Как собрать свой одноплатный компьютер?

Question

Ради интереса я хотел бы построить свой собственный одноплатный компьютер, который я могу позже программировать. Я знаю, что уже есть много комплектов для разработки, которые продаются такими компаниями, как Altera и Xilinx, но я хочу попробовать создать такую плату с нуля.

Я стремлюсь к чему-то очень простому. Он должен иметь системные тактовые частоты, работающие, возможно, на 1 МГц, 8-битный процессор (не требуется умножение и деление на чипе; я могу смоделировать это в программном обеспечении), небольшую оперативную память (некоторых КБ должно быть достаточно) и EEPROM, где могу хранить мою программу. Я также хотел бы подключить некоторые датчики, например, чтобы прочитать температуру в комнате.

Я прочитал некоторые курсы по цифровому дизайну и архитектуре процессора, поэтому я не беспокоюсь о самих компонентах. Что меня беспокоит, так это межсоединения, особенно если мне нужны промежуточные резисторы и конденсаторы. У меня есть некоторый опыт работы с аналоговыми схемами, но он ограничен. Я однажды построил свою собственную плату для управления четырьмя вентиляторами в моем корпусе компьютера с помощью некоторых операционных усилителей и резисторов.

Я не против написать свой собственный компилятор, если это необходимо, но он делает вещи намного проще, если таковые уже доступны. Кроме того, получить программу на EEPROM может быть немного сложно ...

Знаете ли вы о каких-либо хороших книгах, веб-сайтах или других ресурсах, на которые можно указать мне, чтобы научиться создавать свой собственный одноплатный компьютер? Буду признателен за любую оказанную помощь.

Answer 1

Я не знаю, как это по теме, но я все равно отвечу.

Ваш первый шаг должен занять некоторое время, чтобы просмотреть потенциальных кандидатов для каждого компонента и решить, как низкоуровневый вы хотите перейти. Хотите ли вы собрать ЦП из отдельных компонентов или использовать предварительно собранный ЦП или получить микроконтроллер, в котором все основные детали были бы в одной упаковке? Следующим шагом будет получение и чтение таблиц данных для каждого компонента, который вы планируете использовать. Обычно вы сможете найти примеры схем и информацию о том, какие типы катушек или конденсаторов вам нужно использовать. Катушки в основном используются для фильтрации сигналов переменного тока, в то время как конденсаторы часто используются для фильтрации сигналов постоянного тока.

Следующим шагом будет попытка получить какую-то программу моделирования цепей. Это сделает все намного проще.

После этого вам нужно будет "настроить магазин". Для получения данных на чип вам понадобится программист. Самые дешевые могут быть сделаны из параллельных или последовательных портов, в то время как более дорогие будут использовать USB и поставляются с хорошей программой, которая будет загружать данные в чип. Здесь вы не ошибетесь, если получите программатор, рекомендованный производителем чипа. Например, этот рекомендуется для чипов AVR. Вам также нужно будет решить, собираетесь ли вы делать печатную плату или использовать только протоплаты. Если вы собираетесь пойти по пути печатной платы, вам понадобится электронный паяльник и сопутствующие инструменты. Вам также необходимо решить, собираетесь ли вы найти кого-то, кто изготовит печатную плату или изготовит ее самостоятельно. Есть много способов сделать PCB самостоятельно, но некоторые из них включают использование сильных кислот, поэтому они могут быть довольно опасными.

Вам также понадобится IDE для чипа, который вы решите использовать. Я не могу вам чем-то помочь, но вы не знаете, что собираетесь использовать, но большинство популярных сегодня чипов имеют IDE, которая, по крайней мере, поддерживает C.

Я знаю, что я был неточным с этим ответом, но я не могу вдаваться в детали, если не знаю, что вы на самом деле планируете делать.

Кроме того, рассмотрите возможность перехода на https://electronics.stackexchange.com/ с этим вопросом. Кажется, это будет лучше там.

Answer 2

Motorola MC68HC05, кажется, соответствует вашим требованиям (но есть гораздо больше микроконтроллеров, которые бы соответствовали тем, что упоминает AnderejaKo)

Документация для него также включала схемы для рабочей платы (но вам нужно нарисовать и вытравить вашу собственную печатную плату и найти приложение для выводов ввода / вывода на чипе)

Единственное программное обеспечение, которое я написал для этого, я сделал с помощью ручного преобразования из ассемблера в шестнадцатеричный (операционные коды очень просты), для этого есть бесплатные инструменты разработки.

http://webspace.webring.com/people/ju/um_2949/

Answer 3

В учебном пособии для студентов «Искусство электроники» они содержат комплекс упражнений по созданию очень простого микрокомпьютера. Между книгой и руководством для ученика у вас должно быть достаточно, чтобы построить очень простой компьютер.

http://www.amazon.com/Art-Electronics-Student-Manual/

Answer 4

Это может быть лучше выполнено, перенаправив его на https://electronics.stackexchange.com/, как уже отмечал AndrejaKo. В частности, я бы предложил два существующих вопроса и ответов:«Какова разница между микроконтроллером и микропроцессором?" и " началось с микропроцессора ".

Первый объясняет разницу между микроконтроллером и микропроцессором, который в общих чертах связан с аппаратной сложностью или уровнем интеграции (т. Е. Сколько нужно микросхем IC). В зависимости от ваших целей и / или временных и финансовых ресурсов (аппаратные средства, как правило, стоят денег), небольшой простой модуль на основе микроконтроллера, такой как когда-либо популярный Arduino или один из его многочисленных клонов, которые доступны в виде наборов или уже собраны, может быть лучшими, так как они стоят около 25 € (30 долларов США).

Но если вы предпочитаете создавать что-то более похожее на персональный компьютер для любителей примерно в конце 1970-х, начале 1980-х, то предложения во втором вопросе (Начало работы ...) могут в большей степени соответствовать вашим ожиданиям. В этом случае микропроцессор, такой как Zilog Z80, может быть более подходящим процессором для сборки одноплатного компьютера (SBC), поскольку, как я полагаю, наиболее часто используемый микропроцессор для любителей домашних компьютеров, и я подозреваю, что технология MOS сейчас знаменитый 6502 близкий второй. Существует даже несколько старых книг из вторых рук (на английском и западноевропейском языках), описывающих создание SBC с использованием микропроцессора, такого как Z80, Intel 8080 или Intel 8051/8052. Я обсудил ряд других деталей в своем ответе на второй вопрос. Этот подход обычно предполагает, что вы хотя бы минимально знакомы с электронными компонентами (или готовы учиться / делать ошибки), а также приобретать и собирать электронные компоненты, поскольку я не верю, что они являются полными комплектами SBC или готовыми использовать SBC по-прежнему доступны, кроме как предметы коллекционирования на eBay.