Joyce PCW-8512 - Hardware Erweiterungen

[wolhess]

Kapitel 1: Projektstart

Im Joyce Forum https://joyceforum.de/ findet man unter der <Rubrik> Hardware und <Vellemann-Joyce mit externer Backplane viewtopic.php?f=11&t=92 eine sehr ausführliche Beschreibung von „Kurt“ wie er seine Erweiterungskarten sowie eine dazu passende Backplane entwickelt hat. In dieser Rubrik stellt er auch alle erforderlichen Dateien für den 3D-Druck sowie für die Leiterplattenfertigung zur Verfügung.

An dieser Stelle an „Kurt“ von mir ein herzliches und ehrliches Dankeschön für diese für mich sehr beeindruckende Leistung und für die Bereitstellung der Informationen in unserem Forum!

In unserem letzten Klubtreffen hatte mir Jan die von Kurt gefertigte „Backplane“ mit dem Adapter zum Anschluss an eine deutsche Joyce überlassen. Auch an Jan vielen Dank dafür.
Da ich schon sehr lange vergeblich auf der Suche nach einer Speichererweiterung für meine Joyce war, bietet sich hier eine einmalige Chance mit Hilfe von Kurts Beschreibung endlich eine Speichererweiterung und vielleicht auch die eine oder andere weitere Erweiterungsmöglichkeit selbst nachzubauen.

Hier zwei Bilder der „Backplane“ zur Aufnahme von Erweiterungskarten:



Es lohnt sich den Forumsbeitrag einmal von vorne bis hinten zu lesen. Dabei erfährt man, dass die Leiterplatten zum Beispiel bei „AISLER“ https://aisler.net/de gefertigt werden können. Für die Speichererweiterung benötigt man einen MAX7000S CPLD-Chip (EPM7128S im PLCC-84 Gehäuse) und den entsprechenden Sockel. Dazu noch den Programmieradapter „USB-Blaster“ und die Programmiersoftware Quartus II v13.0.1. Die Entwicklung der Leiterplatten erfolgte mit der KiCad-Software. Wenn man sich das Layout oder den Schaltplan im Detail ansehen möchte, dann ist sicher auch die Installation dieser Software eine sinnvolle Ergänzung.
Da das Ganze für mich ein etwas größeres Projekt ist habe ich mir erst mal einen Überblick zu den möglichen Erweiterungen verschafft, die kostenfreien Accounts für die Leiterplattenfertigung bei AISLER und für die Programmierumgebung Quartus II bei Altera https://www.altera.com/ erstellt und dann die benötigte Software heruntergeladen und installiert (dazu später noch etwas mehr).

Die folgenden Erweiterungen sind im Forumsbeitrag beschrieben (Reihenfolge geändert!):
Backplane
CAD 3-D Drucker Dateien
o Dokumentation
o PCW_Z80-Backplane-PCB
o PCW Interface-Box Anschlussplatte
o Deckel2 – Version 2 des Backplane-Box Deckels
o Backplane-Extension-Adapter Halteklammer
o Beschreibung zur Befestigung am Joyce im Forumsbeitrag: viewtopic.php?f=11&t=114
- Speichererweiterung
o CPLD-Board mit der Adresslogik
o SRAM-PCB mit den Speicher Chips
o SRAM-Brücken-PCB Verbindung von CPLD. und SRAM-PCB
o Programmierung des genutzten CPLD Bausteins MAX7000S
- IDE-Festplatte / CF-Card Lösung
o CF-Card-Interface-PCB
o IDE-180Grad_Bus-Connector zur Aufnahme eines CF-IDE40 Converter Card Moduls
- RTC-Realtime Clock Erweiterung
o RTC-Card-Interface2-PCB
o RTC-Card-Driver Software
- RS232-Serielle-Parallele Schnittstelle
o RS232-Card-Interface-PCB
- Soundkarte
o AY-3-8910_Sound_PCB
o AY-3-8910-Sound-Driver

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Kapitel 2 – Die Vorbereitungen

Mit dem überlassenen Backplane Gehäuse hatte ich alles was mit einem 3D-Drucker herzustellen war bereits fertig auf dem Tisch. Somit kann ich mich auf die Beschaffung der Leiterplatten und der benötigten Elektronik-Teile konzentrieren um mich dann im Anschluss um die Bestückung der Leiterplatten für die RAM-Erweiterung, der Programmierung des CPLD und dem Testen des Systems zu kümmern. So zumindest mein Plan.
Mit Leiterplatten Design und Fertigung hatte ich bisher noch überhaupt nie etwas zu tun gehabt. Daher habe ich mir zunächst die kostenlose KiCad-Software https://www.kicad.org/ für meinen Windows 11 PC heruntergeladen und installiert. Damit konnte ich die bereitgestellten Dateien laden und mir die Leiterplattenbestückung und den Schaltplan im Programm anschauen. Auch eine Liste der benötigten Bauelemente (BOM) kann aus dem Programm heraus erstellt werden.
Dann habe ich mir einen Account bei AISLER erstellt und dort ein zunächst leeres Projekt erstellt.
Da ich ja die Speichererweiterung als erstes realisieren will habe ich nacheinander die KiCad Datei „CPU-CPLD-PCB.kicad_pcb“ aus der Datei
„PCW_CPU-CPLD-PCB_20240218.6.7.7z“
„CPU-SRAM_Bruecken-PCB.kicad_pcb“ aus der Datei Diese Leiterplatte werde ich auf einer
„PCW_CPU-SRAM_Bruecken-PCB_20240220.0.7z“ und Lochraster Karte löten!
„CPU-SRAM-PCB.kicad_pcb“ aus der Datei
„PCW_CPU-SRAM-PCB_20240218.4.7z“ zur Bestellung der Leiterplatten hochgeladen.

Als Optionen habe ich nur die Version „Beautiful Boards“ für eine unbestückte Leiterplatte mit optionaler Schablone zum Selberlöten ausgewählt.
Die erste Platine (Mindestmenge = 3) wurde abzüglich des 10€ Rabatt-Coupons für die erste Bestellung mit 29,18€ inkl. Versand berechnet.
Die zweite Platine (ebenfalls Mindestmenge 3) wurde mit 31,95€ berechnet.
Damit war der erste Schritt getan.

Etwas schwieriger war die Installation der für die CPLD Programmierung erforderlichen Software Quartus II. Meine Suche auf der Altera Webseite ergab, dass es zwischenzeitlich eine neue kostenfreie Version Quartus Prime Light Edition in der Version 25.1 gibt. Diese Version unterstützt leider den CPLD Chip MAX70001S nicht mehr!
Eine kurze Google-Suche mit KI-Unterstützung ergab, dass man auch die älteren Quartus II Versionen downloaden kann. Und die KI empfiehlt dazu die Version Quartus II Web Edition 13.0.Osp1.
Hier der Auszug aus der Google Suche nach: „ich möchte einen MAX7000S programmieren“

Nach der kostenlosen Registrierung auf der Altera Seite bekam ich bei der Anmeldung zunächst eine Email mit einem Zugangscode. Damit konnte ich mich bei Altera anmelden und hatte Zugriff auf den Downloadbereich.
Mit dem Link zum Softwaredownload der Quartus II Web Edition, https://www.altera.com/downloads/fpga-d ... p1-windows
habe ich den Softwaredownload gestartet. Der Download dauert ca. 1 Minute doch dann erscheint eine Fehlermeldung:


Ich habe das dann noch ein paarmal probiert, jedoch immer mit der gleichen Fehlermeldung.
Ein Versuch die neue Version herunterzuladen und zu installieren war ohne Probleme möglich!

Also was tun!?!
Eine Suche im Altera Forum ergab dann, dass auch andere Benutzer beim Download von alten Versionen Probleme hatten und in einem Kommentar hatte ich gelesen, dass der Download mit dem Opera Browser funktioniert hat.
Ich dachte mir, dass es zumindest einen Versuch wert ist. Der Opera Browser war schnell gefunden und installiert. Den Downloadlink eingegeben und siehe da, der Download dauerte ebenfalls ca. eine Minute und die Datei war auf meinem PC. Super, ich habe die Installation gestartet und nach einigen weiteren Minuten hatte ich die Software auf meinem PC installiert.

Als nächstes habe ich mir eine Liste der benötigten Bauteile aus KiCad erstellt und mit dem Leiterplatten Layout abgeglichen. Das war dann auch hilfreich bei der Suche nach dem einen oder anderen Bauteil aus meiner Elektronik Box. Den Rest habe ich, bis auf den CPLD Chip bei Reichelt https://www.reichelt.de/de/de/ in einem Warenkorb zusammengesucht und bestellt.
Den CPLD sowie den USB Blaster Programmieradapter habe ich bei ebay bestellt.
Jetzt da die Software Voraussetzungen gegeben sind, die Leiterplatten und die fehlenden Bauteile bestellt sind, werde ich auf die Lieferungen warten und mich auf die Lötarbeiten vorbereiten.
Darüber werde ich im „Kapitel 3 – Vor den Lötarbeiten“ berichten.

[wolhess]

Kapitel 3 - Vor den Lötarbeiten

Die Bauteile, der Programmieradapter sowie die Platinen sind angekommen.

Jetzt warte ich noch auf den CPLD-Chip, den ich noch vor den Lötarbeiten programmieren möchte. Lt. Sendungsverfolgung wurde der CPLD verschickt und soll Ende Oktober bei mir eintreffen.

Hier ein paar Bilder: