Z80-PIO für den ZX81

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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 06.12.2015, 20:01

Wie hieß das früher so schön bei AOL ? "Sie haben Post." 8)

Achso - noch ein Hinweis:
Du musst für die neue Version einen kleinen Kondensator, etwa 47-100 pF zwischen Pins 27 (M1) und Pin 29 (GND) schalten.
Das ist für diese Version zwingend notwendig, stört aber überhaupt nicht in der alten Version (0.9) und kannst Du drin lassen.
Den muss sowieso jeder beim nächsten Update einlöten. Man kann es auch ggf. über eine geänderte Programmierung des CPLD lösen.

Das Problem ist ein Timingproblem welches ich mit dem Logic Analyzer nachweisen konnte.
Eine Nachlässigkeit in den Datenblättern der Zilog CPUs, die sich nicht exakt so verhalten wie angegeben.
Ich muss nochmal den genauen Grund raussuchen, habe ich momentan nicht im Kopf.

PS: Jetzt ist es mir gerade wieder eingefallen - ich werde das Geheimnis nach dem Tatort lüften. :lol:
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Joachim
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 06.12.2015, 23:04

Hallo Karl,
das neue Release ist drauf, der Kondensator auch. Allerdings hat sich am Verhalten der PIO nichts geändert. Ich probiere morgen mal mit einer anderen neuen PIO. Die Bedienung des neuen Release muss ich mir auch noch zu Gemüte führen.
Viele Grüße!
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 06.12.2015, 23:20

Bedienung ist nicht anders. :mrgreen:

Sieht optisch anders aus und es gibt ein paar Features und Änderungen, das meiste sind sagen wir mal strukturelle Änderungen für die Zukunft von denen man außen zunächst mal nicht viel sieht. Das Release 1.5 oder 1.7 wird sicher hilfreicher und updatewürdig sein. Das ist jetzt nur ein Zwischenstand.
## [V1.3] - 2015.09
### Added
[+] support of charset with 128 chars (ASCII) with upper and lower case
[+] HRG video mode supported

### Changed
[*] faster speed with single NMI mode
[*] AF' register no more in use for video/nmi - except ZX81
[*] change of internal charset and keyboard codes to ASCII

### Fixed
[-] autostart fixed after loading with BASIC error code != 0


## [V1.1] - 2015.08

### Changed
[*] memory layout of instance 0 improved
[*] internal textmode display driver improved

### Fixed
[-] accidently overwritten stack from other instance (timing depending)
[-] dependencies removed between instances when using RAM mirror


## [V0.9] - 2015.07
### first published release
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 07.12.2015, 18:55

Ein Film sagt mehr als tausend Worte: https://www.youtube.com/watch?v=e4RoL3ObME0
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 07.12.2015, 19:02

Du musst das Video öffentlich schalten, damit andere es sehen können. :wink:
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 07.12.2015, 19:13

Tut mir leid, ich bin youtube-Neuling. Hoffe, jetzt paßt es.
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 07.12.2015, 19:27

Okay - paßt jetzt mit dem Video. Wenn Du in YT Videos nicht explizit öffentlich schaltest, kannst nur Du sie sehen.
Das ist ganz nützlich beim Bearbeiten wenn etwas noch nicht fertig ist oder wenn Du ein Video nur auf Bedarf öffentlich freigibst. :wink:

Sieht für mich so aus, als sei die Anzeige nicht ganz synchron.
Oder andersrum ausgedrückt gehen manche Schreibzugriffe auf Port B scheinbar verloren bei 6.5 MHz (bei Deinem Programm). Mein Programm schreibt genau 1x alle 5 Sekunden auf Port B. Wenn die PIO das verpaßt (aus welchen Gründen auch immer) dann passiert da natürlich nichts. Dein Programm schreibt vermutlich sehr oft auf Port B so dass manche (vermutlich die meisten) Schreibzugriffe durchkommen.

Hast Du mal eine andere PIO (anderer Hersteller) probiert falls Du hast ?
Funktioniert es am ZX96 mit 6.5MHz (sofern der ZX96 das kann) ?
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 07.12.2015, 19:36

Der heutige Test war mit einer anderen PIO auf einer anderen (neuen) Platine. Der ZX96 kann keine 6,5 MHz. Es ist ein ZX81 mit ULA.
Richtig, das Programm PIOC7CF.P schreibt quasi gleichzeitig und immer auf Port A und Port B.
Viele Grüße!
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 07.12.2015, 20:12

Hmmm - vielleicht prüfen wir das wirklich mal in Mahlerts. Wundert mich, dass es bei mir (mit der gleichen Platine) läuft.
Aus diesem (und natürlich auch anderen Gründen) wurde der ZXmore ja mit der Umschaltung auf 3.25 MHz vorgesehen, quasi um voll kompatibel zu sein. Keine Ahnung warum es dann genau im FAST Modus geht - das kann hier echt Grenzbereich sein. Meine Toshiba geht scheinbar.

Nicht ohne Grund verwende ich ja eine 8 MHz CPU um jeglichen Timingproblemen aus dem Weg zu gehen. 6 MHz würde möglicherweise funktionieren - möglicherweise auch nicht oder manchmal nicht. Auch die PIO gibt es mit 8 MHz - vielleicht läuft die. Ich würde Dir auch gerne meine zweite Toshiba PIO TMPZ84C20AP-6 zuschicken aber die habe ich offenbar verlegt und finde sie jetzt nicht. Ich muss eh das Arbeitszimmer aufräumen und gegen Ende des Jahres mache ich eine Inventur und spätestens da wird sie mir wohl wieder in die Hände fallen. :mrgreen:

Wenn es für Dich kein absoluter Beinbruch ist, lass uns das Thema auf Mahlerts vertagen, wie von Dir vorgeschlagen. Dann können wir die Hardware austauschen, messen und werden die Ursache möglicherweise finden.
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 07.12.2015, 22:56

Hallo Karl,
ich bin auch für eine Vertagung. Mir war nur wichtig, dass die PIO läuft. Und bei dir tut sie es ja. Damit ist für mich die Platine, auch mit fehlenden Kondensatoren, soweit brauchbar.
Also dann, bis Mahlerts - aber nur in der PIO-Angelegenheit.
Viele Grüße!
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 08.12.2015, 11:33

Gestern war ich auf der Suche nach einem anderen Problem in der neuen ZXmore Software, die mit dem langen NMI arbeitet. Dazu gleich mehr. Dabei habe ich festgestellt, dass der FAST Modus immer mit 3.25 MHz läuft auch wenn nicht explizit auf die langsame Geschwindigkeit umgestellt wurde. Das war mir selbst so nicht bewußt, läßt sich aber einfach überprüfen wenn man den CLK Eingang an der CPU misst. Im SLOW Modus sieht man hier einen überlagerten CLK, zumindest auf einem klassischen Röhren-Oszilloskop. Sozusagen den schnellen und den langsamen. Im FAST Modus ist nur der langsame CLK.

Das hängt mit der Bildausgabeerkennung zusammen, die bei Bildausgabe den Takt immer auf 3.25 MHz drosselt auch wenn schnell eingestellt ist. Sonst hätte man kein PAL Fernsehbild. Jetzt gibt es hier eigentlich kein eindeutiges Signal außer dem NMI Ein/Ausschalten. Die Erkennung basiert darauf, dass durch Ausführung eines HLT oder INT ACK der Bildausgabemodus aktiviert wird (=langsam) und durch Einschalten des NMI der Bildausgabemodus deaktiviert wird (=schnell). Jetzt wird im FAST Modus auch ein Bild produziert aber natürlich nie der NMI Generator eingeschaltet. Aus diesem Grund bleibt er nach dem ersten angezeigten FRAME langsam.

Insofern kann man also sagen, dass die PIO bei Dir wohl ausschließlich Probleme mit der schnellen 6.5 MHz Geschwindigkeit hat.

Noch ein paar Worte zu LOAD "" über den EAR Ausgang. Hier wird nun beim ZXmore das Streifenmuster nicht mehr angezeigt. Prinzipiell funktioniert LOAD "" aber auch ohne die sichtbaren Steifen. Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder explizit auf FAST umschalten und dann LOAD "" eingeben, dann kommen auch wieder die Streifen. Oder im SLOW Modus laden, dann muss man aber vorher gezielt auf 3.25 MHz umschalten sonst kommt Salat auf den Bildschirm. Interessanterweise fehlt nur der VSYNC auf dem Bildschirm, der HSYNC ist präsent und liefert einen weißen Hintergrund auf einem klassischen Röhrenmonitor. Hier wird der VSYNC nur erzeugt, wenn die Bildausgabe aktiv ist (erkennbar am HLT der auch vor einem VSYNC ausgeführt wird am Ende der zweiten/unteren NMI Periode im Bild).

Also das klassische LOAD funktioniert entweder durch explizites Umschalten auf den FAST Modus vorher oder wenn die Geschwindigkeit auf langsam gedrosselt wird (was FAST ja automatisch macht wie oben erläutert). Ich könnte in einer Folgeversion von ZXmaster dann auch einen Pseudo-FAST Modus einbauen mit einem leeren Bildschirm aber gültigem Videosignal (mit VSYNC) und entsprechend mehr Rechenzeit für die Anwendung. Also statt 2x 55 Zeilen dann 5x55 Zeilen Rechenzeit oder ähnlich. Ich glaube so ähnlich macht es der zd88k Compiler.
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 08.12.2015, 11:42

Also Joachim, wenn es Dich reizt kannst Du Dir ja mal so eine Toshiba PIO bestellen - teuer ist sie ja nicht mit EUR 2.90 inklusive Versand über Ebay.
Ich vermute, dass sie vielleicht auch bei Dir funktioniert, einen Test wäre es auf alle Fälle wert und dann hast Du auch mal Alternativen in Deiner PIO Sammlung. :wink: Aber Achtung, die verlangen auch 1.90 Versandkosten auch für jeden weiteren Artikel (PIO=1 EUR).

http://www.ebay.de/itm/191735127643?_tr ... EBIDX%3AIT

Meine habe ich leider auch heute nicht wiedergefunden - es besteht die nicht unwahrscheinliche Möglichkeit, dass ich den Beutel mit der zweiten PIO in einem Zustand geistiger Umnachtung in den Papierkorb geworfen habe, dessen Inhalt natürlich schon entsorgt ist. :shock:
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 08.12.2015, 11:56

Hallo Karl,
ich bin froh, dass diese Sache schon mal geklärt ist. Das war mir völlig unverständlich.
Ich habe mir eben zwei 10MHz-PIOs von Zilog bestellt. Bin gespannt, was dann rauskommt.
Die Toshiba habe ich auch bestellt. Dann haben wir gleiche Testveraussetzungen.
Was mich auch noch zwickt ist die Tatsache, dass meine alten PIOs (Platine mit Brücken und 4 MHz-PIO) unter 6,5 MHz laufen. Habe ich bereits am Anfang beschrieben. Auch eine Übernahme der ICs von der Alten auf die Neue halt nichts. Aber, wie besprochen, das klären wir in Mahlerts. Ich bringe alle Variationen mit.
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von siggi » 08.12.2015, 12:48

Inzwischen könnt ihr ja Eure aktuellen Erkenntnisse in einem Artikel zusammenfassen.
Nicht für's Team-Magazin, sondern für "Journal of Irreproducible Results" ;-)
http://www.jir.com/

Duck und wech ...
Siggi
Mein ZX81-Web-Server: online seit 2007
http://zx81-siggi.endoftheinternet.org/index.html

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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von wizzer » 09.12.2015, 12:42

Oh, hab den Threat erst jetzt entdeckt!
Ist die PIO-Platine noch zu haben?

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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 15.12.2015, 18:19

Hallo Joachim,
mal eine ganz blöde Frage zum Thema PIO.

Deine Karte verbindet den CLK Eingang der Pio direkt mit dem entsprechenden Pin auf der Steckerleiste.
Dieser enthält nach Definition (und gerade auch nochmal nachgemessen) beim ZX81 das invertierte CLK Signal und ist demnach um 180 Grad phasenverschoben zum CPU CLK. Jetzt denke ich mir, dass die Entwickler von Zilog das so nicht vorausgesehen haben und die PIO mit dem invertierten CLK der CPU speisen. Vielleicht könnte das eine mögliche Ursache für Probleme sein - komischerweise funktioniert sie bei mir auf dem Schreibtisch aber trotzdem (zumindest die Toshiba).

Kann es sein, dass hier eventuell Unterschiede bestehen zum ZX Bus des ZX96 ?
Ein Versehen oder Absicht ?
In diesem Punkt bin ich momentan etwas ratlos - möglicherweise gibt es hier auch Parallelen zur ZeddyNet Karte, die bei mir Probleme macht ?

LG, Karl


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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 15.12.2015, 21:03

Hallo Karl,
es hat etwas mit meiner Antwort gedauert, aber ich mußte erst einen ZX96 zerlegen und durchpiepsen. Außerdem habe ich noch Tests mit der PIO am ZXmore durchgeführt. Irgendwie, sehe ich gerade, bist du mir schon einwenig zuvor gekommen. Insbesondere freut es mich aber, dass die ZeddyNet-Platine tut. Nebenbei: die Schaltung zum ZeddyNet ist von Siggi. Ich habe lediglich das Layout gemacht. Das 'SE' auf der Platine verweist auf Siggi.

Bevor ich auf die Clock-Geschichte eingehen, sofern das noch relevant ist, hier zunächst zwei neue Erkenntnisse:
1. Ich habe die beiden Ports an einen Logic-Analyzer gehängt, weil man da doch mehr sieht als auf einem Lauflicht. Fazit: Die Ports laufen nicht nur nicht synchron sondern auch völlig durcheinander. Sprich: es wird nie das geplante Lauflichtmuster korrekt ausgegeben. Weder auf dem einen, noch auf dem anderen Port.

2. Den ZXmore habe ich hinsichtlich der richtigen Bauteile nochmals untersucht. Dabei konnte ich keine Fehler bemerken. Einzige Änderung am Board: statt dem R21 (330 R) habe ich auf deine Empfehlung hin einen 500 R-Trimmer eingebaut. Ich hatte Probleme mit der Bildschirmausgabe.

3. Ich muss meine Aussage, dass die alten PIO-Platinen laufen, revidieren. Eben habe ich eine alte Platine - die mit den Drahtbrücken - genommen und eine 6 Mhz-Toshiba-PIO (gleiche wie du hast) eingesetzt. Auch da zeigen sich die gleichen Fehler wie bei der neuen. Da bin ich so gesehen schon mal froh, weil ich das überhaupt nicht erklären konnte.

Zu deiner Frage:
Das Clock-Signal wird am ZX96-Bus genauso übernommen, wie es auch zur CPU (Pin 6) kommt. Es besteht also eine direkte Verbindung von Pin 6 der CPU zum Edge-Connector. Die Treiberplatine, die zwischen dem Edge Connector und dem Bus ist, schleift das Clock-Signal lediglich durch. Es läuft über keinen Treiberbausten. M.E. gibt es keine Unterschiede zw. dem ZX96- und dem ZX81-Bus. Wie es auf einem originalen ZX81 aussieht, kann ich im Moment nicht nachmessen. Ich fürchte, ich habe keinen geöffneten ZX81 zur Hand.

Hier der Schaltplan von der Hauptplatine des ZX96:
zx96mainb.jpg
zx96mainb.jpg (330.46 KiB) 2949 mal betrachtet
Und hier der Schaltplan von der Treiberkarte:
Dateianhänge
treibsch.jpg
treibsch.jpg (106.78 KiB) 2949 mal betrachtet
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 15.12.2015, 22:00

Joachim hat geschrieben:2. Den ZXmore habe ich hinsichtlich der richtigen Bauteile nochmals untersucht. Dabei konnte ich keine Fehler bemerken. Einzige Änderung am Board: statt dem R21 (330 R) habe ich auf deine Empfehlung hin einen 500 R-Trimmer eingebaut. Ich hatte Probleme mit der Bildschirmausgabe.
Also einen Trimmer einzubauen habe ich da sicher nicht empfohlen. :mrgreen:
Du hattest an 2 Stellen 3k3 und 330R miteinander vertauscht, siehe hier:
viewtopic.php?f=2&t=1467&start=275#p19940

Joachim hat geschrieben:Zu deiner Frage:
Das Clock-Signal wird am ZX96-Bus genauso übernommen, wie es auch zur CPU (Pin 6) kommt. Es besteht also eine direkte Verbindung von Pin 6 der CPU zum Edge-Connector. Die Treiberplatine, die zwischen dem Edge Connector und dem Bus ist, schleift das Clock-Signal lediglich durch. Es läuft über keinen Treiberbausten. M.E. gibt es keine Unterschiede zw. dem ZX96- und dem ZX81-Bus. Wie es auf einem originalen ZX81 aussieht, kann ich im Moment nicht nachmessen. Ich fürchte, ich habe keinen geöffneten ZX81 zur Hand.
Also es ist definitiv an einem Original ZX81 das CLK Signal am ZX Bus invertiert. Habe ich nachgemessen am Stecker im Vergleich zu /M1 weil ich selbst keinen geöffneten zur Hand hatte. Ich habe aber hier noch eine Platine rumliegen gehabt, einen Issue 1 und da ist auch keine Verbindung zwischen Pin 6 der CPU und dem CLK Signal am Bus. Wie das erzeugt wird kann ich mangels Röntgengerät auch nicht wirklich sagen - die Leiterbahn endet unter der eingelöteten CPU. Aber keine Verbindung mit Pin 6.
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 15.12.2015, 22:39

Hallo Kai,
soweit ich weiß ist der ZX96 von dir und von Gotthard (oder evtl. von Gotthard nur die Giant-Erweiterung).
Ich habe jetzt nochmals nachgemessen: zw. Clock Pin 6 der CPU und dem Edge Connector ist eine direkte Verbindung.
Am ZXmore und am ZX81NU besteht diese nicht. Die PIO läuft am ZX81NU und am ZXmore (mit 3,25 Mhz), obwohl die Clock-Signale phasenverschoben sind. Die PIO-Schaltung ist aber wesentlich älter als der ZX96. Damals wurde diese PIO schon als Druckerport verwendet. Weißt du noch, warum du (ihr) das Clock-Signal an den Edge Connector bzw. an den ZX96-Bus gelegt habt?
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 15.12.2015, 22:59

Hallo Karl,
wenn ich meine Z80-Unterlagen und die Timing-Diagramme so betrachte, dann ist das Clock-Signal für die interne Ablaufsteuerung in der PIO zuständig. Danach wird festgelegt, wann z.B. nach einem Dateneingang die /RDY, /INT und /STROBE-Signale ausgegeben werden. Das ist immer dann der Fall, wenn CLOCK eine positive Flanke hat. Dass Clock mit der Datenübernahme direkt zu tun hat, sehe ich nicht. Klar, es muss vorhanden sein. Maßgeblich sind aber doch die WR- bzw. RD- sowie die CE- und IORQ-Signale. Wie auch immer: im 3,25 Mhz-Modus läuft die PIO auf allen ZXen.
Viele Grüße!
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 15.12.2015, 23:11

Hallo Joachim,

meine Vermutung ist, dass zwar ein CLK benötigt wird aber aufgrund der großzügigen Timings dieser nicht wirklich kritisch ist. Offenbar werden hier (angedeutet durch die Pfeile) die Daten jeweils mit einer fallenden Flanke des CLK übernommen in die Register. Das würde sogar erklären, warum die PIO mit einem verdrehten CLK und sogar wie bei mir mit intern 6.5 MHz und extern 3.25 MHz CLK arbeitet. Immerhin sind bei /RD oder /WR die Signale so lang, dass es drei volle CLK Perioden abdeckt.
piot.gif
piot.gif (17.55 KiB) 2930 mal betrachtet
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 16.12.2015, 09:48

Hallo Karl,
so sehe ich das auch.
Ich probiere, sobald ich den ZXmore wieder auf den Beinen habe (das neue Release startet nicht - siehe meine Email), eine Direktverbindung zw. Pin 25 PIO und Pin 6 CPU. Bei der CPU bleibt der Pin im Sockel, bei der PIO kommt er raus. Mal sehen, was dann passiert. Das wäre ja der Zustand am ZX96, nur eben bei 6,5 MHz.
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 16.12.2015, 13:27

Joachim,

ich wäre mir nicht sicher, ob die PIO richtig funktioniert ganz ohne CLK.
Auf dem ZX96 Bus ist sicher auch ein CLK anliegend.
Möglicherweise werden die geschriebenen Werte noch übernommen, aber einige Optionen wie STROBE, RDY und INT vermutlich nicht.
Keine Ahnung ob das praktische Relevanz hat, aber einen Test ist es natürlich immer wert.

Ich denke einfach, dass in der Praxis die Polarität des CLKs keine große Bedeutung hat und die Werte einfach etwas früher/später übernommen werden.
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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von Joachim » 16.12.2015, 13:56

Heureka!
Das neue File für das Release 1.5 konnte ich brennen. Dann habe ich, wie zuvor schon angekündigt, die Clock-Leitung zw. ZXmore-CPU und Z80PIO (Pin hochgebogen) direkt verbunden. Und - es läuft fehlerfrei mit 6,5 Mhz!!!!!
Die PIO-Platine ist also (auch ohne Kondensatoren) in Ordnung.

Dann habe ich heute noch meinen originalen ZX81 zerpflückt. Das Clock-Signal ist vom Edge-Connector bis zum Verbindungspunkt zwischen C7 und R6 zu messen. D.h., das Clock-Signal am Stecker kommt über einen 2k2-Widerstand von der ULA.
Beim ZX96 kommt das Clock-Signal am Stecker von Pin 6 der CPU.
Viele Grüße!
Joachim


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Re: Z80-PIO für den ZX81

Beitrag von PokeMon » 16.12.2015, 14:12

Super. Wie gesagt wäre ich nicht sicher ob STROBE und RDY noch funktionieren ohne CLK, wird aber für die meisten Anwendungen vermutlich nicht benutzt. Dass die PIO Karte unter 3.25 MHz funktioniert, hatten wir ja glaube ich schon unter Beweis gestellt. Notfalls wäre das die Einschränkung am ZXmore wobei 6.5 MHz ja auch kein Sinclair Standard ist.

Es funktioniert übrigens auch meine ZeddyNet Karte mit 6.5 MHz. Einzig störend ist hier der zu schnelle Repeat vom z88dk Treiber - vielleicht bekommt man das durch eine kleine Änderung seitens Stefano ja auch noch in den Griff. :wink:
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