Nella prima puntata vi ho raccontato della periferica Opus Discovery 1: la sua storia, le caratteristiche, la genesi del progetto clone e dei miglioramenti che presenta. Questa volta, vi racconterò come realizzarlo e risolvere alcuni problemi nella sua costruzione.
Una precisazione.
Nella precedente parte non ho menzionato la compatibilità di questo clone con le differenti serie dello Spectrum che si sono avvicendate negli anni. Quando uscì nel 1985 esistevano solo i modelli 16/48K (gommosi) e il 48+, sostanzialmente uguali perchè condividevano (pur nelle diverse issue) lo stesso hardware e soprattutto la stessa ROM. Nello stesso anno viene annunciato lo Spectrum 128K, che sarà commercializzato all’inizio in Spagna (dalla Investronica) e poi portato in tutta Europa. La Opus è costretta a rilasciare una versione della ROM (e quindi del suo sistema operativo) aggiornata e compatibile con questa nuova unità: nasce la versione 2.2 seguita a brevissimo da una 2.22 (cambia il solo parametro dello step rate da 12 a 6). La successiva versione 2.31 QuickDos non è ufficiale ma opera di un appassionato olandese Victor Vogelpoel.
La compatibilità con i modelli 128K grigio (primo della serie Amstrad), 128K +2A e B e +3 non è garantita (anzi non dovrebbero proprio funzionare).
E adesso torniamo al nostro montaggio!
I componenti necessari per la realizzazione
Il montaggio
Il circuito stampato realizzato da Maryjan, accoglie comodamente tutti i componenti necessari alla realizzazione. Rimane solo da collegare il floppy drive (che preleva anche l’alimentazione dalla scheda) e l’alimentazione esterna (che utilizza il trasformatore originale dello Spectrum).
Per chi ha una buona manualità e pratica nei montaggi elettronici, non presenta particolari difficoltà. Può essere portato a termine in un paio d’ore di lavoro.
È ovviamente necessaria una attrezzatura minima: un buon saldatore con la punta sottile da 30-40W, del buon filo in lega di stagno da circa 1mm di diametro, un tronchesino, delle pinzette, qualche molletta da bucato, da utilizzare per mantenere il circuito stampato sollevato durante la saldatura di componenti di un certo spessore o, al suo posto, un telaietto porta pcb.
Un esempio degli attrezzi necessari per effettuare il montaggio
Nella foto di apertura, sono visibili tutti i componenti necessari, che come raccontavo nella precedente parte, ho acquistato da diversi fornitori online, nel tempo di un mese e mezzo circa.
Avrei potuto ordinare quasi tutto il materiale, con un ordine unico presso grossi fornitori quali RS Components, Distrlec o altri, ma i questo caso avrei avuto costi più alti. Con questa modalità (chiamiamola “senza fretta”) ho diluito la spesa nel tempo risparmiando anche qualcosa.
Per tutti i circuiti integrati presenti ho utilizzato zoccoletti in plastica, evitando di saldare gli integrati direttamente sul pcb. L’aumento di costo è irrisorio (ci sono assortimenti di zoccoletti a pochi euro), ma si guadagna tanto in fase di “debug” quando il circuito non funziona e viene il dubbio che un integrato non faccia la sua funzione.
Poichè è difficile acquistare componenti elettronici in singole quantità, dalla mia “spesa” sono avanzati diversi doppioni (anche più di due) e quindi sono riuscito a mettere da parte componenti per almeno un altro paio di esemplare. Se avete intenzione di realizzare il clone, contattatemi, magari sono in grado di aiutarvi con qualche componente.
Iniziamo!
Come per tutti i montaggi elettronici, si parte, cominciando a saldare i componenti a più basso profilo, questi sono, solitamente, diodi e resistenze. Nel nostro caso ci sono pure due ponticelli, che hanno una particolarità.
Nelle fasi iniziali del progetto era prevista la presenza di un ponte raddrizzatore nello stadio di alimentazione. Non serviva a raddrizzare una tensione alternata, quanto ad evitare pericolose inversioni di polarità nel caso si fossero usati alimentatori differenti da quello canonico dello Spectrum. Questo si presenta con uno spinotto da 2,5 mm con al centro la tensione negativa e all’esterno quella positiva, (cioè l’esatto opposto di quelli solitamente in circolazione). Se siete sicuri di usare solo l’alimentatore del vostro Spectrum, allora il ponte si può omettere, sostituendolo con due ponticelli o addirittura inserire al suo posto un doppio interruttore per comandare l’accensione e lo spegnimento. Il circuito funziona bene con tensioni dai 9v ai 15v continui.
A seguire abbiamo 4 diodi e 15 resistenze. Ricordate che i diodi 1N4148 sono i più bassi (e quindi vanno montati per primi), poi a seguire le resistenze (tutte da 1/4 di W) ed infine il diodo 1N5822, di tutti il più voluminoso.
È la volta del quarzo (da 16MHz) e del regolatore LM2596S-5, (uno dei due componenti SMD presenti), che, comunque, con un poco di pazienza e mano ferma si può tranquillamente saldare con lo stilo a punta sottile. E’ il turno degli zoccoletti per gli integrati e quindi dell’induttanza da 68uH, anch’essa in tecnologia SMD (sono solo due saldature, facile anche questa).
Transistor 2N3906, la serigrafia sul pcb è invertita.
Una nota per il transistor 2N3609.
La serigrafia riportata sul circuito stampato è invertita rispetto al corretto posizionamento del componente.
La parte piatta del corpo del transistor va rivolta verso le tre resistenze R5, R3 e R2.
E’ giunto il momento dei condensatori antidisturbo ceramici, dei pin per i i jumper di configurazione, il connettore Molex per l’alimentazione dei drive, il portafusibile e il connettore IDC per il cavo dati del floppy (facendo attenzione perchè sono 34+34 pin da saldare molto ravvicinati, evitando sbavature e corto circuiti). Terminate con i condensatori elettrolitici e le prese parallela e joystick. L’ultimo componente che vi consiglio di saldare è il connettore per il bus dello Spectrum, di solito denominato Edge Connector.
Un edge connector con la chiave inserita. fonte: eBay
Prima di procedere alla saldatura dell’edge connector, dovete prepararlo, infatti i connettori 28+28 poli sono privi della chiave che una volta connesso andrà ad incastrarsi nella sede equivalente della motherboard dello Spectrum. La si ottiene sfilando il 5 terminale da destra, come nella foto, al suo posto inserite un pezzettino di plastica per creare appunto la chiave.
Particolare dei terminali dell’edge connector e loro saldatura
Il circuito prevede l’utilizzo di un connettore con i terminali corti (quello con terminali lunghi è infatti quasi introvabile), vi consiglio di piegarli leggermente verso l’interno, con l’aiuto di una pinzetta.
Fate l’operazione con calma e senza forzare troppo, i terminali sono fragili. Una volta stretti vedrete che i terminali stessi manterranno il connettore in posizione per la saldatura. Considerate che il connettore, oltre che dal punto di vista elettrico, ha anche una funzione meccanica per dare rigidità all’insieme Spectrum + Opus Discovery. quindi effettuate delle belle saldature senza nè troppo, nè troppo poco stagno e soprattutto saldate tutti i piedini, anche quelli che non hanno una funzione elettrica, serviranno a quella meccanica.
Al termine di tutte le operazioni di saldatura, ricontrollate attentamente tutte le piste, anche con una lente di ingrandimento, per controllare che non ci siano schizzi di stagno o sbavature che creano pericolosi corto circuiti. Controllate in particolar modo quelle degli integrati. Una buona saldatura si stende sulla piazzola ed è lucida, se risulta bombata a mo’ di “pallina” potrebbe essere una saldatura fredda, ripassatela con il saldatore. Dedicate a questa fase un po’ del vostro tempo e attenzione, ne risparmierete alla ricerca di possibili guasti al momento del collaudo. Il circuito finito dovrebbe somigliare a quello qui sotto 🙂
Il pcb finito con i componenti montati
Test e programmazione.
Terminato il montaggio del circuito stampato, prima di cominciare l’inserimento dei vari integrati negli zoccoletti, è bene controllare se lo stadio di alimentazione fa il suo dovere.
Tensioni da rilevare sui pin del connettore molex di alimentazione del drive
Per questo, sia se avete optato per i ponticelli al posto del ponte raddrizzatore, sia se ci sia un ponte o un interruttore, montate il fusibile e collegate l’alimentatore dello Spectrum.
ATTENZIONE: non dovete collegare la scheda allo Spectrum, collegate solo l’alimentatore e accendete.
Con un tester possiamo controllare le tensioni ai capi del connettore a 4 pin per le alimentazioni del drive, come in figura, partendo da sinistra abbiamo i +5v, poi due terminali GND e l’ultimo la tensione da +12v (che in realtà potrebbe essere diversa e sarà la stessa erogata direttamente dall’alimentatore dello Spectrum). La tensione che ci interessa principalmente è quella dei +5v, in quanto è quella che alimenta anche tutta la parte logica del controller.
La stessa tensione dobbiamo rilevarla sui pin di alimentazione di ogni integrato, e quindi possiamo testarla sugli zoccoletti ancora vuoti. Lo faremo collegando il puntale negativo del tester ad uno dei due pin GND del molex di alimentazione del drive (magari con l’ausilio di un coccodrillo), a questo punto con quello positivo leggiamo la tensione (che dovrà essere di +5V) sui pin indicati dalla seguente tabella:
Tabella dei pin di alimentazione dei diversi circuiti integrati della scheda
Dopo aver controllato la presenza stabile dei +5V, possiamo spegnere il circuito e inserire con molta cautela gli integrati nei vari alloggiamenti, prestando attenzione all’orientamento degli stessi sul circuito stampato (fare riferimento alla tacca indicata sulla serigrafia e sull’integrato stesso.
Il programmatore LX1575 costruito con un kit della rivista Nuova Elettronica (n.219)
Ci occuperemo, adesso, della programmazione della Eprom 27C256.
La Eprom (Erasable Programmable Read Only Memory = Memoria di sola lettura cancellabile tramite UV), è una memoria che può essere cancellata per un certo numero di volte e riprogrammata fornendo opportuni segnali elettrici sui pin di programmazione. Questo compito è svolto da un apposito apparecchio, solitamente collegato ad un PC dal nome appunto di programmatore di Eprom.
Io uso un vecchio programmatore su porta parallela (che funziona anche con Windows 7) autocostruito secondo il progetto LX1575 della rivista Nuova Elettronica, lo vedete qui a lato.
Ovviamente andrà benissimo anche un moderno USB del tipo TL866, l’importante è che sia compatibile con le Eprom 27C256.
Se avete acquistato la Eprom nuova, dovrebbe essere già completamente cancellata e pronta da programmare, se invece proviene dal recuperodi vecchie schede, dovete ricordatevi, prima, di cancellarla con l’apposito cancellatore a raggi UV.
Il file da memorizzare sulla eprom è questo, contiene al suo interno ben 4 ROM di diverse versioni del S.O. dell’Opus Discovery (la ROM originale dell’Opus è infatti di 27C64 da 16K), sono presenti le versioni 1.2 (originale), 2.2, 2.22 (compatibilità con Spectrum 128K Sinclair) e 2.31 con QuickDOS. La selezione della ROM attiva avviene attraverso i ponticelli JP1 e JP2 posti proprio di fianco alla 27C256.
Configurazione dei diversi jumper
Configurazione jumper.
Come detto, la scheda presenta diversi ponticelli di configurazione, vediamo a cosa servono e come configurarli.
JP1 e JP2: selezione banco EPROM
J1: scambio drive A con drive B (utile se si installano due drive di differente densità o un drive fisico ed un Gotek)
JP3: ponticello di RESET (se cortocircuitati resettano il controller e lo Spectrum collegato).
Per la Lasciate la configurazione JP1/JP2 su 2.31 e J1 su AB.
Ecco il clone perfettamente funzionante. Notare l’icona del QuickDos in basso a destra dello schermo.
Collaudo della scheda.
Eccoci al momento fatidico, con la scheda completamente assemblata e testata, i circuiti integrati inseriti, la Eprom programmata ed inserita, i ponticelli configurati. Per ora non è necessario collegare il drive floppy.
Colleghiamo lo Spectrum al clone dell’Opus Discovery attraverso l’edge connector e curiamo che la scheda non si pieghi, eventualmente possiamo mettere sotto la stessa un paio di giornali come spessore per fare in modo che il pcb dello Spectrum sia in linea con il pcb del clone.
Incrociamo le dita 🙂 e inseriamo lo spinotto di alimentazione!
Se tutto è stato assemblato per bene, comparirà il classico prompt della Sinclair, l’unica differenza che ci segnalerà che l’Opus è collegato e funzionante è la presenza sul lato destro, proprio verso la fine del prompt di una icona con una freccia proprio come quella che si vede in foto.
Quello è il segnale che tutto funziona per bene e che è attiva la ROM con la versione 2.31 QuickDos!
Ci siamo (siete) riusciti, complimenti!
La prossima puntata.
Nella prossima ed ultima parte di questo articolo vedremo come assemblare un cavo floppy per collegare uno o più drive. Impareremo a creare dei dischetti e trasferire le immagini di programmi presenti sui vari siti Web. Infine analizzeremo come collegare un secondo drive un po’ particolare, il famoso Gotek che renderà la periferica molto più versatile. Appuntamento a presto!
La prima puntata di questo articolo è qui