Pentagon 128 Interface Board — интерфейсная плата разъёмов для Pentagon 128 2023/2024

Pentagon 128 Interface Board — это плата интерфейсных разъёмов для компьютера Pentagon 128 (ревизий 2023 и 2024), подключаемая слева к системному разъёму. Плата разработана в KiCad 7 и имеет размеры 150×60 мм.

Файлы для загрузки​

Основа проекта: открытые проекты и информация

• PS/2 Universal Keyboard Controller (C) Xrust 2021
• Схема согласования SCART TV-Out: Sprite @tg / Froggy @zx-pk.ru
• ZX_RGBI2VGA-HDMI (C) @Alex_Eburg

Входные требования​

• Выход на 15 KHz CRT TV/монитор с разъёмом SCART RGB (звук на SCART не выводится)
• Контроллер PS/2 клавиатуры (с возможностью подключения внешней расширенной клавиатуры на матрице контактов)
• Вход для подключения Sega Mega Drive геймпада (как Kempston)
• Разъём Floppy Power 5V
• Разъём питания DC IN 5V (5.5×2.1 мм) — для внешнего БП без переходника
• Разъём Audio Out — стандартный stereo mini jack 3.5 мм
• Разъём Tape In — mono 3.5 мм
• Разъём Tape Out — mono 3.5 мм
• Без МГТФ

Недостающие на системном разъёме сигналы (Audio Out и Kempston) прокидываются стандартными шлейфами/кабелями.

Не входит в требования:

• Возможность размещения платы позади основной (тем не менее, это возможно при использовании угловых разъёмов "гребёнкой" и шлейфов)
• Выход на мониторы VGA 31 KHz, HDMI 720p
• Размещение beeper'а

Детали реализации​

Краевой разъём:

• Использован DIN 41612 (2×32 pin, male+female), т.к. female разъёмы на 2×32 pin 2.54 мм не обнаружены.

TV Out (SCART):

• Разъём выхода — DB15 в стандартной VGA распиновке (позволяет использовать стандартные кабели VGA-SCART, VGA-BNC, подключаться к OSSC).
• Композитная синхронизация выведена на пин 13 (HSYNC)
• На пин 9 (VGA E-DDC +5V) выведено питание 5V через резистор 180 Ом для переключения TV в режим SCART RGB (SCART pin 16 Fast Switch)
• На плате Pentagon заменены резисторы с 68 Ом: на выход R,G,B — 680 Ом, Bright — 1.5 кОм (подбирается). Выходные резисторы 130 Ом сигналов RGB на интерфейсной плате заменены на подстроечные (не все телевизоры одинаковы).

Gamepad:

• Подключение Sega Mega Drive геймпада — подробности:

PS/2 и обычная клавиатура:

• Контроллер клавиатуры — PS/2 Universal Keyboard Controller (C) Xrust 2021. Не использует WAIT, не зависит от скорости контроллера.
• Матрица ключей — MT8816 в корпусе PLCC (компактнее, устанавливается в панельку).
• На плате разведён разъём для подключения стандартной матричной клавиатуры (например, от A.V.P.). В будущем планируется плата расширенной клавиатуры на современных переключателях.

Известные проблемы​

• При размещении дисковода (GOTEK) справа нужен кабель питания длиной ~50 см (готовые кабели обычно до 30 см). Было бы удобнее, если бы разъём питания дисковода остался на основной плате.
• Разъём Audio Out находится близко к разъёму TV Out — штекер наушников диаметром >8 мм не поместится.
• Порядок рядов контактов a/b DIN 41612 отличается от СНП58. Female разъём пришлось перевернуть на нижнюю часть платы для корректной нумерации (размещаться будет на верхней стороне).

Сомнительные моменты​

• На Pentagon 2024 выведено 5 пинов VCC и 6 GND; на Pentagon 2023 — 2 пина VCC и 6 GND. Основная плата может не работать стабильно от питания через системный разъём — придётся использовать Molex разъём питания.
• Не будут ли выходы ключей MT8816 в состоянии "0" конфликтовать с внешней клавиатурой?
• Нет блокировочного конденсатора на MT8816
• Для ATMEGA168 блокировочные конденсаторы желательны на каждый вход питания отдельно
• Электролитические конденсаторы большой ёмкости на питание убраны
• Mounting Holes без металлизации

Bill of Materials (BOM)​

Замены резисторов на основной плате Pentagon:

• R,G,B: 680 Ом
• Bright: 1.5 кОм (подбирается)

Компоненты интерфейсной платы:

Разъёмы:

Сборка прошивки (Arduino IDE)​

1. Открыть source/ATmega/Spectrum128.ino
2. Установить библиотеку PS2KeyRaw (Tools → Manage Libraries)
3. Установить MiniCore
4. Выбрать Tools → Board → MiniCore → ATmega168
5. Clock: Internal 8 MHz
6. Variant: 168P / 168PA
7. Sketch → Verify/Compile
8. Sketch → Export compiled Binary

Fuses для ATmega168PA:

• Low: 0xE2
• High: 0xDF
• Extended: 0xF9

Заливка прошивки​

• Из Arduino IDE (при наличии совместимого программатора и bootloader'а)
• Программатором CH341A и ПО NeoProgrammer V2.2

Примечание: В новой ATmega168 могут быть прошиты fuses на использование внешнего кварца. Решается припайкой кварца на 8 МГц к ногам контроллера на время прошивки fuses.

Нажмите, чтобы развернуть...

Размер прошивки позволяет использовать ATmega8A.

Замечания после сборки платы​

• Нет картинки по SCART — нужно подстроить переменный резистор SYNC (RV1).
• Клавиатура PS/2 работает.
• Геймпад Sega Mega Drive работает как Kempston (нужен кабель FC 2×5 10pin 30 см).
• Audio Out работает (нужен кабель, например, от CD-ROM Audio 40–60 см).
• Tape In работает (кабель jack 3.5 mm — jack 3.5 mm, источник — смартфон).
• При подключении питания через DC IN 5V (5.5×2.1 мм) плата Pentagon работает стабильно, падения напряжения нет. Рекомендуемый БП: MEAN WELL GST60A05-P1J (5V, 6A, 30W).

Пока не проверялось / Дополнительные эксперименты​

На плате осталось свободное место — добавлен интерфейс VGA на Raspberry Pi Pico по схеме @Alex_Eburg (ZX_RGBI2VGA-HDMI).

• Использована RP2040-Zero от Waveshare (полноразмерная Pico не помещается)
• Отдельная плата адаптера работает в VGA разрешениях до 1280×1024 с прошивкой zx-rgbi-to-vga-hdmi_gotek-osd
• Сверху можно добавить разъём на 2 контакта для GOTEK OSD
• Отключение питания +5V при USB подключении не предусмотрено
• Разъём Kempston может блокировать доступ к USB
• Одновременно на плате может быть подключён либо CRT TV/SCART выход, либо VGA
• На Pentagon 2024 сигналы RGBI выведены на системный разъём; для Pentagon 2023 можно прокинуть коротким шлейфом

Дополнительные компоненты для VGA:

Полезные ссылки проекта:​

• PS/2 Universal Keyboard Controller (Xrust 2021) — ссылка в репозитории
• ZX_RGBI2VGA-HDMI (Alex_Eburg) — GitHub
• Обсуждение подключения Sega Mega Drive геймпада — Telegram
• Библиотека PS2KeyRaw для Arduino — [управление библиотеками Arduino IDE]
• MiniCore для Arduino — [управление платами Arduino IDE]
• NeoProgrammer V2.2 — для прошивки ATmega через CH341A
• Репозиторий проекта — GitHub