sd2iec: commodore64 – wgrywanie programów z karty SD

Odtwarzanie programów z kaseciaka commodore64 ma swój smaczek:) Kupno kaset jest jednak coraz trudniejsze, magnetofon mało “przyjazny dla użytkownika” a same nośniki – nie są niezniszczalne. Dlatego wymyślono sd2iec. IEC to szeregowy port komunikacyjny commodore. Umożliwia on łączenie komputera z innymi urządzeniami, np. pamięciami masowymi. sd2iec udostępnia commodore64 zasoby nagrane na karcie sd przez port iec.

Sam sd2iec nie jest jakimś konkretnym urządzeniem. W sieci znajdziecie wiele różnych realizacji. Niektóre są bardziej chałupnicze – a inne to praktycznie gotowe produkty ze sklepowej półki. Ja swoje urządzenie skonstruowałem zgodnie z projektem Larswad na bazie Arduino Mega2560.

Podziękowania…

Projekt opublikowany przez Larswad na https://github.com/Larswad/sd2iec_mega2560 – pomysłu jego i kilku innych osób – którym to bardzo dziękuję:) Tekst oryginalnie ukazał się na moim blogu Elektronika Bez Spięcia (uczymy.edu.pl). W tekście wykorzystałem inne teksty, do których odsyłam Was po więcej szczegółów:

• Czytnik kart SD – Arduino Mega
• Commodore 64: emulator Vice
• Moja pierwsza drukarka 3D – DaVinci MiniMaker
• Windows Subsystem for Linux
•  

Szpej

Do realizacji sd2iec potrzebnych będzie kilka elementów:

• Komputer z linuks – do budowania kodu (możecie też próbować z Windows i Windows Subsystem for Linux albo z maszynami wirtualnymi),
• Arduino Mega2560,
• Moduł czytnika kart SD – z odpowiednią kartą (np. microSD),
• Wtyczka DIN 6 Pin – do znalezienia na portalu aukcyjnym lub sklepach elektronicznych,
• Kilka kabelków połączeniowych.

Dodatkowo pokusiłem się o sklejenie wszystkiego na płytce uniwersalnej, diodki stanu oraz obudowę wydrukowaną na drukarce 3D. Nie jest to konieczne do działania, ale efekt końcowy będzie bardziej spektakularny.

Podłączenie czytnika kart SD

Pracę rozpocząłem od podłączenia czytnika kart SD do Arduino. Obsługę modułu SD opisałem dokładniej w tekście Czytnik kart SD – Arduino Mega. Podłączcie moduł, użyjcie domyślnego przykładu ‘listfiles’ (ze zmianami dla portu CS). Upewnijcie się, czy Arduino poprawnie czyta kartę.

Rozkład pinów (UWAGA: może zależeć od modułu jaki użyjecie):

Port IEC

Żeby podłączyć się do portu IEC, konieczna jest wtyczka DIN o 6 pinach – z jednym umiejscowionym pośrodku. Nie jest ona już popularna, ale można ją jeszcze dostać w niektórych sklepach elektronicznych – albo na popularnym portalu aukcyjnym.

Do wtyczki dolutujcie kabelki. Wystarczy 5 – nie musicie lutować środkowego styku (nie jest używany).

Tutaj pracowałem nad urządzeniem prototypowym, stąd użyłem zakończeń z pinami:

Sam port IEC wygląda tak (pobrano z c-64 wiki):

UWAGA: tak wygląda port z tyłu commodore, nie wtyczka:)

Piny IEC i ich podłączenie do Mega:

Upewnijcie się, że dobrze podłączacie się do portu commodore. Najłatwiej zacząć od masy:

• wyłączcie commodore,
• wepnijcie wtyczkę z kabelkami do portu iec commodore,
• ustawcie multimetr na sprawdzanie przewodzenia,
• podepnijcie jedną sondę pod kabelek z IEC, który podejrzewacie, że jest masą,
• drugą sondą miernika dotknijcie do masy commodore – np. na przełączniku kanałów.

Jeżeli trafiliście na masę – miernik powinien zasygnalizować przewodzenie (np. zapiszczeć). W ten sposób upewnicie się, że prawidłowo podłączyliście masę.

Zauważcie: na IEC nie ma zasilania. Arduino musicie zasilić zewnętrznie lub np. z portu joystika.

Kompilacja

Wygląda na to, że samo urządzenie macie już gotowe. Czas stworzyć dla niego oprogramowanie. Całą pracę wykonał za nas Larswad. Wystarczy ściągnąć kod, skompilować go i wgrać na Arduino. Pliki źródłowe pobieramy z githuba i kompilujemy:

W rezultacie budowania kodu, uzyskacie plik ./obj-m2560-arduino_mega2560/sd2iec.hex. Trzeba go wypalić na Arduino.

Wypalanie kodu na Arduino

Po skompilowaniu kodu, w katalogu: ./sd2iec_mega2560 znajdziecie skrypt flash_arduino.sh. Upewnijcie się, że Wasze Arduino podłączone jest jako /dev/ttyACM0. Przed programowaniem upewnijcie się, że monitor portu szeregowego Arduino IDE jest wyłączony (tak na wypadek, gdybyście mieli Arduino IDE otwarte w tle:)).

Ustawcie prawa do wykonania i uruchomcie skrypt wypalający oprogramowanie sd2iec na Arduino:

Co bardzo praktyczne, skrypt nie zamazuje bootloadera Arduino. Uruchomcie monitor portu szeregowego (np. z pakietu Arduino IDE). Ustawcie szybkość transmisji na 57600. Na monitorze powinno pojawić się:

Karta SD

Przygotujcie kartę SD. Sformatujcie ją tak, żeby miała tylko jedną partycję fat32 (lub fat16). Na próbę proponuję wgrać program CBM File Browser. To darmowe narzędzie, które przyda się do uruchamiania programów z Waszej karty. Pobierzcie CBM, rozpakujcie. W katalogu ./programs znajdziecie plik “fb64”. Zapiszcie go na karcie SD. Dodajcie kilka programów np. zapisanych w formacie d64 (obrazy dyskietek c64). Przełóżcie kartę do czytnika podłączonego do Arduino. Włączcie commodore i zasilcie Wasz sd2iec (np. z ładowarki USB).

Uwaga: Kolejność włączania powinna być obojętna – przez port szeregowy nie płynie zasilanie. W każdym razie ja próbowałem różnych kombinacji – nic się nie stało. Na wszelki wypadek przypominam, że wszystko robicie na swoją odpowiedzialność:)

Teraz:

…pokaże katalog główny karty SD. Załadujcie i uruchomcie FB64:

Za pomocą klawiszy możecie wybrać obraz dysku (pliki o rozszerzeniu d64) lub plik wykonywalny (pliki prg). Klawisz Return “rozpakuje” obraz lub uruchomi wybrany program. Teraz pozostaje… czekać aż się załaduje:)

UWAGA:

Programy i obrazy dysków które je zawierają mogą być przedmiotem czyjejś własności intelektualnej/majątkowej. Pobieranie ich, kopiowanie czy odtwarzanie może naruszać prawa autorskie. Upewnijcie się co do legalności tego oprogramowania.

Własne programy

Co ciekawe, mogę nagrywać i odtwarzać własne programy. Przykładowo, znany Wam z tekstu o emulatorach, programik do generowania ciągu Fibonacciego (1, 1, 2, 3, 5, 8):

…możecie teraz nagrać swój program na kartę w sd2iec:

A potem go załadować i ponownie uruchomić:

Wersja “PRO”

Prototyp powstał jako Arduino Mega podłączone do commodore64 i modułu SD przewodami od płytki stykowej. Nie ma co ukrywać, że  w takiej formie był… powiedzmy mało przyjazny dla użytkownika:) Postanowiłem doprowadzić ten projekt do wersji bardziej ‘produkcyjnej’:) Zamiast przewodów stykowych podłączonych bezpośrednio do gniazd Arduino – zlutowałem płytkę. Zamiast elementów ‘latających’ swobodnie – obudowa wydrukowana na drukarce 3D.

Obudowa sd2iec składa się z 2 części:

• dolnej, która “trzyma” Arduino,
• górnej, w której znajduje się płytka czytnika oraz diody.

Całość zaprojektowałem z pomocą SketchUp (https://app.sketchup.com/app). Oba wyeksportowane STL załączyłem do artykułu.

Uwaga: załączone modele to poprawione prototypy – ale nie miałem jeszcze okazji ich wydrukować (wyszedł mi filament:)). Mogą zawierać błędy.

Płytka

Arduino Mega jest na tyle przyjemne, że wszystkie gniazda rozłożone są na rastrze 2.54mm. Dzięki temu nie trzeba kupować dedykowanej płytki prototypowej. Nada się praktycznie każda uniwersalna. Dodatkowo, do zlutowania płytki użyłem kilku gold-pinów, terminale (te mniejsze zielone, na rastrze 2.54mm), kynar i przewody. Przyda się też pistolet na gorący klej do zabezpieczenia kabelków.

Nowy kabel

Rozkład żył i ich podłączenie do wtyczki iec i portów Arduino znajdziecie powyżej. Dodatkowo żyły włożyłem do koszulki termokurczliwej. Kabel jest rozsądnie dłuższy od tego z prototypu – tak, żeby można było bez problemów podłączyć do commodore.

Diody LED

W stosunku doprototypu dodałem 2 diody sygnalizujące zajętość (busy) i błędy urządzenia (dirty). Kod zawiera już funkcje do sterowania nimi, ale domyślnie są wyłączone. W pliku sd2iec_mega2560/src/avr/arch-config.h znajdźcie sekcję:

Poniżej odszukajcie funkcje:

Czytając kod:

• dirty – PB7 -> pin D13
• dioda busy: PH3 -> pin D6

Kod dla diody busy jest zakomentowany (nieaktywny), można to łatwo naprawić:

Teraz przebudujcie oprogramowanie i wypalcie na Arduino.

Same diody podłączyłem już na kabelkach stykowych:

• od portu d6 do katody diody (krótsza nóżka)
• od anody diody(dłuższa nóżka) do rezystora i dalej do zasilania +5v Arduino
• od portu d13 do katody drugiej diody
• od anody drugiej diody do rezystora i dalej do zasilania +5v Arduino

Czyli: dłuższe nóżki diod (anody) idą na zasilanie Arduino – krótsze na porty odpowiedzialne za sterowanie diodami. Między portem i katodą  lub anodą i zasilaniem musicie szeregowo włączyć rezystor ograniczający prąd na diodzie – np. 360Ω.

Galeria

Podsumowanie

Najważniejsze pytanie: czy to działa? Odpowiedź brzmi… przeważnie:)  Generalnie nie zauważyłem problemów z komunikacją. Commodore za każdym razem poprawnie odczytywał zawartość karty sd. Niezależnie czy był to fat32 czy fat16 – nie było problemów z listowaniem zawartości czy otwieraniem obrazów dysków. Testowałem głównie z kartami 8GB.

Nie zdarzył mi się dotychczas błąd związany z samym ładowaniem programów. Pomimo tego, niektóre się nie uruchamiały. Jedne z nich rozbijały się przy samym starcie. Inne – dochodziły do intro, a potem zamrażały system – lub wracały do interpretera basica.

Na szczęście większość startowało bez problemów. Co więcej – wydaje się, że jest to raczej sprawa konkretnego obrazu niż samego urządzenia sd2iec. Być może jest kwestia loaderów – sprawa do wyjaśnienia.

Mimo kilku ślepych uliczek, całość udało się złożyć bez większych problemów i służy dzielnie:)

Jeszcze raz przypominam o prawach autorskich. W sieci jest mnóstwo oprogramowania, które ich nie narusza.

Źródła

• Oryginalny projekt Larswad
• Instrukcja obsługi innego sd2iec
• SketchUp

Pliki załączone do artykułu:

• sd2iec_02.stl
• sd2iec_bottom_02.stl