Порт проекта u16_speccy на отладочную плату Zr-Tech WXEDA

Порт оригинального проекта конфигурации Speccy для платы Reverse U16 https://code.google.com/p/reverse-u16/, Автор оригинального проекта: MVV ``

Модификация платы:

Плата достаточно бедно укомплектована, для полноценной работы проекта необходимо провести ряд модификаций с паяльником для того, чтобы сделать поддержку SD-карты и задействовать освободившиеся пины (под SD-карту и вывод звука, в частности).

1. Необходимо выпаять 7-сегментный индикатор и впаять вместо него pin header 2x6
2. Необходимо выпаять IR-приемник и паять вместо него pin header 1x3
3. Необходимо выпаять ВЧ-разъем
4. Необходимо заменить (опционально) резисторные сборки RP10-RP12 300 Ом на сборки 0 Ом
5. Собрать shield-плату https://github.com/andykarpov/wxeda-sdcard-shield, которая будет служить адаптером SD-карты + линейный выход звука

Данная модификация также подходит для таких проектов:

1. Радио-86РК для WXEDA https://github.com/andykarpov/radio-86rk-wxeda
2. Специалист для WXEDA https://github.com/andykarpov/specialist-wxeda
3. Вектор-06Ц для WXEDA https://code.google.com/p/vector06cc/ (svn-ветка wxeda-cycloneiv)

Фото девборды после модификаций:

Фото девборды с SD-адаптером:

Подготовка:

В оригинальном проекте файл образов ПЗУ хранится в конфигурационной флеш-памяти и заливается через JTAG вместе с основной прошивкой в отдельные страницы этой флешки (с помощью jic). Ввиду того, что на плате WXEDA стоит достаточно мелкая конфигурационная флеш (EPSC4), на нее не помещается весь образ. Поэтому в данном проекте решено было использовать встроенную на плату SPI Flash ПЗУ Winbond W25Q32 объемом 4МБ.

Запись ROM на W25Q32

Необходимо записать на встроенную SPI Flash Winbond W25Q32 образ roms/output.rom. Так как у автора не было специаольного программатора, но была под рукой Raspberry Pi, было найдено решение, как практически безболезненно прошить впаянную на девборку SPI флешку:

• В девборду заливается прошивка https://github.com/andykarpov/speccy-wxeda-sdcard-bridge через JTAG, которая реализует соединение пинов W25Q32 с внешними пинами гребенки
• Пины гребенки 2,3,4,5 (DI,DO,CLK,CS), подключенные (виртуально) к W25Q32 и GND (средний пин гребенки 1x3 от выпаянного IR-приемника) соединяются с GPIO пинами Raspberry Pi (19,21,23,24,25 соответственно). Подробнее: http://flashrom.org/RaspberryPi
• На Raspberry Pi установлена последняя версия Raspbian
• На Raspberry Pi скачивается и устанавливается проект flashrom - http://flashrom.org/Downloads + необходимые зависимости для его сборки
• включается модуль ядра spi (через raspi-config или руками - modprobe spi_bcm2708 и modprobe spidev)
• заливка прошивки:
  • проверяем, находится ли флешка: ./flashrom -p linux_spi:dev=/dev/spidev0.0
  • если находится - заливаем: ./flashrom -p linux_spi:dev=/dev/spidev0.0 -w /путь/к/output.rom
  • так как flashrom сравнивает размер флешки и образа, он найдет несоответствие output.rom с размером флешки
  • для этого дополняем образ output.rom необходимым количеством нулей: dd if=/dev/zero of=zeroes.rom bs=количествобайт count=1, затем доливаем этот zeroes.rom в output.rom: cat zeroes.rom >> output.rom
  • теперь можно повторить заливку
  • успешная запись длится порядка 30 секунд

фото этапа программирования с помощью flashrom:

Подготовка SD-карты

• Взять чистую SD-карту, отформатированную в FAT16 или FAT32
• Записать в корень файл softwares/FATALL.$C (необходим для работы Z-Controller'а в меню GLUK "Fat boot")
• Скачать дистрибутив ESXDOS для divMMC http://www.esxdos.org/, распаковать и переписать на SD-карту директории BIN, SYS, создать директорию TMP, скопировать в корень файл ESXMMC.TAP
• Записать необходимое количество Ваших образов TRD, SCL, TAP, можно распихивать их по вложенным директориям.

Заливка jic в конфигурационную флеш девборды:

• Открыть проект в Quartus 13
• Открыть Programmer
• Выбрать подготовленный файл speccy_wxeda.jic
• Выбрать подключенный USB Blaster
• Запустить программирование
• После успешной заливки выключить и включить девборду
• Profit :)

Использование Speccy на WXEDA и особенности реализации интерфейса к SD карте

Итак, после подачи питания на плату происходит следующее:

1. FPGA заливает в себя конфигурацию с конфигурационной флешки EPCS4 и стартует ее
2. Далее запускается конфигурация и управление передается loader'у;
3. Loader автоматически загружает содержимое флешки W25Q32 в специальную область ОЗУ (SDRAM), отведенную под хранение ПЗУ
4. Управление передается GLUK-у, у нас запускается GLUK-меню

Теперь есть несколько возможностей (с помощью Z-Controller или divMMC контроллера) для монтирования и запуска приложений / образов дисков.

P.S. Ввиду отсутствия на плате WXEDA микросхем часов реального времени и CMOS, в loader'е и проекте выключено обращение к соответствующим портам, сам loader не ждет нажатия на Enter и сразу после своей работы передает управление компьютеру.

Использование Z-Controller

• В меню GLUK выбираем fat boot
• Появится меню выбора из одного пункта, выбираем Z-Controller
• Появится меню выбора из одного пункта, выбираем FATALL
• Запустится оболочка приложения FATALL
• С помощью нее можно монтировать и запускать образы TRD и SCL. Суть всей работы заключается в том, что есть 2 панели (слева - физическая дискета, справа - файловая система на SD карте). Так вот, справа налево (и наоборот) можно копировать образы, которые потом будут доступны, как будто в системе присутствует дисковод со вставленной дискетой данного образа. В каждый образ TDR на карточке можно заходить (по кнопке Enter) для просмотра содержимого. Также можно копировать пофайлово файлы между этими панелями.
• Особенности: примонтированный образ будет доступен и после сброса. так что его повторно можно не монтировать, а запускать либо через GLUK boot, либо через пункт меню TR-DOS, либо если зайти в 128-меню и перейти там в TR-DOS, также можно будет увидеть и пользоваться примонтированным диском.

Использование divMMC

• В меню GLUK выбираем нужный вариант ROM, напримем 128 или 48, грузимся в него
• нажимаем F6 (запуск divMMC)
• нажимаем и удерживаем Space + F5 (включение NMI)
• жмем сброс F4
• нажимаем F5 - появляется оболочка divMMC
• в этой оболочке можно выбирать образы TAP/TRD для их загрузки и автозапуска

Особенности

1. Сброс по F4 всегда сбрасывается в выбранную конфигурацию (48, 128)
2. Глобальный сброс (по кнопке S4) всегда приводит к полному циклу загрузки девборды
3. Когда включен divMMC / NMI, даже после глобального сброса он помнит, что включен (TBD).
4. В проекте горячие клавиши переключения между турбо режимами 3.5/7/14 МГц вынесены на функциональные кнопки F1-F3
5. Проект всегда стартует в режиме 3.5 МГц по-умолчанию

Рабочие функциональные кнопки

• F1 - режим 3.5 МГц
• F2 - режим 7.0 МГц
• F3 - режим 14.0 МГц
• F4 - CPU Reset
• F5 - NMI On/Off
• F6 - divMMC On/Off
• F7 - рамка (недоделанная)
• F11 - soundrive
• F12 - видео режим Spectrum/Pentagon

Приятного использования :)