Κατασκευή Sinclair MK14 clone

Εμφανίσεις: 1508

Συντάκτης άρθρου:D.A.T (alex)

Όλα ξεκίνησαν στα τέλη του Φλεβάρη 2012 όταν έπεσα πάνω σε ένα θέμα του akmakas (Γιώργος) σχετικά με τον ΜΚ14 σε μορφή κιτ του μέλους του forum και αγαπητό πλέον φίλου Viking310 (Χάρης). Βλέποντας το γυμνό από υλικά pcb αμέσως μου ήρθε η ιδέα για το νέο μου project κλωνοποιηση ενός Sinclair MK-14!Έτσι χωρίς καθυστέρηση επισκέφτηκα με την βοήθεια και παρέα με τον akmaka το σπίτι του Χάρη ο οποίος μένει εκτός πόλης και ξεκίνησα αμέσως το σκανάρισμα από την δική του αυθεντική PCB.Περιττό βέβαια να αναφέρω ότι μια φορά δεν έφτασε,και επισκεφτήκαμε τον Χάρη άλλες δυο φορές τόσο για επιπλέον σκαναρίσματα αλλά και για επιτόπου έλεγχο του project!Εδώ θα ήθελα να ευχαριστήσω προσωπικά τον akmaka που με έφερε σε επαφή και πήγαμε παρέα στον Χάρη για το ξεκίνημα του project αλλά και τον ίδιο τον Χάρη που προσφέρθηκε να μας αφήσει να σκανάρουμε την πλακέτα και το κιτ του ΜΚ14 το οποίο απέκτησε πληρώνοντας ένα όχι και τόσο ευκαταφρόνητο ποσό!Στο σπίτι του μας έδειξε την αξιόλογη συλλογή του,μας καλοδέχτηκε,μας κέρασε καφέ και γενικά πρόκειται για ένα υπέροχο και συνεργάσιμο παλικάρι!Την επόμενη κιόλας μέρα έχοντας το σκαναρισμένο pcb (διπλής όψης) ξεκίνησε η διαδικασία του σχεδιασμού της πλακέτας από το μηδέν.Σκοπός ήταν η όσο πιο πιστή αντιγραφή της πάνω και κάτω όψης με σκοπό στο τέλος να δοθεί το αρχείο σε επαγγελματικό εργαστήριο κατασκευής τυπωμένων pcb (εξωτερικό) για την υλοποίησή της.

Έπρεπε να χρησιμοποιηθεί ένα επαγγελματικό πρόγραμμα σχεδίασης pcb,αυτός ο τρόπος ήταν μονόδρομος.Κανένα πρόβλημα όμως μιας και λόγω χόμπι ασχολούμαι με το αντικείμενο αρκετές δεκαετίες!Έτσι αφού η εικόνα έγινε import στο σχεδιαστικό πρόγραμμα για να χρησιμοποιηθεί ως πατρόν,ξεκίνησε γραμμή γραμμή και τρύπα τρύπα η σχεδίαση.Για να μην πολυλογώ το προτζεκτ ξεκίνησε γύρω στις 5 Μαρτίου ημέρα Δευτέρα αν θυμάμαι καλά και έπειτα από 2-3ώρες δουλειά κάθε μέρα σχεδόν και μερικές επιπλέον επισκέψεις στον Viking310 για διορθώσεις,το πρότζεκτ αν και χρονοβόρο με γέμιζε με άπειρες ώρες ευχαρίστησης.Θυμάμαι μέχρι και σε γειτονικό πάρκο ποδηλατοδρόμιο που πήγαινα τα πιτσιρίκια τα πρωινά των Σαββάτων για να παίξουν,εγώ από βραδύς τύπωνα τα μισοτελειωμένα pcd,τα έπαιρνα μαζί μου στον καφέ,προσπαθούσα να βρω τα λάθη και να τα διορθώσω και πίσω πάλι στον υπολογιστή για διορθώσεις και ρετουσαρίσματα.Και για να σας προλάβω,ναι ξέρω πωρώθηκα αλλά η ευχαρίστηση του να ξανασχεδιάζω στην ουσία το PCB ενός Sinclair MK-14 του '76 είναι ΑΠΕΡΙΓΡΑΠΤΗ μου αρέσει πώς να το κάνουμε!

Η επάνω κάτω layer και silk screen μέσα από το σχεδιαστικό πρόγραμμα

Και συνεχίζω ξεκινώντας τον σχεδιασμό στο πρόγραμμα σχεδιασμού PCB στον Υπολογιστή,βγήκαν στη επιφάνεια όλες οι κατασκευαστικές παρασπονδίες και λάθη των κατασκευαστών του ΜΚ14 εν έτη 1976 Π.χ σε πολλά σημεία η πίστα είναι πολύ λεπτή,σε άλλο σημείο η μια πίστα περνάει πολύ κοντά στην άλλη και το πιο χτυπητό τα σημεία των κολλήσεων τα λεγόμενα 'pads' δεν είναι ίδια όπως ορίζουν οι κανόνες στο top και bottom layer.Στο bottom layer είναι όλες οκ αλλά στο top γίνεται το έλα να δεις αλλά αυτή είναι και η μαγεία του εγχειρήματος! Με λίγα λόγια το σχεδιαστικό μου έβγαλε γύρω στα 780 DRC Errors (Design Rules) και τα οποία φυσικά και θα μείνουν λόγω πιστής αντιγραφής με το πρωτότυπο!Παρόλα αυτά όμως θα πρέπει να ξαναπεραστούν με το μάτι για να δω αν υπάρχουν όντως λάθη που πρέπει να διορθωθούν!Αυτά τα ολίγα για τώρα έπειτα από σχεδόν 50 μέρες εντατικής δουλειάς σχεδίασης,σε μήκη πάχη γραμμών,αλλαγής στο style των pads κ.τ.λ νομίζω ότι είμαι σε θέση να σας παρουσιάσω ένα δείγμα της μέχρι τώρα πορείας του όλου εγχειρήματος της πιστής αντιγραφής ενός Sinclair ΜΚ-14!Ακολουθούν φώτος με την πορεία της κατασκευής...

(Φώτο αριστερά) τμήμα pcb πάνω όψης

(Φώτο κέντρο) Δοκιμαστική εκτύπωση πάνω και κάτω όψης ....

(Φώτο δεξιά) τα DRC errors που λέγαμε...

Τι γίνεται όμως με το θέμα των δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας? Για το υλικό MK14,ή την προστασία των εμπορικών σημάτων που μπορεί να εφαρμοστεί αρχικά μάλλον θα έχουν πλέον λήξει.Αν κάποιος βεβαίως έχει κάποια άποψη επί του θέματος,παρακαλώ να το αναφέρει.Για το λογισμικό του Kernel, η κατάσταση είναι λιγότερο σαφής,αφού δεν υπάρχουν δηλώσεις πνευματικών δικαιωμάτων στο εγχειρίδιο,και το kernel από ότι έμαθα είναι μια απευθείας εισαγωγή (import) του Natιοnal Semiconductor Introkit monitor.Το όλο προτζεκτ εξάλλου δεν αποτελεί τίποτα άλλο παρά τη δυνατότητα παραμονής ενός θρυλικού μηχανήματος ΜΚ14 εν ζωή και στον 21ο αιώνα!

Εδώ βλέπετε τα σκαναρισμένα original κομμάτια ...

Για την συνέχεια τελείωσα χθες την πιστή αντιγραφή των υπόλοιπων κομματιών του KIT.Πρόκειται για την μονάδα του πληκτρολογίου που στην ουσία αποτελείται από τα εξής μέρη

Κeyboard frame

Keyborad Separator

Keyboard Legend Sheet2

Και τέλος το conductive rubber sheet και για να πάρετε μια πιο καλή ιδέα θα δανειστώ απο το manual (σελ.7) το παρακάτω σχέδιο:

Τα σκαναρισμένα original κομμάτια ...

Και όπως τα έχω σχεδιάσει σε Corel με όσο το δυνατό πιστή αντιγραφή!

Original σχεδίαση DAT

ORIGINAL μεταξοτυπία , κάτω: Σχεδίαση DAT

Το εγχείρημα σιγά σιγά προχωράει και με την άφιξη των δυσεύρετων υλικών (obsolete chips που λένε και στο χωριό!) Βρέθηκε τελικά το γνήσιο LED display και το I/O chip (από την littlediοd electronics) όπως επίσης και ο πολυπόθητος επεξεργαστής από ebay.Ιδού η χθεσινή παραλαβή από ταχυδρομείο.Τέλος μαζί με την CPU μου ήρθε και σε original μορφή το βιβλιαράκι από την National με τα χαρακτηριστικά όπως και το dataheet

Είμαστε σε καλό δρόμο ..ελπίζω έμεινε να εντοπιστούν οι ram Μ2111 , ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές ξαπλωτοί και όχι όρθιοι καθώς επίσης και να κατασκευαστεί το πληκτρολόγιο με όσο το δυνατό 99% ίδιο με το αυθεντικό...Ελπίζω μόνο η πλακέτα που έγινε με τόσο κόπο και χρόνο να δουλέψει τελικά και να μην έχω αφήσει έξω σημαντικές 'πίστες' κλπ!ακόμα την παιδεύω προσπαθώντας για 98-99% ομοιότητα με την original.....και η συλλογή των υλικών συνεχίζεται.... (οι δύο πυκνωτές -με Χ - παραπάνω δεν μου άρεσαν γιατί είναι κάθετοι ενώ εγώ ψάχνω για οριζόντιους..Έμειναν σε εκκρεμότητα τα παρακάτω:
οι 4 X μνήμες RAM MΜ2111 (256bytes!)

(Φώτο αριστερά)Κρύσταλλος σε μεγάλο μέγεθος και οχι το κανονικό! 4.4336Mhz

(Φώτο κέντρο)Οι δύο οριζόντιοι πυκνωτές 22uf/ 16V & 1000uf/ 40V

(Φώτο δεξιά)Το μπουτόν

Η κατασκευή του πληκτρολογίου

Η κατασκευή της πλακέτας! (pcb διπλής+ματαξοτυπία)

Μετά από ξεκούραση λίγων ημερών να ξελαμπικάρουμε λίγο με πτήσεις με το r/c ανεμόπτερο για χαλάρωση στο βουνό,επέστρεψα στο πρότζεκτ και στην συλλογή των υπόλοιπων υλικών.Με χαρά ανακοινώνω ότι η σχεδίαση της πλακέτας (διπλής όψης) και της μεταξοτυπίας έχει τελειώσει επιτυχώς 99%!!! (αφήνω ένα 1% γιατί πιστεύω ότι ένα αντίγραφο αφήνει πάντα περιθώρια για την τελειότητα!!)

Ένα νέο θέμα έχει όμως προκύψει και όπως είναι φυσικό και αυτό θα λυθεί! (δεν μασάμε!) Όπως πιθανό γνωρίζετε το kernel ή αλλιώς το λειτουργικό σύστημα του MK14 βρίσκεται σε δύο τσιπάκια PROM (programmable once ROM) 512 bytes(!)Χ 4bit to καθένα, σε μορφή nibbles δηλαδή το κάθε byte αποτελείται από 4+4Bit χωρισμένα σε καθένα από τα δυο τσιπάκια!

1ον: δεν έχω βρει πουθενά έτοιμο το binary αρχείο αλλά ΕΥΤΥΧΩΣ στο manual του MK14 υπάρχει όλο το listing του λεγόμενου Monitor Program Listing σελ.40- σελ.48!οπότε θα γίνει με τον σκληρό τρόπο που είναι πληκτρολόγηση ένα ένα τα byte με το χέρι πω πω γλέντια!!Ευτυχώς δεν είναι πολλά αφού όλα και όλα είναι 512 bytes!Τίποτα αν αναλογιστούμε ότι εν έτη 1985 πληκτρολογούσαμε απέραντα listing από το Pixel και διάφορα άλλα περιοδικά.
2ον: και το σημαντικότερο είναι ο προγραμματισμός των 74S571 (prom) απαιτεί εξειδικευμένο προγραμματιστή (αρκετά παλιό) για τέτοιου είδους εργασία οπότε νομίζω θα παίξει πάλι ιδιοκατασκευή για προγραμματιστή made by DAT Alex!Ευτυχώς χάρη στο ιντερνετ έχω βρει όλες τις απαραίτητες διαδικασίες και την λογική του προγραμματισμού εδώ!Άντε να ξεκινήσω σιγά σιγά να πληκτρολογώ (ούπς και μετά πρέπει να σπάσω το κάθε Byte σε nibble!...τρελά γούστα!!!)

Kαι για να μην κρατάω σε αγωνία τον φίλο geoanas αλλά και όλους εσάς ΙΔΟΥ τα τελικά και ολοκληρωμένα στάδια της πλακέτας!

ΖΟΥΜ σε ένα τμήμα της σχεδίασης όπου μπορούμε να διακρίνουμε το πιο πολύπλοκο top layer (πράσινο)

με τα πολλά και διαφορετικά pads σε σύγκριση με τo bottom layer (κόκκινο).

Πανοραμική άποψη ολόκληρης της πλακέτας top layer bottom layer μεταξοτυπία των εξαρτημάτων και οι τρύπες!

Νομίζω ότι σε αυτό το σημείο έχει πια τελειώσει το θέμα της σχεδίασης και θα αρχίσει η κατασκευή της πλακέτας (pcb) Μόνο όταν έχω την πλακέτα έτοιμη κατασκευασμένη στο χέρι...θα δω για επιπλέον πιθανά λάθη βελτιώσεις κλπ που πιθανό χρειάζονται αλλά ελπίζω πως μετά από τους αμέτριτους ελέγχους διπλά τσεκαρίσματα και διορθώσεις είμαστε πλέον σε σωστό δρόμο!

Επιστροφή στο θέμα μας.

Άρχισαν οι δοκιμές για την κατασκευή του πληκτρολογίου με μερικές δοκιμές στο Laser Cutter που διαθέτω!

Αυτή την εβδομάδα λοιπόν ξανά έπιασα το προτζεκτ του MK14! μετά από μια κουραστική εβδομάδα στην ΔΕΘ ως εκθέτης ρομποτικής,ξεκίνησα την κόλληση των εξαρτημάτων και ποιο συγκεκριμένα τις βάσεις των ολοκληρωμένων,αντιστάσεις,πυκνωτές κλπ.Στην πορεία έχουν συγκεντρωθεί όλα τα υλικά εκτός απο την κατασκευή του πληκτρολογίου το οποίο φυσικά και δεν υπάρχει πουθενά διαθέσιμο και αναγκαστικά θα κατασκευαστεί από το μηδέν!

Λίγο πριν την τελική δοκιμή η οποία θα αργήσει δυστυχώς λόγω του ότι τρέχουμε με την επερχόμενη retrosystem 2012 εδώ στη Θεσσαλονίκη,τα προτζεκτ έχουν μείνει λίγο πίσω μιας και ετοιμάζω παράλληλα δύο νέα πρότζεκτ για την έκθεση με πρώτον έναν C64 συνδεμένο με ρετρο πλοττερ του 1990 και δεύτερον 2 έναν DRAGON 64 με ρομποτικό βραχίονα!Όσο αφορά τώρα τον ΜΚ-14 πρέπει να προγραμματιστούν οι 2 prom για να μπει σε λειτουργία για το τελικό τεστάρισμα!!!Μέχρι τότε απολαύστε το ολοκληρωμένο πλέον προτζεκτ και τις φώτος με το πληκτρολόγιο made by DAT!

Καταχώρηση εικόνας
αριστερά: made by DAT -Alex δεξιά: ORIGINAL (πηγή:Google)

To keyboard ήταν αρχικά μεμβράνης με μαύρο anodized χοντρό σιδερένιο πάχος 1χιλ. αλλά όλοι τότε το άλλαζαν και κολλούσαν μπουτόν ξεχωριστά γιατί ήταν δύσχρηστο και κολλούσε....