6. ИНТЕРФЕЙС НГМД.
Что и говорить, многих пользователей СПЕКТРУМа не уст-
раивает распространенный способ хранения программ на быто-
вом магнитофоне. Достоинства этого способа бесспорны - боль-
шой объем памяти носителей (около 1 Мб на одной кассете
С-90), достаточно высокая надежность хранения информации, а
главное - чрезвычайная простота и дешевизна магнитофонов,
кассет и интерфейса накопителя на бытовом магнитофоне. Кроме
того, программы на касоетах легко копируемы с помощью двух
магнитофонов без участия компьютера, допускается увеличение
плотности записи программ на ленте (верхний предел ограничен
качеством ленты и магнитофона), можно использовать 4-х доро-
жечный режии для увеличения емкости носителя, ввести режим
управления старт-стопом двигателя магнитофона н т.д., в за-
висимости от вкусов, фантазии и наличия свободного времени.
Но в то же время, загрузка с магнитофона осуществляется че-
ресчур медленно (около 5 минут для большой программы), а для
поиска нужной программы иногда приходится перематывать всю
кассету. Эти главные недостатки для многих пользователей яв-
ляются решающими в пользу поиска более эффективных способов
хранения информации.
Нельзя сказать, что фирма SINCLAIR не работала в этом
направлении. Во времена появления СПЕКТРУМа главным оружием
завоевания рынка была его цена - ниже, чем у любого другого
коипьютера этого класса. Накопитель на гибких магнитных дис-
ках (НГМД^) при всех своих достоинствах стоил тогда примерно
вдвое дороже СПЕКТРУМа. Поэтому следующим этапом расширения
возможностей СПЕКТРУМа было появление на рынках недорогого
устройства для хранения программ, более эффективного, чем
бытовой магнитофон. Это был ZX MICRODRIVE с ZX INTERFASE 1.
Интерфейс позволял подключить к компьютеру до восьми микро-
драйвов одновременно. Информация в микродрайвах хранится на
сиеиных картриджах - кассетах с одной катушкой м магнитной
лентой шириной 2 мм, соединенной в кольцо. Лента движется с
большой скоростью, в результате чего, при объеме памяти од-
ной кассеты около 100 Кб, микродрайвы обеспечивают достаточ-
но налое среднее время доступа - около 10 сек. Микродрайвы и
Интерфейс 1 получили довольно широкое распространение, в том
числе, и в нашей стране. К недостаткам микродрайвов следует
отнести быстрый иэиос магнитной ленты картриджа. Интерфейс 1
кроне поддержки микродрайвов, оснащен также интерфейсами
RS-232C и локальной сети.
В результате развития технологии дисководы стали значи-
тельно дешевле, что привело к появлению на рынке большого
семейства СПЕКТРУМ-совместимых интерфейсов НГМД. Эти интер-
фейсы различаются, во-первых, названиями фирм производите-
лей, во-вторых, размерами дискет - 3", 3,5м, 5,25",в-треть-
их, форматом запмсн и, следовательно, объемом информации
хранимой на дискете, а также еще массой полезных устройств,
вставленных в одни корпус с интерфейсом НГМД, таких как ма-
гическая кнопка, интерфейсы джойстиков, принтера, светового
пера, RS-232C и других. Из всего многообразия интерфейсов
НГМД для нас лучше всего подходит, как показывает опыт,
В-диск с системой TR-DOS, потому что этот интерфейс Поддер-
живает почти все типы дисководов, какие только можно достать
- 3,5" или 5,25",с числом дорожек 40 или 80, одно- или двух-
сторонние, отличающиеся размерами и весом и т.п. В общем, не
подходит только 8" дисковод, а все остальные, если только
разобраться с цоколевкой разъема, годятся для работы с
В-диск интерфейсом. Причем их (разных) можно присоединить к
интерфейсу до 4-х штук одиовремеиио. К достоинствам В-диск
интерфейса можно также отнести:
- автоматическое тестирование дисковода и настройку
системы иа его параметры - количество дорожек и сторон;
- автомагический запуск (после включения питания или
после сброса) программ с именем "BOOT";
- возможность полного отключения В-диск интерфейса от
компьютера без отсоединения его разъема, с помощью трехпози-
ционного переключателя режимов работы - RESET - ON - OFF;
- размещение дисковой операционной системы TR-DOS в
16Кб ПЗУ В-диск интерфейса, при этом занято всего 112 байт
оперативной памяти компьютера;
- работу с TR-DOS, которая производится с помощью клю-
чевых слов стандартной операционной системы (SOS) СПЕКТРУМа,
привычных для его пользователей;
- наличие "магической" кнопки, позволяющей копировать
на диск любые, в том числе защищенные программы.
Если все выше перечисленное убедило Вас в том, что
В-диск интерфейс это то, что Вам нужно, то перейдем непосред-
ственно к его схеме.
Схема фирменного В-диск интерфейса, к счастью, оказа-
лась выполненной на микросхемах, имеющих полные аналоги в
нашей стране, что значительно облегчило ее повторение. По-
этому различные варианты интерфейсов, имеющих хождение на
нашем рынке, различаются в основном печатными платами. Мы
приводим здесь схему, ее описание и плату одного из распро-
страненных вариантов интерфейса, который был нами проверен
на работоспособность.
6.1. Структурная схема интерфейса.
BETA DISK INTERFASE включает в себя следующие модули:
- модуль управления интерфейсом - обеспечивает управле-
ние модулем контроллера, ПЗУ, направлением передачи данных
через буфер;
- постоянное запоминающее устройство - содержит TR-DOS;
- буфер - повышает нагрузочную способность шины данных;
- модуль контроллера - управляет режимами работы конт-
роллера НГМД и выбором одного из четырех дисководов, подклю-
ченных к интерфейсу;
- контроллер НГМД - управляет дисководами;
- схема фазовой автоподстройки частоты - повышает дос-
товерность информации, считываемой с диска и выделяет такто-
вые импульсы (RCLK) из смеси тактовых и информационных им-
пульсов (RD DATE);
- генератор тактовых частот - вырабатывает тактовые им-
пульсы частотой 1 МГц - для контроллера НГМД, 4 МГц - для
схемы ФАПЧ.
Режим работы схемы определяется положением переключате-
ля ON-OFF-RES на плате интерфейса:
- если переключатель установлен в положение ON, то при
включении компьютера или нажатии кнопки "Сброс" на компьюте-
ре модуль управления интерфейсом обеспечит вход в TR-DOS пу-
тем подачи сигналов - CS на ПЗУ интерфейса. ПЗУ компьютера
при этом блокируется сигналом ROMCS;
если переключатель установлен в положение OFF, то
вход в TR-DOS возможен только из SOS (Стандартная Операцион-
ная Система, зашитая в ПЗУ ZX Spectrum) по команде RANDOMIZE
USR 15616. При этом модуль управления интерфейсом обеспечи-
вает вход в TR-DOS по следующей комбинации сигналов: ADR =
15616; MREG = 0; Ml = 0;
- независимо от режима работы возможен вызов любой ко-
манды TR-DOS из SOS по команде RANDOMIZE USR 15619. При этом
модуль управления интерфейсом срабатывает как описано выше,
но без очистки содержимого экрана и выводит сообщение
*TR-DOS VER 5.XX*;
- возврат в SOS из TR-DOS производится или по команде
RETURN, или при запуске программы в ОЗУ компьютера Ml = 0 и
А14 или А15 не равны 0;
при копировании содержимого ОЗУ на диск нажатием
кнопки MAGIC модуль управления интерфейсом формирует сигнал
немаскируемого запроса на прерывание (NMI), что обеспечивает
вход в TR-DOS с адреса 0066Н;
- если к модулю упревления интерфейсом обращение произ-
водится как к ячейке памяти с адресом 15616 или 15619, то к
устройству управления контроллером обращение производится
как к устройству ввода/вывода (IORQ = 0), при этом модулем
управления интерфейсом формируется сигнал лог. 0 на DD16
(выв.1, рис. 27 на вкладыше). В регистр модуля управления
контроллером по шине данных можно записать управляющие слова,
определяющие номер выбранного дисковода (DS0 - DS3), номер
стороны дискеты (SIDE), управляющие сигналы для контроллера
НГМД.
Контроллер НГМД вырабатывает для дисков следующие сиг-
налы:
- STEP - сигнал перемещения головки на один шаг;
- DIPS - сигнал, определяющий направление перемещения
головки;
- HLD/MOTOR ON - запуск приводного двигателя дисковода;
- WR DATE - записываемые данные;
- WR GATE - строб записи (подтверждает процесс записи
информации на Гмд).
От НГМД контроллер принимает импульсы индексной метки
(IP), сигнал нулевой дорожки (TR00) и сигнал защиты записи
(WRPT) .
Поиск сигналов чтения от НГМД (WR DATE) разделяется
схемой ФАПЧ на нмпульсы входных данных (RAWR), положение ко-
торых по фазе четко определено относительно сигналов такто-
вой частоты генератора тактового импульса, и синхронизирую-
щие тактовые сигналы (RCLK) .
Более подробно принцип работы интерфейса поясняется при
рассмотрении принципиальной схемы, приведенной на рис. 27
вкладыша (перечень эленентов - стр. 71). Одновременно будут
даны рекомендации по сборке и отладке интерфейса.
6.2. Принципиальная схема интерфейса.
Принципиальная схема, с целью упрощения работы с ней,
представлена тремя функционально-законченными узлани интер-
фейса.
6.2.1. Модуль управления интерфейсом.
Включение интерфейса в работу с компьютером осуществля-
ется при переводе триггера DD3.2 в нулевое состояние. Это
возможно в трех случаях: .
1. Если переключатель OFF-ON-RES перевести в положение
RES, то нулевой потенциал через VD2 поступит на DD3.2 (выв.
13), одновременно нулевой потенциал поступит на dd3.1(bhb.4)
(триггер будет установлен в единичное состояние, что разре-
шит работу DD2) и по шине RESET на сброс компьютера;
2. Если переключатель OFF-ON-RES находится в положении
OFF или ON, то при чтении компьютером кода команды по адресу
15616 или 15619 на DD2(выв.й) устанавливается О (А13 = А12 =
All = А10 = А8 = 1 и А15 = А14 = А9 = 0), который поступает
на DDI.4 (выв. 12). На DDI.4 (выв.13) поступает лог. 0 и с
DDI.4(выв.11) через VD3 устанавливает DD3.2 в нулевое сос-
тояние .
3. При нажатии кнопки MAGIC (копирование программы,
загруженной в ОЗУ, на диск). В этом случае в момент чтения
кода команды из ОЗУ компьютера на dd4-3(bhb.8) появляется
импульс лог. 0 длительностью равной Ml (а14 или а15 не рав-
ны 0, что приводит к появлению 0 на dd4.3 (выв- 10), а на
dd4.3(выв. 9) так же присутствует 0, потому что mreq =0 и
ml = 0). Этот импульс через vd1 поступает на dd3.2(выв.10) и
пытается опрокинуть триггер в единичное состояние. Однако
при нажатии кнопки MAGIC импульсом Ml запустятся одновибра-
торы dd5.1 и dd5.2. Иипульс лог. 0 с dd5.2(bhb. 12) длитель-
ностью около 6 мкс через r4 поступает на dd3.2(bhb. 13). Так
как длительность этого импульса примерно в четыре раза боль-
ше длительности импульса на dd3.2(bhb. 10), то триггер dd3.2
окажется в нулевом состоянии.
Импульс немаскируемого прерывания nmi с dd5.1(bhb. 4)
длительностью около 60 мс будет проанализирован Z80 в конце
текущей команды, и процессор автоматически перейдет на адрес
0066Н для выполнения программы перезаписи.
Таким образом, в каждом из трех случаев триггер DD3.2
оказался установленным в нулевое состояние. Это позволяет
компьютеру обращаться либо к TR-DOS, либо к контроллеру НГМД.
Обращение к tr-dos (rom dd7, dd8) осуществляется сле-
дующим образом. Нулевой потенциал с dd3.2(bub. 9) поступает
на dd10.4(выв. 12). На dd10.4(bhb. 13) также присутствует 0
(так как идет обращение к ПЗУ, А14 = А15 = 0). Поэтому нуле-
вой потенциал с dd10-4(выв.11), поступая на ddi2.1(выв. 1) и
dd10.3(выв-10), выбирает ПЗУ dd7 или dd8 (определяется сос-
тоянием а13). Байт из ПЗУ через буфер dd6 поступает на шину
данных компьютера (на DD6(bhb. 1) сигнал STROBE = о, так как
на DD9.4(выв• 12) RD = 0). ПЗУ компьютера в это время забло-
кировано сигналом ROMCS 2, поэтому управление компьютером
будет поддерживаться TR-DOS.
Если компьютер обращается к другим устройствам интер-
фейса (а обращение идет как к устройствам ввода/вывода), то
на DD10.2(выв. 6) появляется лог. 0 (АО = А1 = 1, IORQ = 0,
DD3.2(bhb.9) = 0), который включает дешифратор DD16.1, обес-
печивающий выборку остальных устройств интерфейса (работа
этих устройств будет рассмотрена ниже).
Отключение интерфейса (установка триггера DD3.2 в еди-
ничное состояние) производится двумя способами:
1. Если переключатель OFF-ON-RES установлен в положение
OFF. При включении компьютера или нажатии кнопки "сброс" ком-
пьютера сигнал RESET от компьютера через VD2 устанавливает
DD3.2 в единичное состояние.
2. Если после загрузки программы с дискеты произошел
запуск. в этом случае при чтении первой команды из ОЗУ на
DD4.3(выв.8) появится лог. 0 (А14 или А15 равны нулю, MREQ =
0 и Ml = 0), который через VD1 опрокинет триггер DD3.2 в еди-
ничное состояние.
Сборку и отладку рассмотренной схемы рекомендуется про-
изводить в следующем порядке:
1. Сделайте разводку разъема, подключаемого к системно-
му разъему компьютера, проверьте путем проэвонки правиль-
*
ность разводки и отсутствие замыканий между проводниками ши-
ны;
2. Подключите шины питания, поставьте блокировочные
конденсаторы и убедитесь в отсутствии замыканий между шинами
питания и корпусом;
3. Установите на плате микросхемы DDI...DD4,DD9...DD11,
диоды VD1...VD3, переключатель OFF-ON-RES, резисторы R11,
R12. Подключите плату к компьютеру;
4. включите компьютер и плату интерфейса, переведите
переключателе в положение RES , а затем в положение ON. Убе-
дитесь, что на экране монитора обычная надпись, проверьте
установлен ли в 0 триггер DD3.2;
5. Установите переключатель в " положение OFF и нажмите
кнопку "Сброс" компьютера. При этом триггер DD3.2 должен ус-
тановиться в единичное состояние;
6. Выполните комаиду RANDOMIZE USR 15616. Убедитесь,
что триггер DD3.2 перешел в нулевое состояние.
Если все выше перечисленные операции выполняются пра-
вильно, можно переходить к настройке следующего устройства
интерфейса. В противном случае необходимо найти и устранить
неисправность в элементах управления триггером DD3.2;
7. Установите микросхемы DD6...DD8 и транзистор VT2,
включите компьютер и выполните две операции:
а) установите переключатель в положение RES, а затем в
положение ON,
б) установите переключатель в положение OFF, нажмите
кнопку "Сброс" компьютера и наберите RANDOMIZE USR 15616.
В обоих случаях на экраие должно появиться сообщение:
* TR DOS VER 5.XX *
(с) 1986 TECHNOLOGY RESEARCH LTD
(U.K.)
#
A>
8. Проверьте наличие импульсов иа DDIо.2(выв. 6).
На этом отладка этой части схемы закончена и можно пе-
реходить к сборке и отладке оставшихся узлов интерфейса.
6.2.2. Модуль управления НГМД.
Схема модуля управления НГМД работает следующим обра-
зом. При обращении компьютера к интерфейсу, как к устройству
ввода/вывода на DDIо.2(выв. 6) появляется лог. о, который
включает дешифратор DD16.1. С поиощью этого дешифратора мож-
но обращаться или к контроллеру НГМД DD17, или к регистру
DD15. Выбор контроллера или регистра определяется комбина-
цией сигналов иа входах 2 и 3 DDI6.1 - А7, WR. При А7 = 0 с
вывода 4 или 5 через DD9.3(bub. В) иа DDI7(выв. 3) поступает
лог. о, разрешающий обращение к 0017.
При А7 = 1 н WR = 0 на DD16.1(bub. 6) формируется им-
пульс лог.О, по окончании которого (WR - 1) производится за-
пись управляющего слова в 0015 с шины данных.
Назначение разрядов управляющего слова следующее:
- DO (DD15, выв. 15) и Dl (DD15, выв. 12) являются ад-
ресом дисковода, к которому идет обращение. Этот адрес де-
шифрируется DD16.2 н подается на коды выборки одного из че-
тырех дисководов (при начальном включении всегда выбирается
дисковод под номером 0);
- D2 (DD15, выв. 10) - команда сброса DD17;
- D3 (DDI5, выв. 7) - мммтмрует сигнал HLT (D3 = 1),
указывающий, что магммтная головка дисковода готова к эапн-
см/счмтыванмю информации.
- D4 (DD15, выв. 5) - сигнал SIDE 1 (используется толь-
ко в дисководах с двухсторонней записью).
- D6(DD15, выв. 2) - указывает с какой плотностью запи-
си должен работать DD17 (для двухсторонней записи D6 = 1).
При комбинации на адресных входах А7 = WR = 1 нулевым
потенциалом с DDI6.1(выв. 7) производится считывание на шину
данных сигналов DRQ и XVTR (DD17, выв. 38,39) через DD18.2.
Через инверторы DD21 на НГМД с DD17 выдаются управляю-
щие сигналы:
- STEP - импульсы перемещения магнитной головкм;
- DIRC - потенциал направления перемещения магнитной го-
ловкм ;
- HLD - потенциал включения двигателя НГМД.
С дисковода на DD17 через DD18.1 поступают импульсы:
- IP - индексные импульсы;
- TR00 - нулевая дорожка;
- WRPT - защита записи.
Сборку н отладку даммой схемы рекомендуется производить
в следующем порядке:
1. Сделайте разводку выходного разъема интерфейса н
подсоедините кабель к НГМД;
2. Установите все элементы схемы на плату (за исключе-
нием DD17);
3. Включите компьютер м интерфейс м проверьте наличие
напряжения +12 V на DD17, выв.40. При отсутствии этого нап-
ряжения DDI7 выйдет из строя;
4. Если двигатель дисковода не вращается, проверьте на-
личие нулевых потенциалов на DD21.5(bhb. /1°) и DD22.2(bhb.
4);
5. нажмите клавишу "ENTER", при каждом нажатин нагннт-
ная головка перемещается на один шаг к центру дискеты;
6. Замкните выв. 9 DD21.4 на корпус и повторите опера-
цию п.5. При этом магнитная головка должна перемещаться к
нулевой (внешней) дорожке дискеты. При достижении нулевой
дорожкн переходите к следующему пункту;
7. Вставьте дискету в дисковод и проконтролируйте нали-
чие импульсов IP (частота следования 5 Гц). Проверьте нали-
чие нулевого потенциала на выв. 34 DD17 (при его отсутствии
проверьте выведена ли магнитная головка на нулевую дорожку).
Проверьте наличие уровня лог. 1 на DD17(bhb.36) (если он от-
сутствует, убедитесь, что не заклеен вырез на дискете).
Окончательная отладка производится только после уста-
новки DDI7 н сборки оставшейся части схемы.
6.2.3. Генератор тактовых импульсов и схема
фазовой автоподстройкн частоты.
Генератор на 8 нли 16 МГц собран на DD13.1-DD13.3. DD14
обеспечивает форинрование тактовой частоты 1 МГц для DDI 7.
Импульсы записываемых данных (WR) с выв. 31 DD17 посту-
пают в НГМД.
Смесь считываемых с НГМД данных и синхроимпульсов пос-
тупают на DDI9.1(выв. 2). На DDI9 собран формирователь,
обеспечивающий стандартизацию входных импульсов по длитель-
ности н нх привязку по фазе к тактовой частоте.
Стандартизованные сигналы поступают на ddi 7(выв.27)
(RAWR - импульсный сигнал входных данных) и на dD20(bhb.9).
На dd20 собран формирователь синхронизирующих тактовых сиг-
налов (RCLK) для dd17.
Синхронизация DD20 производится по первоиу импульсу
RAWR, и в дальнейшем DD20 выдает на DD17(bhb. 26) меандр с
периодом 4 икс (с таким же периодом поступают импульсы дан-
ных с НГМД).
Проверку работоспособности схемы целесообразно провести
в следующей последовательности:
1. Установить микросхемы 0013, 0014, кварц и резисторы.
Проверить наличие частоты 4 МГц на 0014(выв. 9) и 1 МГц на
0D14(выв. 11).
2. Установить DD20 и проверить на DD20(bub. 11) наличие
меандра с периодом 4 икс.
3. Установить остальные элемеиты на плату, включить
компьютер и интерфейс.
На рис. 28 приведен сборочный чертеж платы интерфейса
НГМД. На рис. 29, 30 - чертеж фотошаблона печатной платы.
На стр. 76-95 приведеио 1бК ходов прошивки ПЗУ для ин-
терфейса НГМД. Программа должна быть размещена в двух микро-
схемах ПЗУ DD7, DD8 - К573РФ6(РФ4). В адресах с 0800 по 0FFF
и с31В8 по 3BFF информация отсутствует, и эти адреса запол-
нены байтами FF (HEX).
