Mfukoni ZX (Spectrum ZX ya mkono): Hatua 10

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Mimi ni mtoto wa miaka ya 80 na nina kumbukumbu nzuri za kompyuta-8-bit za enzi hiyo. Kompyuta yangu ya kwanza - ambayo inashikilia nafasi maalum moyoni mwangu - ilikuwa Sinclair ZX Spectrum 48K. Baada ya kugundua hivi majuzi jamii zingine zililenga kompyuta za zamani kwenye wavuti, niliamua kuwa nataka kujikumbusha mimi mwenyewe na nikaweka emulator ya Fuse kwenye MacBook yangu. Hii ilikuwa ya kufurahisha kwa muda lakini nilitamani sana kifaa kilichojitolea - ikiwezekana kitu kidogo, kinachoweza kubebeka na chenyewe kujitoshea na maisha yangu. Chaguo katika hatua hii ilikuwa kufuata njia ya kushangaza Ben Heck na kupunguza vifaa vya asili vya ZX kuwa kitu kinachoweza kusonga au kudanganya na kutumia wivu kwenye kompyuta ndogo ya bodi moja. Nitadanganya:)

Kwa hivyo, ninataka nini kutoka kwa ZX Spectrum yangu inayoweza kubebeka?

• Nafuu: Nina miradi mingi sana ya kutumia pesa nyingi kwa hamu ya kufurahisha.
• Kubebeka: Inahitaji kuwa kitu ambacho ninaweza kucheza nacho kwenye sofa au alasiri ya wavivu kwenye bustani.
• Kinanda: Sitaki tu kucheza michezo, pia ninataka kuipanga. Ili kupata uzoefu kamili, inahitaji kuwa na funguo hizo nzuri za neno kuu.
• Joystick: Sikuwahi kucheza michezo ya jukwaa na kibodi. Michezo ya kupendeza, hakika, lakini sitaki tu kucheza michezo ya adventure kwa hivyo itahitaji fimbo ya kufurahisha.
• Papo hapo: Nilichukia upakiaji wa mkanda miaka ya 80 na siwezi kufikiria nimekua nikipendezwa nayo katika miaka ya kati.

Kwa kuzingatia haya yote, niliandika mchoro wa block kunisaidia kuelewa vifaa anuwai. Basi wacha tujenge.

Hatua ya 1: Kinanda ya USB na Fimbo ya kupendeza

Kupata kibodi ni ufunguo wa kunasa muonekano na hisia za Spectrum ya asili ya ZX. Huenda tukawa tunaunda kifaa cha kuiga cha mkono ambacho hakishiriki kitu sawa na wahusika wa awali wa Spectrum lakini, kwa muundo mzuri, inafaa kuunda kitu ambacho kinahisi kukumbusha uzoefu wa kompyuta wa miaka ya 80.

Kuanzia na protoboards kadhaa na rundo kubwa la swichi za kugusa, nilijaribu maoni kadhaa na kukaa kwenye mpangilio uliyodorora ulioonyeshwa kwenye picha. Protoboards tunayotumia ni kiwango cha 7x9cm (mashimo 26x31) inapatikana mtandaoni kutoka kwa wauzaji wengi. Mabadiliko ni matoleo ya milima ya uso ambayo yana hisia nyepesi na hayana kelele kuliko wenzao wa kawaida wa shimo, lakini labda inapaswa kufanya kazi kwa kuwa ukubwa wa miili yao ni sawa.

Udhibiti wa starehe kisha ukaingia kwenye nafasi iliyobaki mara moja juu ya kibodi. Niliamua kutumia swichi ya njia 5 ya kugusa upande wa kushoto na kifungo kikubwa cha moto upande wa kulia. Joystick itaongezeka mara mbili kama mtawala wa mfumo wa menyu ya emulator na panya ya kuingiliana na mfumo wa Linux, kwa hivyo pia niliongeza kitufe kidogo cha sekondari.

Mdhibiti mdogo wa kibodi ni Arduino Pro Micro. Hii ni bodi ndogo ambayo inaweza kusanidiwa kama kifaa cha kiunganishi cha USB (HID) kama kibodi, panya au fimbo ya kufurahisha.

Mara tu swichi zilipouzwa mahali, tumbo ambayo inaunganisha safu na safu za swichi kwa mdhibiti mdogo inahitaji kujengwa. Matrix hii itatuwezesha kuunganisha funguo zote 40 pamoja na vifungo 7 vya shangwe kwenye pini za Pro Micro za 18 I / O. Kibodi ya Spectrum haiitaji kushughulikia mitambo ya kubonyeza anuwai isipokuwa vitufe vya Caps Shift na Symbol Shift kwa hivyo tutaweka zile kwenye pini zilizojitolea, basi hatutahitaji kuwa na wasiwasi juu ya kutumia diode kuzuia ufunguo wa phantom- mashinikizo. Nimejumuisha mpango wa kuonyesha jinsi kibodi, pamoja na tumbo, imeunganishwa. Kwanza, kila safu imeunganishwa na urefu wa waya-msingi moja na kisha safu zinaunganishwa kwa kutumia waya-msingi mmoja ambao umetengenezwa kwa uangalifu kuvuka nguzo bila kufupisha. Hii inaweza kuwa ngumu sana kwa sababu unahitaji kupata waya wa safu juu kutosha kuzuia kuwasiliana na nguzo lakini chini ya kutosha kuacha nafasi kwa wiring zote tunazohitaji kuingilia wakati wa mkutano wa mwisho. Mwishowe, safu na nguzo zimeunganishwa kwenye pini za Arduino na waya kutoka kwa nyaya za zamani za IDE.

Kama ilivyoelezwa hapo juu, mtawala wa starehe pia atafanya kazi kama mtawala wa mshale na panya kwa hivyo tutahitaji kuweza kubadili kati ya modes. Modi ya chaguo-msingi itakuwa hali ya kielekezi, mchanganyiko wa Caps Shift + kitufe cha Moto kitabadilika kuwa hali ya furaha na mchanganyiko wa kitufe cha Symbol Shift + Fire utabadilika kuwa mode ya panya. Kuonyesha ni hali gani iko, kuna taa kadhaa za 3mm katikati ya jopo la shangwe. Power LED pia itakuwa muhimu na njia nzuri ya kutoa hii kwa Pi ni kuunganisha LED kwenye pini ya UART TX ya Pi kwani hiyo itatuma data kila wakati kifaa kikiwa kimewashwa.

Ili kuzuia waya huru kutoka kwa kukaanga katika matumizi, au waya za tumbo kutoka kwa ufupi, kila kitu kimefunikwa kwa uhuru katika gundi ya moto - mbaya lakini yenye ufanisi!

Hatua ya mwisho ya kufanya kibodi ifanye kazi ni kupanga Arduino na nambari ya ZX_Spectrum_Keyboard kutoka kwa ghala langu. Ukishafanya hivyo, unaweza kuweka chuma cha chini chini, ingiza kibodi kwenye kompyuta ya kawaida na uitumie na emulator ya Spectrum kama Fuse au Spectaculator. Lakini hatuishi hapa, kwa hivyo wacha tuendelee…

Hatua ya 2: Screen ya LCD

Spectrum asili ina azimio la skrini la saizi 256x192. Kuweka (takriban) uwiano huu na kuzuia kuwa na baa nyeusi pande zote mbili, nilichagua skrini ya kugusa ya Waveshare 3.2 320x240 TFT iliyoundwa kwa Raspberry Pi. Haitaunganishwa moja kwa moja na kichwa cha GPIO cha Pi ili tuweze kuondoa Plastiki ya kontakt inazunguka na kupunguza pini. Nimepunguza kipande cha protini cha 7x9cm hadi 2.1x9cm (saizi halisi haijalishi ikiwa shimo mbili za kona zilizobaki zinaoana na mashimo ya juu ya kibodi na kuna nafasi ya kutosha ya kuziba pini za kichwa cha GPIO.) na kuuzia pini katika nafasi, ambayo itatupa njia rahisi ya kuweka skrini juu ya kibodi.

Tunahitaji tu kuunganisha SPI, nguvu na pini za I / O za skrini ya kugusa kwa Pi - inaweza kuwa ngumu sana kujua ni pini zipi zinahitajika lakini habari iko nje ikiwa unaonekana kuwa wa kutosha. Skrini ya Waveshare inatumia pini 10: 4, 6, 9, 13, 15, 19, 21, 23, 24 na 26. Ni wazi, ikiwa unatengeneza hii na skrini tofauti, utahitaji kuthibitisha pini sahihi kabla kunyakua chuma chako cha kutengeneza.

Hakuna usanidi maalum wa programu inahitajika - ingiza tu programu ya dereva wa mtengenezaji na iko tayari kutumika.

Hatua ya 3: Wireless (Bluetooth)

Bodi ya Raspberry Pi Zero haina uwezo wa wireless, bandari moja tu muhimu ya USB na hakutakuwa na nafasi ya kutosha katika kesi ya kitovu cha USB kwa hivyo ilibidi nipate ujanja kuongeza aina fulani ya uwezo wa waya kwa ujenzi wangu. Ikiwa unaunda hii na Zero W basi unaweza kuruka hatua hii.

Kuna huduma nzuri ya Raspberry Pi ambayo itaturuhusu kuongeza uwezo muhimu wa waya. Kwa kushikamana na moduli ya bei rahisi ya HC-05 ya Bluetooth kwenye pini za UART za Pi na kurekebisha usanidi wa mfumo, inawezekana kupata ufikiaji wa waya kwa kituo cha laini ya amri ukitumia serial-over-Bluetooth. Tunaweza kisha kutumia zana za kawaida kutuma faili kwenye kifaa na kudhibiti mfumo wa faili.

Hatua ya 4: Nguvu

Nilichagua betri yangu mwishoni mwa maendeleo kwa hivyo inahitajika kuchukua seli ambayo itatoshea kwenye nafasi iliyopo. Yule niliyechagua ilikuwa 2000mAH 25C 1S Lipo (vipimo: 81x34x9mm) iliyouzwa kama mbadala wa drone ya Walkera Syma X5. Itakuwa nzuri kuweza kuchaji betri iliyo ndani na unganisho la kawaida la USB na kuweza kutumia kifaa wakati inachajiwa. Hatutaki kabisa kucheza na mizunguko ngumu ya kudhibiti nguvu kwa hivyo tutatumia moduli iliyotengenezwa tayari ambayo inatoa kuchaji kwa USB na pia pato la 5V lililopandishwa ili kuwezesha Pi moja kwa moja. Ili kuhakikisha kuwa kifaa kinaweza kuzimwa kabisa, kuna swichi ya slaidi kati ya pato la moduli hii na Pi ambayo inahakikisha kuwa betri inaweza bado kuchajiwa hata wakati kifaa kimezimwa. Pi inahitaji kufungwa vizuri ili kuepusha masuala ya ufisadi wa data. Badala ya kuhitaji kuingia juu ya serial ya Bluetooth, tunaweza kuunganisha swichi ya kugusa kwa pini ya Pi 5 (GPIO3) na kuandika hati ndogo ambayo inaangalia hii na kuanzisha kuzima inapobanwa. Vipengele vya nguvu na visivyo na waya viliuzwa kwa protoboard nyingine ya 7x9cm ambayo itakaa moja kwa moja chini ya kibodi.

Hatua ya 5: Kuiunganisha Yote Pamoja

Pamoja na sehemu zote zilizojengwa, tunaweza kukusanyika wa ndani. Suala kubwa zaidi ambalo nilikimbilia wakati wa kusanyiko ni kwamba bandari ya USB ilivunja Arduino Pro Micro yangu, ikinihitaji niunganishe waya moja kwa moja kwa pedi za solder badala ya kutumia kebo ya USB. Hii ni hatua dhaifu dhaifu kwenye bodi za Pro Micro kwa hivyo labda inafaa kutumia glob nzuri ya gundi moto kabla yake kukusanyika ili kuepukana na hii. Kwa kudhani bahati mbaya hii haikukuki, una chaguo: unaweza kufanya USB ndogo ndogo ndogo kwa kebo ndogo ya USB ili unganishe kibodi yako kwa Pi au unaweza kuuzia moja au mwisho wote moja kwa moja kwenye bodi. Kama nilivyohitaji kuuza upande wa Arduino, pia niliuza upande wa Pi moja kwa moja kwa alama za majaribio nyuma ya bodi. Kuna faida na hasara kwa kila chaguo kwa hivyo ni juu yako ambayo unapendelea.

Tutakuwa tukiweka bodi pamoja na misuguano ya M3 ya nylon. Tunahitaji kusimama kwa 2x 9mm kuunganisha mashimo ya chini kati ya kibodi na bodi ya umeme. Mashimo ya juu pia huhifadhi skrini kwa hivyo tunataka kusimama kwa 2.5mm kati ya kibodi na skrini, na kusimama kwa 4.5mm kati ya skrini na bodi ya umeme. Picha ya pembeni inaonyesha jinsi hii inavyoonekana. Kusimama kutahitaji kupunguzwa kwa uangalifu kidogo ili kupata kila kitu sambamba - inaweza kuwa sawa na waya zote za kibodi lakini inapaswa kwenda pamoja. Kama inavyoonekana kutoka kwenye picha, kifaa kinaweza kuwezeshwa na kutumiwa baada ya kusanyiko, bila kuhitaji kiambatisho halisi. Tutachapisha kiambata hivi karibuni lakini, kabla ya kufika hapo, tutahitaji kusanikisha mfumo wa uendeshaji na kuisanidi.

Hatua ya 6: Programu

Pamoja na wafanyikazi wamekusanyika, tunaweza kuendelea na usanidi wa programu na usanidi. Raspberry Pi itaendesha usanidi wa kawaida wa Raspbian Programu pekee ya ziada ambayo inahitaji kusanikishwa, mbali na madereva ya skrini ya TFT, ni programu ya Fuse. Tunatumia toleo la SDL kupata utendaji kamili wa skrini kamili, ambayo inaweza kusanikishwa na:

Sudo apt-get kufunga fuse-emulator-sdl

Kushughulikia mashinikizo yetu ya kifungo cha kuzima, nakili hati ya "kuzima" kutoka kwa hazina yangu ya nambari kwenda / nyumbani / pi /

Ili kupata koni ya serial juu ya Bluetooth, ongeza laini ifuatayo kwa / boot / config:

wezesha_wart = 1

Tutataka hati yetu ya kuzima na emulator ya Fuse ili kuanza kuzindua kwa hivyo ongeza mistari hii kwa / nk / xdg / lxsession / LXDE-pi / autostart:

@ / nyumbani / pi / kuzima

@ fuse-sdl - hakuna-sauti --kempston --no-auto-mzigo

Anzisha tena Pi baada ya kufanya mabadiliko haya na unapaswa kufanywa.

Hatua ya 7: Ufungaji na Mkutano wa Mwisho

Ufungaji huo ulitengenezwa katika Fusion 360 (jinsi ya kufanya hivyo iko nje ya wigo wa hii inayoweza kufundishwa). Kuna sehemu 5: kesi nyuma, mbele ya skrini, mbele ya kibodi, kitufe cha nguvu na kifuniko cha jopo la kudhibiti. Jalada la jopo la kudhibiti linapaswa kuchapishwa katika filament rahisi (Nilitumia PLA rahisi lakini nyenzo laini kama NinjaFlex inaweza kuwa bora); kila kitu kingine kinapaswa kuchapishwa kwenye plastiki ngumu (nilitumia Filamentum nyeusi PLA).

Ili kutoa kitufe cha nguvu upinzani na kuizuia itingilie, weka povu la kushikamana la 3mm mgongoni mwake na kisha ung'oa shimo la 4mm kuiruhusu ikae vizuri juu ya swichi ya wima ya tac kwenye PCB ya nguvu. Unaweza kuhitaji kupunguza makali moja kidogo, kama inavyoonekana kwenye picha, ili kuepuka kunasa bodi ya umeme. Niligundua pia kuwa msaada kutumia dab ndogo ya gundi kushikilia kitufe kwa swichi ya nguvu.

Tunahitaji kushikamana na kusimama kwa nylon kadhaa kwenye milima ya juu kwenye jopo la mbele la skrini ili kuruhusu sehemu za juu za boma kufungwa vizuri. Mara baada ya kukaushwa, punguza msimamo.

Ili kutoshea bodi, kwanza tunahitaji kuunda machapisho yanayowekwa. Ondoa vichwa kutoka kwa visukusuku vingine vya M3 na gundi sehemu zilizofungwa kwenye mashimo ya chini ya kila paneli za mbele. Wakati hizi zimekauka, paneli 2 za mbele zinaweza kushikamana pamoja na kibodi inaweza kurekebishwa mahali kwa kutumia milipuko ya 9mm na 2.5mm. Ifuatayo, na hii iko mahali, skrini inaweza kuwekwa kwenye machapisho ya juu na milipuko ya 4.5mm inaweza kuongezwa. Mwishowe, bodi ya umeme inaweza kuwekwa katika nafasi na waya zilizopangwa kuruhusu nyuma iweze kuwekwa.

Betri inapaswa kukwama mahali na mkanda wa pande mbili au karatasi ya povu na kuingizwa kwenye kiunganishi cha umeme. Sasa nusu mbili zinaweza kuletwa pamoja na visu fupi fupi za mashine za M3 zinazotumiwa kupata kila kitu mahali.

Mwishowe, iweke juu na gundi kifuniko cha jopo la kudhibiti kwenye paneli ya kibodi. Nilifanya hivyo kwa wambiso wa epoxy ya sehemu mbili kwa dhamana kali.

Hatua ya 8: Kufunikwa kwa kibodi

Tunakaribia kumaliza. Zote ambazo hazipo ni alama muhimu na kufunika kwa hivyo tunajua jinsi ya kupata maneno hayo mazuri.

Herufi na nambari za msingi ziko kwenye vichwa vya swichi halisi. Nilipata uhamishaji wa herufi ndogo ndogo ya 2.5mm ambayo inafaa kabisa kwenye vilele vya kipenyo cha 4mm. Ni ngumu sana kuomba kwa sababu vilele vinasonga unapowasugua lakini unapata barua kadhaa kwenye pakiti kwa hivyo ni sawa kufanya makosa. Niliishia kugusa machache na alama nzuri ya kudumu ingawa, kwa mtazamo wa nyuma, ningepaswa kujaribu kuwatia ndani ya maji ya joto na kuwateleza mahali (ikiwa umewahi kujenga kitanda cha mfano, utajua mchakato huu). Ili kulinda herufi wakati wa matumizi, nilitia varnish ya wazi ya msumari kwenye kila sehemu ya juu.

Ili kuzuia miili ya fedha ya swichi kuonyesha kupitia mapengo kwenye kufunika, nilitumia alama ya kudumu kuipaka rangi - hii inaweza kuonekana kwenye safu ya chini ya moja ya picha.

Nilitengeneza vifuniko vilivyochapishwa kwenye programu ya picha ya GIMP ya chanzo wazi na kisha nikachapisha kwenye karatasi ya ubora wa picha. Kwa kweli, vifuniko vitakuwa nyembamba kama inavyowezekana - niliweza kuondoa msaada kutoka kwa karatasi ya asili ya Epson niliyotumia kwa urahisi sana ingawa hii haitakuwa hivyo kwa chapa zote. Ili kulinda uchapishaji, nilifunikwa kwa karatasi iliyo wazi ya vinyl na nikatia mkanda wenye pande mbili nyuma kuishikilia kwenye kesi hiyo. Kabla ya kushikamana na vifuniko chini, hata hivyo, tunahitaji kupiga mashimo. Nilitumia ngumi ya shimo la ngozi lenye bei ya 4mm na nilipata matokeo bora kwa kunoa makonde na kukata moja kwa moja dhidi ya karatasi ya aluminium 3mm chakavu. Kisha vifuniko vinahitaji tu kupangwa na kukwama chini.

Hatua ya 9: Hitimisho

Na tumemaliza! Huu umekuwa mradi mkubwa kabisa unaohitaji ujuzi anuwai pamoja na vifaa vya elektroniki vya msingi, uuzaji-bidhaa, uundaji wa 3D, programu na hata muundo mdogo wa picha. Mwishowe imekuwa na thawabu sana na kifaa kilichomalizika ni raha kubwa kucheza na, lakini inaendaje dhidi ya vigezo vyangu vya asili?

Nafuu: Gharama ya jumla ya kila kitu, pamoja na bei ya sasa ya rejareja ya vitu ambavyo tayari nilikuwa navyo na vitu vya vifaa kama mkanda wenye pande mbili ambao utakaa zaidi ya mradi huu, ni karibu pauni 80 ambayo hufanya mradi wa bei rahisi.

Kubebeka: Ni dhahiri inayoweza kubebeka. Kifaa hiki kinatoshea vizuri mfukoni na kinajitegemea kabisa ili kiweze kutumiwa popote. Ikiwa ningeijenga tena, ningetengeneza kidhibiti gorofa cha njia ya 4 ya kujifurahisha badala ya kutumia fimbo ya kusogea kama inavyojitokeza juu ya mstari wa kifaa na kuiacha ikiwa katika hatari ya kuharibika. Ningependa pia kuona ikiwa skrini isiyo ya kugusa ya saizi sawa na uwiano inapatikana na kifuniko kisicho na kinga zaidi kwani siitaji kiwambo cha skrini ya kugusa na uso wa kupinga unakabiliwa na uharibifu.

Kinanda na Joystick: Nimefurahishwa sana na jinsi hizi zilivyofanya kazi. Ingawa haina mwili mfu wa asili, kutumia kibodi huhisi kukumbusha ya Spectrum ya zamani ya ZX - mpangilio, kufunika na utekelezaji wa maneno kuu hufanya kazi vizuri kufanikisha hili. Kibodi ya USB pia inaweza kutumika peke yake na kompyuta inayoendesha Emulator ya Fuse ili kutoa uzoefu sawa.

Papo hapo: Kutumia moduli ya serial ya Bluetooth inafanya iwe rahisi kuhamisha kumbukumbu za mkanda kwenye kifaa kutoka kwa kompyuta nyingine bila kuhitaji kutoka kwa kiolesura cha Fuse, na inafaa kuwezesha mchakato zaidi kwa kuandika hati ya upande wa mteja kutuma faili kwa kifaa. Ningependa kuweza kutumia kipengee cha kawaida cha kuhamisha faili cha "tuma kwa kifaa" cha Bluetooth kilichojengwa katika mifumo mingi ya uendeshaji, au mfumo sahihi wa kushiriki faili kama Samba. Walakini, hizo zitapatikana tu na bodi ya Pi Zero W na sikutumia hiyo kwa ujenzi huu.

Kwa kuongezea vitu vilivyoonyeshwa hapo juu, ikiwa ningeanza mradi huu tena kutoka mwanzoni, ningechagua betri nyembamba na yenye uwezo mkubwa mapema katika mradi na kubuni karibu nayo badala ya kuhitaji kuchagua betri yenye ukubwa mzuri mwishoni mwa mradi. Ningependa pia kutumia Pi Zero W badala ya moduli ya serial ya Bluetooth kupanua chaguzi za kutuma faili kwenye kifaa. Uboreshaji mwingine dhahiri itakuwa aina ya dalili ya hali ya betri ya vifaa kwani kwa sasa hakuna njia ya kuona ni malipo ngapi yameachwa. Ningependa pia kufikiria kutumia OS inayotokana na Ramdisk kama Alpine Linux ambayo inaweza kuvumilia kuzima kwa ngumu na inapaswa kuruhusu kuzima moja au kuzima bila hitaji la kitufe tofauti cha kuzima - zaidi kama Spectrum ya asili ya ZX, tu ondoa umeme ukimaliza.

Inaweza kufurahisha kubuni PCB maalum kwa kifaa hiki ambacho, kwa uwezekano, kitaturuhusu kuweka vifaa vya nguvu nyuma ya kibodi badala ya kuwa na bodi tofauti. Hii inaweza kupunguza kwa kina kina cha kifaa kilichomalizika. Pia ingefanya kukusanyika kwa kifaa iwe rahisi na kutoa uwezo wa aina fulani ya vifaa vya kujikusanyia. Ikiwa kuna nia ya kutosha katika mradi huu, naweza kufanya toleo la 2 ambalo linashughulikia maswala haya.

Hatua ya 10: Rasilimali

Rasilimali zifuatazo zinahitajika kujenga mradi huu:

Faili za kesi zinazoweza kuchapishwa za 3D (Thingiverse):

Nambari (Github):