Z80GALの構想（その１３）プリント基板完成 [Z80]
「Z80GALの構想（その１０）回路図とパターン設計」で試作基板の評価結果を反映したプリント基板を発注したことを書きましたが、今回は届いたプリント基板の制作についてメモで残しておきます。回路図やプリントパターン等は前述の記事にアップデート版を書いていますので参照してください。
今回は前回の評価結果をフィードバックしたので一発で動作しました＾＾
今回のZ80GAL基板は拙作のPic24CPMと比較すると使用IC数は多いですが、プリント基板サイズはほぼ同じで処理速度が若干速くなっており、当初の予定通りのコンパクトなZ80シングルボードができました^^
今回は2020/12/11にSeeedさんに10枚発注して、12/28に届きました。出来上がったプリント基板が下の写真です。
レジスト色は青にしてみました。
上の写真の中央部の「BankSel」のシルクの'n'が少しかすれています（回路的には影響無し）が、それ以外は問題ない状態でした。
下の写真のボトム面は特に問題ありませんでした。
表面実装の部品は爪楊枝で半田ペーストを盛ってから部品を置いてヒートガンで熱して半田付けしています。
今回は初めてマイクロＳＤカードを使ってみましたが、コンパクトでいいですね^^
CP/M-80を起動したときの画面を貼っておきます。
今回使ったGAL22V10Dは非常に使い勝手が良かったのでebayで5個セットｘ2組のGAL22V10Dを追加注文しましたが全てのチップで書込みでエラー発生しましたorz
使用しているライタはTL866II Plusです。
そこで最初に発注した正常動作品の購入実績のあるショップで再注文しましたが、またまた全品エラーでしたorz
ebayで表示される写真も参考にしながら確認したのですが、写真での判断は難しいですね（写真と同じものが来るとも限らないし）
少し高くなりますが互換性のあるMicroChip社（旧Atmel製）の現在でもディスコンになっていないATF22V10Cを手配し、配達待ち状態です。
★追記 2021/01/05 {
注文していたATF22V10Cが届きました。書込みはエラー無しでしたが、パワーオンリセットがうまく働かず、電源ONで自動起動しない現象が発生しました（リセットスイッチ押下で正常に起動）
リセット部の抵抗を10Kから2733Kに変更してリセット信号の立上りを遅くすることでGAL22V10DとATF22V10Cの両方で正常動作するようになりました。
「Z80GALの構想（その１０）回路図とパターン設計」に記載の回路図も変更済みです。
また追加注文したGAL22V10D（5個）も届き、久々に書込みOKのものでした。同ショップに5個追加注文しました。
}
★変更 2021/01/06
抵抗値を27Kから33Kに変更（27Kのチップ抵抗が手持ちで無かったため）
★追記 2021/01/07 {
数種類のSDカードを評価した結果、電源ON時の動作の違いはリセット部の抵抗ではなく、SDカード依存であることが判りました。
このため、抵抗値を10Kに戻します。
今回評価したSDカードの写真を記録として貼っておきます。
★追記 2021/01/17
Z80GALが対応しているSDカードはSDHC（容量が4GB～32GB）なので下の写真の左端のものは対応対象外のSDカードです。
}
★追記 2020/12/31 {
従来からの趣向を変えてCNCを使わずに３Dプリンタのみでケースを作ってみました。
クリア色のPETGフィラメントを使うことで基板上のLEDが見えるようにし、専用の窓を省きました。
プリント基板のデータはDesignSparkPcbからエクスポートしたものをDesignSparkMechanicalに取り込んでサイズを合わせました（電源コネクタ等は実物測定して合わせた）
ボディー側にはケースキャップを固定するために2カ所にインサートナットを埋め込みました。
ケースの壁が薄いので少しフニャフニャする感じはしますが、まずまずの出来ではないでしょうか？
}
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今回は前回の評価結果をフィードバックしたので一発で動作しました＾＾
今回のZ80GAL基板は拙作のPic24CPMと比較すると使用IC数は多いですが、プリント基板サイズはほぼ同じで処理速度が若干速くなっており、当初の予定通りのコンパクトなZ80シングルボードができました^^
今回は2020/12/11にSeeedさんに10枚発注して、12/28に届きました。出来上がったプリント基板が下の写真です。
レジスト色は青にしてみました。
| Z08GAL V0.01a プリント基板（トップ面） |
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上の写真の中央部の「BankSel」のシルクの'n'が少しかすれています（回路的には影響無し）が、それ以外は問題ない状態でした。
下の写真のボトム面は特に問題ありませんでした。
| Z08GAL V0.01a プリント基板（ボトム面） |
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表面実装の部品は爪楊枝で半田ペーストを盛ってから部品を置いてヒートガンで熱して半田付けしています。
今回は初めてマイクロＳＤカードを使ってみましたが、コンパクトでいいですね^^
| 部品実装後のプリント基板（トップ面） |
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| 部品実装後のプリント基板（ボトム面） |
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CP/M-80を起動したときの画面を貼っておきます。
| Z80GALでのCP/M起動画面 |
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今回使ったGAL22V10Dは非常に使い勝手が良かったのでebayで5個セットｘ2組のGAL22V10Dを追加注文しましたが全てのチップで書込みでエラー発生しましたorz
使用しているライタはTL866II Plusです。
そこで最初に発注した正常動作品の購入実績のあるショップで再注文しましたが、またまた全品エラーでしたorz
ebayで表示される写真も参考にしながら確認したのですが、写真での判断は難しいですね（写真と同じものが来るとも限らないし）
少し高くなりますが互換性のあるMicroChip社（旧Atmel製）の現在でもディスコンになっていないATF22V10Cを手配し、配達待ち状態です。
★追記 2021/01/05 {
注文していたATF22V10Cが届きました。書込みはエラー無しでしたが、パワーオンリセットがうまく働かず、電源ONで自動起動しない現象が発生しました（リセットスイッチ押下で正常に起動）
リセット部の抵抗を10Kから
「Z80GALの構想（その１０）回路図とパターン設計」に記載の回路図も変更済みです。
また追加注文したGAL22V10D（5個）も届き、久々に書込みOKのものでした。同ショップに5個追加注文しました。
}
★変更 2021/01/06
抵抗値を27Kから33Kに変更（27Kのチップ抵抗が手持ちで無かったため）
| GAL22V10Dでの書込みエラー |
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★追記 2021/01/07 {
数種類のSDカードを評価した結果、電源ON時の動作の違いはリセット部の抵抗ではなく、SDカード依存であることが判りました。
このため、抵抗値を10Kに戻します。
今回評価したSDカードの写真を記録として貼っておきます。
★追記 2021/01/17
Z80GALが対応しているSDカードはSDHC（容量が4GB～32GB）なので下の写真の左端のものは対応対象外のSDカードです。
| 評価したMicroSDカード |
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★追記 2020/12/31 {
従来からの趣向を変えてCNCを使わずに３Dプリンタのみでケースを作ってみました。
クリア色のPETGフィラメントを使うことで基板上のLEDが見えるようにし、専用の窓を省きました。
プリント基板のデータはDesignSparkPcbからエクスポートしたものをDesignSparkMechanicalに取り込んでサイズを合わせました（電源コネクタ等は実物測定して合わせた）
| Z80GALケース（CAD） |
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ボディー側にはケースキャップを固定するために2カ所にインサートナットを埋め込みました。
| Z80GALケース（ボディ） |
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ケースの壁が薄いので少しフニャフニャする感じはしますが、まずまずの出来ではないでしょうか？
| Z80GALケース |
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レトロマイコン86ボードの構想（その２５）回路図アップデート [8086]
前回の記事までの評価で16MHzのクロック信号の3.3Vから5Vへの変換回路が決まったので回路をアップデートしました。
結論を先に書くと、今回のクロック部分の改造したプリント基板でV20が16MHzでもCP/M-86が問題なく動作することを確認できました。
今回改善した回路図が下図になります。
グランドベタ化前のトップ面とボトム面のパターンを重ねたものが下図です。
グランドベタ化後のトップ面のパターンが下図です。
下図はボトム面のパターンです。
今回は初めてELECROWさんに基板製造を依頼してみました。
SEEEDさんではDesignSparkPCBの出力をそのままアーカイブして提出すればよかったのですが、ELECROWさんでは他の多くのプリント基板製造業者さんと同様にCADから出力された設計データファイルを規則に従ってリネームする必要がある点が少し面倒でした。出来上がった基板自体は特に問題ない状態でした。
長所としては発注する基板をかごに入れる前に輸送方法を選択できるので枚数と輸送費との関係が判り易いことです。
製造費用は5枚でも10枚でも同じですが輸送費は重さと大きさで決まるので5枚の方が安くなります。
また、ELECROWさんは予備として作成した基板も問題無ければ送ってくれます。今回は5枚発注して6枚届きました。先程確認したらポイントが555ポイント貯まっていました。有効期限は不明です。
5枚の製造費が$4.9で輸送費は一番安いものを選択して$8.44でした。実際はDHLで送られてきて 11/24に発注して12/9に届きました。
出来上がった基板のTOP面が下の写真です。
ボトム面が下図です。
前回のバージョンと見た目はあまり変わりませんが部品実装後の写真も貼っておきます。
未実装部分はリアルタイムクロック用のクリスタル周りの部品とバックアップ用の電池ホルダです。
★追記 2020/12/15
「レトロマイコン86ボードの構想（その２０）ケース作成２」の記事で書いたケースに入れた状態の写真を追記しました。
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結論を先に書くと、今回のクロック部分の改造したプリント基板でV20が16MHzでもCP/M-86が問題なく動作することを確認できました。
今回改善した回路図が下図になります。
グランドベタ化前のトップ面とボトム面のパターンを重ねたものが下図です。
| Pic24V20パターン（グランドベタ化前） |
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グランドベタ化後のトップ面のパターンが下図です。
| Pic24V20Tトップ面パターン |
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下図はボトム面のパターンです。
| Pic24V20Tボトム面パターン |
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今回は初めてELECROWさんに基板製造を依頼してみました。
SEEEDさんではDesignSparkPCBの出力をそのままアーカイブして提出すればよかったのですが、ELECROWさんでは他の多くのプリント基板製造業者さんと同様にCADから出力された設計データファイルを規則に従ってリネームする必要がある点が少し面倒でした。出来上がった基板自体は特に問題ない状態でした。
長所としては発注する基板をかごに入れる前に輸送方法を選択できるので枚数と輸送費との関係が判り易いことです。
製造費用は5枚でも10枚でも同じですが輸送費は重さと大きさで決まるので5枚の方が安くなります。
また、ELECROWさんは予備として作成した基板も問題無ければ送ってくれます。今回は5枚発注して6枚届きました。先程確認したらポイントが555ポイント貯まっていました。有効期限は不明です。
5枚の製造費が$4.9で輸送費は一番安いものを選択して$8.44でした。実際はDHLで送られてきて 11/24に発注して12/9に届きました。
出来上がった基板のTOP面が下の写真です。
| Pic24V20基板（トップ面） |
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ボトム面が下図です。
| Pic24V20基板（ボトム面） |
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前回のバージョンと見た目はあまり変わりませんが部品実装後の写真も貼っておきます。
| Pic24V20トップ面 |
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未実装部分はリアルタイムクロック用のクリスタル周りの部品とバックアップ用の電池ホルダです。
| Pic24V20ボトム面 |
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★追記 2020/12/15
「レトロマイコン86ボードの構想（その２０）ケース作成２」の記事で書いたケースに入れた状態の写真を追記しました。
| Pic24V20ケース |
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| Pic24V20ケース（正面） |
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| Pic24V20ケース（背面） |
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Z80GALの構想（その１２）ハードステップモニタ [Z80]
部品などを整理していたら数十年前に作成したWait信号を用いたZ80をステップ動作させるツールが出てきた・・懐かしい。ラッピング用のソケットで基板に実装されたZ80に接続すると言うなんとも豪快なツールです。
74LS123でwait信号の発生タイミングを取り、アドレスバス及びデータバスの状態をそれぞれ8個のLEDでモニタできます。ラッピングワイヤで半田付けして配線しています。
下の写真が裏面です。
斜めから見るとラッピング用ICソケットの様子が判りますね。
Z80GALの基板にマウントした状態が下の写真です。安定してマウントするためにZ80をソケットから少し浮かせています。
マウントした状態で電源を入れ、ステップ動作用のスイッチをON/OFFすることでZ80がメモリまたはIOをアクセスする度に停止します。
Z80GALはクロックが20MHzなのでLS123に接続している抵抗を小さくして調整しました。
この状態でステップ動作させるとループ処理のところで繰り返し動作になって抜け出せなくなってしまいます。このツールを用いてハードディバッグするのであれば、ディバッグ用のプログラムを作成し、ステップ動作させれば、それなりにディバッグできるのではないかと思います。
このような簡易なものでハードディバッグが可能になるのは面白いですね。
アドレスのコンパレータ等を追加すれば任意のアドレスでのストップ等も可能になりますが、ICEを作りたいわけではないのでこのツールの実装機能あたりが妥当なのかもしれませんね。
twitterにアップした動画付きコメントを貼っておきます。
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74LS123でwait信号の発生タイミングを取り、アドレスバス及びデータバスの状態をそれぞれ8個のLEDでモニタできます。ラッピングワイヤで半田付けして配線しています。
| Z80ステップモニタ |
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下の写真が裏面です。
| Z80ステップモニタ（裏面） |
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斜めから見るとラッピング用ICソケットの様子が判りますね。
| Z80ステップモニタ（斜め） |
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Z80GALの基板にマウントした状態が下の写真です。安定してマウントするためにZ80をソケットから少し浮かせています。
| Z80GALへマウントした状態 |
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マウントした状態で電源を入れ、ステップ動作用のスイッチをON/OFFすることでZ80がメモリまたはIOをアクセスする度に停止します。
Z80GALはクロックが20MHzなのでLS123に接続している抵抗を小さくして調整しました。
| ステップ動作 |
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この状態でステップ動作させるとループ処理のところで繰り返し動作になって抜け出せなくなってしまいます。このツールを用いてハードディバッグするのであれば、ディバッグ用のプログラムを作成し、ステップ動作させれば、それなりにディバッグできるのではないかと思います。
このような簡易なものでハードディバッグが可能になるのは面白いですね。
アドレスのコンパレータ等を追加すれば任意のアドレスでのストップ等も可能になりますが、ICEを作りたいわけではないのでこのツールの実装機能あたりが妥当なのかもしれませんね。
twitterにアップした動画付きコメントを貼っておきます。
部品等を整理していたら数十年前に作ったZ80ステップモニタツールがでてきた
— skyriver (@wcinp) December 13, 2020
開発中のZ80GALに付けてみたら１カ所スキップしてるけどそれなりにステップ動作できたよ^^https://t.co/YY3QGdClgC#Z80 #Z80GAL #StepMonitor pic.twitter.com/RzQHhQOMul
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テスターの修理 [修理]
購入時期は数十年前ですが、秋月さんで買ったテスターをずっと愛用していました。
最近どうも調子が悪くなり、調べてみるとテスターリードが下の写真の黄色丸で囲んだ部分で断線しかけているようです。
交換用のリードを秋月さんで探したところ、13cmくらいものはありましたが、同じくらいの長さ（9cm位）のものはありませんでした。
長いものであれば以前、蟻さんから購入したリードが２セットあったのでそれと交換しようかと迷いましたが、この短いリードスティックには愛着もあり、長いものに交換するとバランスが悪くなる感じがした（そもそもケースに収まらなくなる・・滅多に収めてないけどね）ので断線部分を修理することにしました。
断線しかけている部分を切断してスティック側を切開して銅線をむき出しにし（左下写真）、リード線側と半田付けしました（右下写真）
半田付け後、切開部分に戻し（左下写真）、グルーガンで周りを固めました（右下写真）
最後に収縮チューブで保護して出来上がり＾＾
収縮チューブをヒートガンで熱した際にグルーガンで固めた樹脂も再成形され、いい感じで固まります。
強く引っ張ると断線しそうだけれどこれで暫くは使えるかなぁ～
最近どうも調子が悪くなり、調べてみるとテスターリードが下の写真の黄色丸で囲んだ部分で断線しかけているようです。
| 秋月さんで購入したテスター |
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交換用のリードを秋月さんで探したところ、13cmくらいものはありましたが、同じくらいの長さ（9cm位）のものはありませんでした。
長いものであれば以前、蟻さんから購入したリードが２セットあったのでそれと交換しようかと迷いましたが、この短いリードスティックには愛着もあり、長いものに交換するとバランスが悪くなる感じがした（そもそもケースに収まらなくなる・・滅多に収めてないけどね）ので断線部分を修理することにしました。
断線しかけている部分を切断してスティック側を切開して銅線をむき出しにし（左下写真）、リード線側と半田付けしました（右下写真）
| 銅線むき出し | 半田付け |
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半田付け後、切開部分に戻し（左下写真）、グルーガンで周りを固めました（右下写真）
| 半田付け部分を元に戻す | グルーガンで固定 |
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最後に収縮チューブで保護して出来上がり＾＾
収縮チューブをヒートガンで熱した際にグルーガンで固めた樹脂も再成形され、いい感じで固まります。
強く引っ張ると断線しそうだけれどこれで暫くは使えるかなぁ～
| 収縮チューブで仕上げ |
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