, който се появява на индикацията, е програмният брояч. Чрез цифровите клавиши можем да въведем дадена стойност и така да променим съдържанието, а прочитане на съдържанието на следващия става, както вероятно се досещате, чрез клавиша GO. Предишният – MD. Вече ви е лесно, нали?

Ето и как можем да прехърляме съдържаниетона EPROM чипа в RAM-та. Извършва се чрез последователно натискане на бутоните FS и 0. Според типа на зададения емулиран компютър преххвърлянето се извършва от адрес в адрес както следва:

Има и още интересни неща, които можете да правите с компютъра ЕМК-15, обаче за тази цел трябва да прочетете повече за него. Това можете да направите от техническото описание и подробната инструкция за работа, които сме ви скенирали за изтегляне оттук ==> Едноплатков компютър ЕМК-15 – документация.

А това са два документа – удостоверението за качество и гаранционната карта на компютъра. Те не са попълнени, от което става ясно, че нашият екземпляр е съвсем нов, нищо не е ставало нужда да му се попълва:

ЕМК-14 и ЕМК-15 са малки, но са две изключително важни находки, защото са представители на цял отделен клас компютри, в който България е произвеждала представители. Така че беше нужно да им отделим сериозни статии!

А сега защо да не прочетете и за…

Вижте Правец 8VС – един МЕГАрядък български компютър!