PROYECTO

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Artículo elaborado por HARDCOM

Contenido

Introducción

¿Qué es el +3e pro?

¿De donde surgió la idea?

Capitulo 1. Solución a la floppy 3 ½”

Capitulo 2. Interface de disco duro y CD-ROM

Capitulo 3. Conecta un monitor VGA o AMSTRAD

Capitulo 4. Audio como un PC

Capitulo 5. Teclado PS/2

Capitulo 6. Speccy Mouse

Acople para mouse serie o PS/2

Capitulo 7. 16 Mb RAM

Nuevo mapa de memoria

Capitulo 8. Interface 2 puertos serie

Capitulo 9. Super joysticks SINCLAIR

Capitulo 10. Puerto de impresora

Capitulo 11. Pon un turbo swith en el spectrum

Capitulo 12. Fuente de alimentación AT

Capitulo 13. 3 colores por UDG

Capitulo 14. Reglas para el diseño de la pcb y montaje final.

Introducción

¿Qué es el +3e pro?

El +3e pro es una expansión definitiva para el spectrum +3e de Garry Lancaster. Por eso del pro de siguiente, proyecto como es y profesional una vez culminado.

Entrando en detalles es dar un paso definitivo para aquellos que siempre hemos empezado en este mundo de la informática con nuestro querido spectrum y aun lo usamos como recuerdo de nuestra juventud o diversión de sus juegos que nos descargamos de la red.

¿De donde surgió la idea?

Bueno, como os imaginareis, principalmente de la pagina del +3e, montajes de la red, así como míos propios que decidí unirlos en un solo circuito, creando una expansión profesional para el spectrum +3 y +2 A con Interface de floppy.

NOTA de atención a Garry Lancaster

Todos los montajes funcionan correctamente excepto 16Mb RAM, interface 2 puertos serie y el comando de color (3 colores por UDG), que se describen en este proyecto, los cuales necesitan el software que debe incorporarse en la ROM del +3e con interface de 16 bit.

Por este motivo todo aquel que le interese dicho proyecto, nos gustaría que os pusierais en contacto con Garry: plus3e@zxplus3e.plus.com

Enviándole la siguiente imagen y comunicándole la existencia del +3e pro:

Este proyecto es para todos los spectrumaniacos y no para obtener algun beneficio lucrativo. Todos formamos parte de él, por lo que el que pueda aportar algo, como el listado en ensambler de los montajes pendientes para incluir en la ROM, os lo agradecería que lo enviaseis a Garry Lancaster para facilitar y acelerar la culminación de éste.

Muchas Gracias a todos.

Capitulo 1.

Solución a la floppy 3 ½”

Seguro que muchos de vosotros ya habréis conectado una floppy de 3 ½” al spectrum +3 por su conector secundario y también os habréis preguntado si habría una forma de quitar ese tenuoso conmutador para seleccionar una o dos caras, pues bien lo que se va hacer es conectar la floppy sin tener que cortar ningún tipo de cables ni conmutador, la floppy se conmutara automáticamente dependiendo del diskette insertado en esta. Y así despreocuparnos si es un diskette de 720k o 1.44 Mb.

Lo primero que vamos a hacer es desmontar la floppy con mucho cuidado y observaremos el circuito impreso. Como vemos hay unos swith que conmutan cada vez que insertamos el diskette los cuales cada uno tienen una función determinada.

Como se puede observar en la figura se describe el tipo de swith en la floppy que nos podemos encontrar y sus comunes indicando su tensión o masa, los cuales hay que tenerlos muy en cuenta.

Por precaución os recomiendo que testéis vuestra floppy con un polímero y sin conectar (suelta) de la siguiente manera:

1º dibuja la floppy con los swith

2º comprueba las tensiones que le llegan a cada swith con el polímero en la clavija de alimentación y los pines de estos (recuerda que los 2 pines centrales de alimentación son masa, +12V no se usa, siempre es masa o +5V).

3º introduce un diskette 1.44 Mb en la floppy y verifica la conmutación de estos (guiate de la figura anterior)

4º repite el paso 3º con un diskette de 720K (sino tienes, usa uno de 1.44 Mb tapando con celo el orifico derecho).

Una vez que ya lo tenemos testeada nos dispondremos a realizar unos cortes y uniones con dos hilos como en este ejemplo:

Con esto conseguimos la señal READY y selección 1 o 2 caras. Con lo cual la floppy trabajará cuando hay un diskette insertado en ella, solucionando un problema que surgía al usar el dichoso conmutador.

Para que conmute automáticamente necesitamos un circuito el cual al detectar la señal de selección nos activa un cabezal o dos de la floppy, cumpliendo si el común es masa o +5V:

Como podéis observar en la figura se han colocado unos jumpers para seleccionar la señal normal o invertida, si nuestra señal es masa la dejaremos pasar, si por lo contrario es +5V la invertiremos, debido a que el spectrum trabaja con masa.

Hay que tener presente el esquema del test que hemos realizado a la floppy con lo cual dependiendo la tensión común de cada swith o si este es normalmente abierto o cerrado, de cada señal del pin 4 o 34. Con esto y la tabla de la figura sabréis configurar los jumpers para vuestra floppy.

Capitulo 2.

Interface doble ide.

Este montaje os será conocido, debido a que es el que se usa en el +3e, con la única diferencia que sea insertado un led de indicación de escritura lectura con el disco duro, el conector secundario se le ha dejado para el CD-ROM y se ha implantado un conector de expansión para que el que posea un +2 A pueda conectar una interface de floppy (la podéis encontrar adjunto a este documento como interface floppy drive +3B) como podéis observar dicho conector no tiene dibujado todas las conexiones, pero lo doy por hecho de que es así:

Para su mejor visionado de las imágenes en la carpeta imágenes adjunto a este documento disponéis de ellas.

La unidad de CD-ROM debe tener el botón de play y eject para su funcionamiento con nuestro montaje.

Capitulo 3.

Conecta un monitor VGA o AMSTRAD a tu spectrum

Con nuestro spectrum +2 A o +3 es muy sencillo conectar un monitor AMSTRAD sólo hay que conectar bien su configuración, aunque he añadido el nivel de brillo del cual se prenscindia.

Sin embargo en el caso del monitor VGA es diferente debido a que este trabaja con sincronismos verticales y horizontales no como el AMSTRAD que trabaja con sincronismo compuesto. Nada mas sencillo que colocar un separador de sincronismos:

A continuación se describe el patillaje del conector VGA:

Capitulo 4.

Audio como un PC

Cuantas veces hemos echado en falta un buen sonido estéreo y nos hemos tenido que conformar con el mono impuesto por SINCLAIR. Pues Bien, eso se acabo y ahora podremos oir nuestros juegos, partituras etc. Con un buen sonido y todo sin cambiar de chip.

Pero no solo he colocado un sonido estéreo, si no que gracias a los multiplesores que sobran del circuito integrado 4053 utilizado con la floppy, podremos utilizar el sonido de un CD (la primera multitarea del spectrum, jugar y escuchar tu CD preferido).

Pero no acaba aquí sino que también para todos aquellos que os gusta componer y mezclar, se ha colocado un preamplificador de micrófono pasivo para que grabéis vuestra voz, etc.

En el conector CD IN conectar con un cable de audio para CD-ROM hasta este. Para comprobar su correcto funcionamiento, insertar un CD de audio y pulsar en la tecla PLAY del CD-ROM se dejará de oir el sonido del spectrum y sólo se escuchara el CD.

El CD-ROM queda pendiente de uso por el bus de datos del IDE 2, por lo tanto no se podrá oir MP3.

Capitulo 5.

Teclado PS/ 2

Este montaje lo saque de la pagina de los trastos de Droy al cual le doy mi felicitación por conseguir un dispositivo nada fácil de acoplar a nuestro querido spectrum, lo podéis leer en su totalidad en el archivo imar3_sch_pdf_d.zip adjunto a este documento y el software para programar el PIC en imar3_he_v2.zip

Capitulo 6.

Mouse speccy

Os presento otro de mis montajes que hice en mis años de estudiante y aficionado al spectrum. Se trata de un ratón conectado al Interface Kempston modificado para admitir mas de un disparo.

Lo que hay que hacer es conseguir un ratón serie o PS/2 estropeado, abrimos este y desoldamos el chip y el cable de este. Después soldamos los hilos del nuevo cable de nueve hilos como se indica en la figura:

Como se puede observar lo que hacemos es que el ratón se comporte como un joystick Kempston.

En la siguiente figura podréis ver como queda el Interface:

Muchos programas se pueden usar con Kempston como el art studio, juegos con flecha y dianas, que son más cómodos de usar con este y como no, el emulador de ratón descrito por MICROHOBBY Nº 209.

Acople Mouse serie PS/2

Para aquellos que quieran usar un ratón serie o PS/2 deberán de construir este acople, el software de la PIC lo podéis encontrar adjunto a este documento mouse.hex, este se conecta al Speccy Mouse:

Capitulo 7.

16 Mb RAM para el spectrum

La idea es como sigue:

En uno de los modos de memoria del spectrum, se pagina cualquiera de las 8 paginas en el rango 4000-FFFF, para ello se escribe un numero en un determinado puerto.

En este nunca se escribe dos valores seguidos (no tiene sentido hacer dos paginaciones diferentes de memoria sin nada en medio).

Aun en el caso de hacerlo, el resultado (a parte de varios T menos) seria el mismo que solo escribir el segundo.

Nos aprovechamos de esto, y el circuito monitorizado cuando se realizan dos escrituras en este puerto seguidas y si esto sucede, el primer valor se utiliza para hiperpaginación de 256 bloques de 128K (32Mb), y el segundo para la pagina dentro de ese bloque de 128K.

Si no se produce la segunda escritura, el primer valor se considera pagina del bloque actual.

De esta manera se consigue total compatibilidad con todos los programas para 128K.

El único inconveniente es que no se puede producir una hiperpaginación cuando el código se esta ejecutando el 4000-FFFF.

Por lo que se reduce la cantidad de memoria a 16Mb (que será el máximo) e implantar un cerrojo que impidiese posteriores hiperpaginaciones. Para evitar posibles problemas de compatibilidad.

En el caso de un PC la memoria se basa en un bus de 32 bits
, como el simm de 30 contactos es de 8 bit cada uno, se necesitan cuatro de estos para obtener 4 Mb de RAM.

Sin embargo en el spectrum nuestro bus es de 8 bit, por lo que aprovechamos al máximo cada modulo de memoria por lo que usando la misma cantidad que en un PC obtenemos cuatro veces más, un total de 16Mb RAM.

Para la compresión de este circuito os describo los circuitos implicados en la siguientes figuras:

Pin	Name	Description
1	VCC	+5 VDC
2	/CAS	Column Address Strobe
3	DQ0	Data 0
4	A0	Address 0
5	A1	Address 1
6	DQ1	Data 1
7	A2	Address 2
8	A3	Address 3
9	GND	Ground
10	DQ2	Data 2
11	A4	Address 4
12	A5	Address 5
13	DQ3	Data 3
14	A6	Address 6
15	A7	Address 7
16	DQ4	Data 4
17	A8	Address 8
18	A9	Address 9
19	A10	Address 10
20	DQ5	Data 5
21	/WE	Write Enable
22	GND	Ground
23	DQ6	Data 6
24	A11	Address 11
25	DQ7	Data 7
26	QP	Data Parity Out
27	/RAS	Row Address Strobe
28	/CASP	Something Parity ????
29	DP	Data Parity In
30	VCC	+5 VDC

IC6 IC7 74670

4x4-bit 3-state dual-port register file.

    +---+--+---+

 D2 |1  +--+ 16| VCC

 D3 |2       15| D1

 D4 |3       14| WA0

RA1 |4   74  13| WA1

RA0 |5  670  12| /WR

 Q4 |6       11| /RD

 Q3 |7       10| Q1

GND |8        9| Q2

    +----------+

IC5 IC8 IC9 IC10 74157

4-of-8 noninverting decoder/demultiplexer.

    +---+--+---+

  S |1  +--+ 16| VCC

1A0 |2       15| /EN

1A1 |3       14| 4A0

 1Y |4   74  13| 4A1

2A0 |5  157  12| 4Y

2A1 |6       11| 3A0

 2Y |7       10| 3A1

GND |8        9| 3Y

    +----------+

IC11

Con lo que aprovechamos mejor los 128K internos del spectrum, asi quedaría el nuevo mapa de memoria:

Por lo que podemos definir un nuevo mapa de memoria en el spectrum, ampliando de este modo la memoria de video, obteniendo dos modos de video: el primero como el actual +3 (255 x 175 puntos de pantalla) y el segundo con el doble tamaño de pantalla (510 x 350 puntos).

Capitulo 8.

Interface 2 puertos serie.

El circuito de a continuación lo he sacado de la pagina de Z80 FOREVER, en la cual se describe perfectamente. Entrando un poco en detalles se observa que en la primera figura se encuentra los circuitos de control compuesto por un Z80 SIO (serial entrada salida) y un Z80 CTC (contador temporizador), los cuales recomiendo que se han de la clase C de 10Mhz por lo que abordaremos en el capitulo 11. El segundo bloque son los conectores con su patillaje correspondiente (como los puertos COM del PC):

Capitulo 9.

Super joystick SINCLAIR.

Este otro montaje es mi primer experiencia con el spectrum, debido a la gran dificultad que me suponía jugar con un joystick y las teclas adicionales en un gran parte de juegos.

El funcionamiento es sencillo, lo único que hay que hacer es incluir una dirección mas (común) para incluir 5 disparos más. Como todos sabemos un joystick sinclair, lo que hace es emular el teclado usando las filas de los dígitos, por lo que yo he incluido las dos filas inferiores de letras para expandir este:

Lo que haremos es soldar los diodos como se indica en la figura con los diodos de la placa del spectrum mediante un hilo hasta los conectores de la expansión. Continuación os describo como construir un joystick o modificar uno para crear nuestro super joystick:

Tambien podreis crear un adaptador para poder conectar dos joystick por puerto, pudiendo jugar con cuatro joystick SINCLAIR, por ejemplo para el juego championship sprint, etc.

Capitulo 10.

Puerto de impresora.

Este es uno de los montajes más simple descrito aquí, no es más que conectar un impresora al spectrum. Aunque muchos ya lo habréis hecho construyendo un cable especial para esta, pero no se trata de esto, sino de conectar una impresora con un cable de PC paralelo, para lo que en la expansión colocamos el conector hembra de 25 pines, y no tener que molestarnos en hacer un cable, con la posibilidad de confundirnos en alguna conexión:

Capitulo 11.

Pon un turbo swhith en tu spectrum.

En esta ocasión os presento la forma de acelerar nuestro querido spectrum, mejor dicho de ampliar nuestro microprocesador.

Nada más sencillo que adquirir un Z80 C de 10Mhz, sustituir por el Z80 A de nuestro spectrum +3 y desoldar la pata de la resistencia R45 (pin 6 Z80) levantamos la resistencia con lo que quedará en posición vertical, soldar un hilo en la pata suelta y lo llevamos a un extremo de un conmutador.

Después soldaremos un hilo en el pin 1 del circuito integrado SED 9420 y su otro extremo lo llevaremos al CI 7473 de la expansión, el cual nos divide la frecuencia por dos obteniendo 8Mhz por el pin 12 de este con lo que se unirá con el otro extremo del conmutador.

En el pin central del conmutador lo llevaremos al orificio de la resistencia R45 que había quedado libre.

Por ultimo sacaremos el IC 15 del spectrum y levantaremos con sumo cuidado el pin 5 de este y le soldaremos un hilo que lo uniremos con el centro del conmutador como se muestra en la figura:

Volveremos a colocar el IC 15 en su zocalo.

Con lo que podremos seleccionar entre los 3,58Mhz del spectrum o 8Mhz con lo que aceleramos notablemente, reduciendo el tiempo de escritura lectura de la floppy, disco duro etc. Sin tener que modificar ninguna instrucción de la ROM.

Este montaje es compatible totalmente debido a que respetamos las frecuencias tanto de la GATE ARRAY como de la floppy.

Capitulo 12.

Fuente de alimentación AT.

Debido a la gran cantidad de circuitos que compone esta expansión, así como el consumo de la floppy y el disco duro, lo que vamos a hacer es sustituir nuestra fuente del spectrum por una AT de un PC. Debido a que son más estables, trae interruptor y todos los conectores necesarios para las unidades.

Como se muestra en la figura de continuación el conector de AT se soldara en la placa de expansión y esta alimentara a la placa del spectrum por el conector de expansión y no por el de la alimentación que quedará inutilizado:

Como se puede observar en la figura se ha incluido unos fusibles de protección para evitar algún disgusto en el futuro.

Recomiendo que este se conecte con una regleta de protección con diferenciales contra picos de corriente.

Capitulo 13.

3 colores por UDG.

¿Quién no ha echado de menos alguna vez algo más de color en el spectrum?, ¿Cuantas veces nos habrán matado por no ver bien los disparos del oponente?, pues bien aquí explico como añadir un nuevo comando de color, que lo he denominado SHADOW como su nombre indica eso es lo que hace una sombra del UDG (como la mascara, pero no sobresale de este) que se le atribuyen los colores del spectrum como muestra la figura:

Este insignificante ojo nos sirve de referencia para que os hagáis una idea de lo que hablo. Pero esto no acaba aquí, si no que el UDG lo hacemos con rejilla podemos obtener hasta 64 colores.

Para todos aquellos que hacéis juegos o programas para el spectrum como en el caso W.O.S con ZX SONIC, espero que contéis con este comando que dará más vida a los programas, y un buen consejo:

Para dar color a nuestro personaje la mascara del sprite debe ser de un bit o más de grosor opaca de color negro, para evitar que se mezclen los colores como en el juego NORTE y SUR.

También se pueden usar unos trucos como en las tortugas ninja que el color del fondo esta hecho con PAPER y unas finas líneas marcan los ladrillos etc. Con INK.

Espero que sirva para mejorar lo presente.

Capitulo 14.

Montaje final y realización de la placa pcb.

Llegado a este punto, entendiendo todos los conceptos y montajes que engloban esta expansión. Marcamos los puntos a seguir para realizar el circuito impreso:

1º debido a la complejidad y realización practica de un circuito de doble cara, seria mejor realizar esta en una sola cara con puentes en la cara de componentes y cables de unión por la de soldaduras, siendo más sencilla de realizar por la mayoría de usuarios y no de unos pocos expertos en la materia.

2º el circuito se deberá de testear antes de soldar nada, para verificar que las pistas no estén unidas.

3º al estañar tener cuidado de no unir pistas.

4º montar primero las resistencias y puentes, seguido de los condensadores y transistores con precaución de su polaridad. Por ultimo los zócalos de los circuitos integrados y conectores, así como los cables de unión pertinentes.

En la figura de continuación, se puede observar la distribución teórica de los componentes, aunque podría cambiar algo:

Como se puede ver los conectores de color verde estan estañados a la placa base para tener mas firmeza, teniendo cuidado para que coincidan con los del spectrum +3 en el caso del +2A, el conector de la floppy no se monta y con una cinta de hilos se conecta a la placa del interface +3B floppy conectado en la expansión, como ya se describio en el aparatado de la floppy.

Por ultimo una vez que encajemos las placas (spectrum + expansión) sellaremos con silicona ambas placas para asegurar su fijación. Después lo montaremos en una caja AT de PC, conectaremos los cables de los dispositivos en su correspondiente conectores de la caja AT.

De esta forma trabajamos con todos los cables creados para los PC en nuestro spectrum.

Solo nos queda crear las dos únicas chapas de dispositivo por crear, el VGA siguiendo las indicaciones del patillaje de este, descrito en el capitulo del monitor y sonido con tres conectores hembra jack estéreo.

Espero ver pronto el diseño de la pcb y culminación del proyecto al 100%, así como comentarios de todos los que ayais experimentado mis montajes e ideas. Y por que no, dar una idea de un nuevo proyecto para los programadores, un S.O como el WINDOWS o LINUX con OPEN OFFICE basandose en el +3e pro.