シンクレアZX81で何をしようか

更新しない間に家を建てて引っ越した。サイトも引っ越した。新居にはなんとなんと電力系NCCの光が来たので、Dynamic DNSでサイト公開を再開してみる。

前々回(でもはるか1年半前)、ZX81のコンポジットビデオアウトの端子の引き回しを説明したが、DELLの液晶モニタにもきちんと映るので、証拠を載せる。実はブラウン管TVの場合はこの倍ぐらい白色の輝度が高く映るのだ。
おそらくZX81の場合はカラービデオ信号はまったく出ておらず、輝度信号のみ(要するにそれが白黒信号)出ているのだろうが、古いテレビとこの液晶モニタじゃ基準となるレベルが違うんだろうと勝手に解釈。
ゼータクなことにmemopak 16kが!

それにしても、memopak 16kまで奢っていったい何を作ろうというのだ。そういや、マイコンBASIC Magagineが1冊だけあったと思うので何か掲載のプログラムを入力するか、昔ポケコンで作ったガ○ダムシミュレーション(爆)を移植するかな。先にロード/セーブのテストをしておかないと。

本体の後ろにくっついているのはアルミ黒染めボディのmemopak 16k。ポピュラーなコンポジット化と共に定番ハードも実装済みという訳。16kバイト追加でもPC-E200やPC-G850Vの半分しかないんだよ~。でもBASICを中間コードで保存する仕組みのおかげで、何千ステップものプログラムが書けるはず。そんでもってATARI仕様なJOYSTICKとやり取りするハードなんかも作ったらおもしろいゲーム作れるやろか。やっぱりそれならガン○ムシミュレーションの他にはないな、うん。

Babbage2号製作開始

いよいよZ80の話。昭和60年代始めに相原隆文氏が著した「初歩のディジタル回路・Z80実用マイコン製作」シリーズ全5冊(技術評論社)では、メモリアクセス、割り込み、7セグLEDのアクティブ点灯、外部I/Oなど当時の8ビットマイコンCPUの周りで実際に何が行われているのかを、手を動かしてボードを製作しながら実体験で知ることができた。

とても印象深く、分かりやすく、ためになる本の筆頭で、ここで紹介されている「Babbage 1号」や「Babbage 2号」を作ることから、マイコン関連のハード製作の世界に足を踏み入れた方も多いと聞く。
シリーズの方は現在、版が途切れてしまっているようだが、ごく最近までZ80コアのオンボードマイコン基板を用いた新版に刷新しつつ版を重ねていたことに、ちょっと驚き、またこれほどまでの情熱をかけてマイコン製作の記事を書いていらっしゃることに感謝しつつ、今回からのZ80マイコン Babbage 2号製作を始めることにする。

レイアウトのお遊び・通称「箱庭」

手元に部品もあらかた揃っているのに、一向に手が付いていなかった。入手難のSRAMもほど良い部品を手に入れていたし、Z80ファミリの石にしてもちょうど2台作れるだけ揃えてある。PICではメモリが頭打ちだし、TINY ASM内蔵のモニタソフトやCRTCのコントロールまで拡張しようとするのであれば、PIC+EEPROM+シリアルインターフェースではちょっと追いつかない気がしている。まあ理屈をいくら言おうと、何のことはない、温かみのあるTTLロジックで駆動するマイコンボードが弄りたいだけなんだけれど。

横55ピン、縦40ピンの格子の中でのみ限られた自由

秋月電子で買える一番大きく頑丈な、ガラスエポキシ両面スルーホール基板に載せることを考えている。しばらく箱庭遊びをしたあと、暫定的に全部品が載るかどうかを見極めてみた。16進キーボードを外部接続にすれば、なんとかなりそうだ。見ての通りかなり狭いが、拡張の余地は左右端のコネクタピンヘッダへの接続に委ねるとして、この配置を第一候補と考えて回路図を起こし始めるとする。ああそういう意味では、製作というよりまだ検討開始段階かな。

シンクレアZX81のコンポジットビデオ対応

ローテクで、コンポジットビデオ用のRCAピンジャックを設置する基部を位置決めする。0.5tのアルミ板と同じ位の厚みの紙を切っている。左右の飛び出した部分を基板の穴に挿して裏で曲げることで、固定するようにした。アルミにはハンダが乗らない為で、導線を付加する必要がある場合の工作で、ハンダ付けを考えているのであれば銅板か真鍮板を用いると良い。

型紙で位置を調整してっと

側面部には、RCAピンコネクタを通すための6?7mmの穴を開けてやる。
形状の方は、万力にセットして曲げただけなのだが、ビデオケーブルの脱着程度ではびくともしないのでこれで良いだろう。

t=0.5のアルミ版でも結構強度はあるようだ

RCAコネクタの芯線をどこに繋ぐのか表面からの全体像で見にくいが、1MΩの片側・ZX81ロジックICの16番ピンに繋がっているパターンへハンダ付けしてみた。
また、アルミ板は基板のパターンに挿すため自動的に堅固なGroundになる。

Z81ロジックICの16番 pin outをRCAジャックの芯に繋げるだけ

特に慎重に作業している訳でもないので、曲げ位置によっては位置が合わない。その時は筐体を削れば良いのも簡単(言い訳)。

位置が合わないと削ることになる

シンクレアZX81がなんと新品・・・なぜかと言うと

Zebra Systems, Inc. で2台(分のパーツということになるよね)購入したシンクレア(Sinclair)ZX81だけれど、ハンダが済んでから実はもう半年位になる。通電するとZ80 CPUが、それ以上にZX81ロジックICも熱くて触れない位にヒートアップするんで、恐らく動いているのだとは思っていた。画面表示までは確認していないんで、とりあえずUSA版のNTSC表示に対応しようと思ったがこの説明がいかにも分かり難い(1枚だけメモ程度でも部分回路図があればいいんだが、UKを基準に考えたのだろうね。まあそれが分からない人は元々買わないか)。

騙し絵みたい(WiKimediaのjpgが敷いてある)

作成途中、ミスがないかどうかの確認にはWikimedia上の1st Versionのピクチャーデータが大きく分かりやすく、かなり参考になった。詳細な回路図とWebでの情報によるとTV用RFモジュレータと、MIC端子にR29を介して繋がっているZ80の16番ピンへ、NTSCのコンポジットレベルが出ているらしい。試しに繋いだが暗いながらもそれなりに映るので、RCAピンのビデオ端子を設置してやるだけかと。

さすがに新品状態だけあって見た目は極く綺麗

箱詰めしてひとまとまりの外観ができたので、ACアダプタと並べて見る。本体のサイズはかなり小さく電子玩具の様だが、時代がかったアダプタの大きさが目立つ。本体が熱くなる割にはACアダプタの発熱が少ないのでまだまだ余力はあるようだ。それともこの余裕はプリンタを動作させるためか?プリンタに独立した外部電源が必要なのかどうかは知らないけれど。

中身も新品だから動作についても問題ないのだ

思ったよりもうまく動く、というかテレビ出力の画面が綺麗。カラーを犠牲にしたからと言うのもあるのだろうけれど、CPUが画面周りを処理している割には(だからこそ?)整然とした表示が行えてちょっと驚いた。彩りは皆無、グラフィックも横64ドットだったかとても弱いレベルなんで、いくら綺麗といっても、実際にアプリケーションと動かすと言ったらCalcやWord Processor系のビジネス用途は結構厳しいと思う。あくまで主観でだが3.5MHzとしては遅い方なんじゃないかなあ。大きなお世話だろうけれど、その昔、本当に実用になったのかどうか心配になってしまう。