Como construir meu próprio computador de placa única?

Question

Por diversão, eu gostaria de construir meu próprio computador de placa única que eu possa programar mais tarde. Eu sei que já existem muitos kits de desenvolvimento por aí, vendidos por empresas como Altera e Xilinx, mas eu quero tentar construir tal placa a partir do zero.

Eu estou apontando para algo muito simples. Ele deve ter o clock do sistema funcionando em talvez 1MHz, uma CPU de 8 bits (unidade de multiplicação e divisão onchip não é necessária; posso simular isso no software), uma RAM pequena (alguns KB devem ser suficientes) e uma EEPROM onde pode armazenar meu programa. Eu também gostaria de conectar alguns sensores, por exemplo, para ler a temperatura na sala.

Eu li alguns cursos de design digital e arquitetura de CPU, então não estou preocupado com os componentes em si. O que me preocupa são as interconexões, especialmente se eu precisar de resistores e capacitores no meio. Eu tenho alguma experiência com circuitos analógicos, mas é limitada. Eu construí minha própria placa uma vez para controlar quatro ventiladores no gabinete do meu computador usando alguns opamps e resistores.

Eu não me importo de escrever meu próprio compilador se for necessário, mas isso torna as coisas muito mais fáceis se tal já estiver disponível. Além disso, obter o programa na EEPROM pode ser um pouco difícil ...

Você conhece algum bom livro, site ou outro recurso que me aponte para aprender como construir meu próprio computador de placa única? Qualquer ajuda é muito apreciada.

    

Answer 1

Eu não sei como isso é no tópico, mas vou responder de qualquer maneira.

Seu primeiro passo seria levar algum tempo para navegar pelos candidatos em potencial para cada componente e decidir quão baixo você quer ir. Você quer construir CPU a partir de componentes discretos ou usar CPU pré-montada ou obter um microcontrolador que teria todas as partes básicas em um pacote. O próximo passo seria obter e ler as folhas de dados de cada componente que você planeja usar. Normalmente, você poderá encontrar alguns exemplos de circuitos e informações sobre os tipos de bobinas ou capacitores que você precisa usar. As bobinas são usadas principalmente para filtrar os sinais CA enquanto os capacitores são freqüentemente usados para filtrar os sinais CC.

O próximo passo seria b para tentar obter algum tipo de programa de simulação de circuito. Vai tornar tudo muito mais fácil.

Depois disso, você precisa "configurar loja". Para obter dados para o chip, você precisará de um programador. As mais baratas podem ser feitas a partir de portas paralelas ou seriais, enquanto as mais caras usam USB e vêm com um bom programa que carregará dados para o chip. Aqui você não pode errar se obtiver o programador recomendado pelo fabricante do chip. Por exemplo este é recomendado para chips AVR. Você também precisará decidir se vai fazer uma placa de circuito impresso ou usar somente placas de proa. Se você estiver indo para o caminho PCB, você precisará de ferro de solda eletrônica e ferramentas relacionadas. Você também precisa decidir se vai encontrar alguém para fabricar PCB ou fazer um você mesmo. Há muitas maneiras de se fazer PCB, mas algumas delas envolvem o uso de ácidos strongs para que possam ser muito perigosas.

Você também precisará de um IDE para o chip que você decidir usar. Eu não posso te ajudar muito, você não sabe o que vai usar, mas os chips mais populares hoje têm um IDE que suporta pelo menos C.

Eu sei que tenho sido impreciso com essa resposta, mas não posso entrar em detalhes a menos que eu saiba o que você está realmente planejando fazer.

Além disso, considere acessar o link com essa pergunta. Parece que caberia lá melhor.

    

Answer 2

A motorola MC68HC05 parece se adequar às suas necessidades (mas há muito mais microcontroladores que se encaixam no que os AnderejaKo menciona)

A documentação para ele também inclui esquemas para uma placa de trabalho (mas você precisa desenhar e gravar sua própria placa de circuito e descobrir uma aplicação para os pinos de I / O no chip)

O único software que escrevi para ele, eu fiz usando a conversão manual de assembler para hexadecimal (os códigos operacionais são muito simples), existem ferramentas de desenvolvimento gratuitas para ele.

link

    

Answer 3

No manual do aluno para 'Art of Electronics' eles têm um conjunto de exercícios para construir um microcomputador muito simples. Entre o livro e o manual do aluno, você deve ter o suficiente para construir um computador muito simples.

link

    

Answer 4

Isso pode ser melhor servido redirecionando-o para link como AndrejaKo anotou já. Em particular, eu sugeriria dois Q & A existentes, " [qual é a diferença entre um microcontrolador e um microprocessador? " e " [g] começar com um microprocessador ".

O primeiro explica a diferença entre um microcontrolador e um microprocessador, que em termos gerais, lida com a complexidade do hardware ou o nível de integração (ou seja, quantos chips IC são necessários). Dependendo de seus objetivos e / ou horário & recursos financeiros (hardware tende a custar dinheiro), uma pequena unidade baseada em microcontrolador, como o sempre popular Arduino ou um de seus muitos clones - que estão disponíveis como kits ou já montados, podem ser os melhores, pois custam cerca de 25 € (US $ 30).

Mas se você preferir construir algo mais parecido com um computador pessoal amador por volta do final dos anos 70, início dos anos 80, então as sugestões na segunda pergunta (Começando ...) podem estar mais de acordo com o que você tinha em mente. Neste caso, um microprocessador como o Zilog Z80 pode ser um processador mais adequado para construir um computador de placa única (SBC), como eu acredito que seja o microprocessador mais comumente usado por entusiastas de computadores caseiros, eu suspeito que o MOS Technology agora famoso 6502 um segundo próximo. Há ainda um número de livros antigos disponíveis em segunda mão (em inglês e na Europa Ocidental) descrevendo a construção de um SBC usando um microprocessador como o Z80, o Intel 8080 ou o Intel 8051 / 8052. Eu discuti vários outros detalhes em minha resposta para a segunda pergunta. Essa abordagem normalmente espera que você tenha pelo menos alguma familiaridade mínima com componentes eletrônicos (ou um desejo de aprender / cometer erros), e compra & montagem de peças eletrônicas, já que não acredito que existam kits SBC completos ou prontos para uso SBC ainda disponíveis, além de colecionáveis no eBay.