K&P SFD-800

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Sharp MZシリーズで最も必要とされるアクセサリーの一つが、由緒あるフロッピーディスクコントローラーです。Sharp MZ時代には主にコストの問題から使用する人が少なく、比較的入手困難です。

Sharpは自社製コントローラーをリリースしていましたが、多くのサポート回路が必要なMB8866 ICをベースにしたものが多かったです。いくつかのサードパーティーも独自の設計を開発し、その中にKersten & Partners GmbH(K&P)という(現在は存在しない)会社の設計がありました。よりシンプルでありながら機能は同等の設計で、Sharp が外付け回路として基板上に配置しなければならなかった多くの回路を内蔵した新しいWestern Digital フロッピーディスクコントローラーIC、WD1773を使用していました。

彼らのSFD-800ボードは、オリジナルカードが付属したMZ-80Bを購入したときに出会いました。MZ-800も持っていて、問題なく両方のマシンでカードを交換して使用できました。 Sharp MZマシンのコレクションが増えると、すべてのマシン用フロッピーディスクコントローラーが必要になり、入手が困難だったためSFD-800ボードの複製を作ることにしました。

このページでは複製した回路図、GALロジック(WinCUPL)、PCB、部品費用情報を説明します。

回路図

回路図はもともとK&P SFD800マニュアルに掲載されており、主にスキャン画像の質が悪いため解読に苦労しました。この回路図はKiCADで取り込み、以下に示します。

回路図

GAL

K&Pが使用したオリジナルのデバイスはPAL(保護ヒューズが設定された一回書き込みプログラマブルロジックデバイス)でした。PALは12入力、8出力のシンプルなデバイスなので、プローブによってロジックを解読することは簡単でしょう。設計自体は実際にはかなりシンプルで、RFSおよびTZFSモニターのフロッピーディスクに関する広範な経験を活かし、知識をもとにロジックを一から書くことにしました。

WinCUPLを使用してコードをコンパイルし、検証のために元のK&P SFD800ボードでGALをテストしました。以下のコードをご覧ください。アドレスのデコードとセレクトラインの生成のみを行っているシンプルな内容です。

Name     SFD800 ;
 PartNo   PAL12L6 ;
Date     20/05/2021 ;
Revision 01 ;
Designer Philip Smart ;
Company  engineers@work ;
Assembly SFD800 ;
Location  ;
Device   g16v8a;

/* *************** 入力ピン *********************/
PIN  1   = A0                        ; /* アドレスバス A0                  */
PIN  2   = A1                        ; /*             A1                  */
PIN  3   = A2                        ; /*             A2                  */
PIN  4   = A3                        ; /*             A3                  */
PIN  6   = A4                        ; /*             A4                  */
PIN  7   = A5                        ; /*             A5                  */
PIN  8   = A6                        ; /*             A6                  */
PIN  9   = A7                        ; /*             A7                  */
PIN 19   = IORQn                     ; /* Z80 IORQ アクティブロー          */
PIN 11   = WRn                       ; /* Z80 WR アクティブロー            */
PIN 12   = RDn                       ; /* Z80 RD アクティブロー            */
PIN  5   = RESET                     ; /* システムリセット アクティブハイ    */

/* *************** 出力ピン *********************/
PIN 13   = BUSn                      ; /* バス方向、ロー=Z80へ読み込み、ハイ=FD ICへ書き込み */
PIN 18   = FDCn                      ; /* WD1773チップセレクト アクティブロー I/O - アドレス 0xD8..0xDB */
PIN 14   = DRIVEn                    ; /* ディスクドライブセレクト アクティブロー - アドレス 0xDC */
PIN 17   = DDENn                     ; /* ドライブ密度セレクト アクティブロー - アドレス 0xDE */
PIN 15   = RESn                      ; /* ペリフェラルリセット アクティブロー */
PIN 16   = SIDEn                     ; /* ディスクヘッドセレクト アクティブロー - アドレス 0xDD */

/* デコーダー方程式 */
FIELD ADDR = [A7..A0];
WD1773SEL  = !IORQn & ADDR:[D8..DB];
SIDESEL    = !IORQn & !WRn & ADDR:[DD..DD];
DRIVESEL   = !IORQn & !WRn & ADDR:[DC..DC];
DDENSEL    = !IORQn & !WRn & ADDR:[DE..DE];
BUSREAD    = !IORQn & !RDn & ADDR:[D8..DE];

/* 方程式に基づいて出力ピンを割り当て */
BUSn       = !BUSREAD;
RESn       = !RESET;
FDCn       = !WD1773SEL;
SIDEn      = !SIDESEL;
DRIVEn     = !DRIVESEL;
DDENn      = !DDENSEL;

PCB

PCBはKiCADを使用しており、手書き図面だったオリジナルとは異なります。KiCADを使用することで、より現代的なルーティング技術と銅充填が活用できます。

回路図 回路図

PCB上面 PCB底面

ドキュメント

K&P SFD800マニュアル

上記リンクからオリジナルのK&Pユーザーマニュアル(ドイツ語)をダウンロードできます。翻訳するには、スマートフォンのGoogle翻訳アプリのリアルタイムカメラ翻訳を使用し、言語をドイツ語→<お使いの言語>に設定することをお勧めします。

価格

以下の表はPCB製作費用の概算です。部品は10/50/100個単位で購入しなければならないことが多く、製作枚数によって按分が必要なため、価格は完全に正確ではありません。表全体を見るにはスクロールしてください。

リファレンス数量単価価格VAT合計LibPartフットプリントデータシートソース
C1, C2, C3, C5, C6, C7, C8100nF7£0.05£0.32£0.06£0.38Device:C_SmallCapacitor_THT:C_Disc_D5.0mm_W2.5mm_P2.50mm~https://uk.rs-online.com/web/p/mlccs-multilayer-ceramic-capacitors/1816538/
C44.7uF 50V1£0.06£0.06£0.01£0.07Device:CP_SmallCapacitor_THT:C_Disc_D5.0mm_W2.5mm_P2.50mm~https://uk.rs-online.com/web/p/aluminium-capacitors/1766355/
C915pF1£0.11£0.11£0.02£0.13Device:C_SmallCapacitor_THT:C_Disc_D5.0mm_W2.5mm_P2.50mm~https://uk.rs-online.com/web/p/mlccs-multilayer-ceramic-capacitors/1940566/
C103.3nF1£0.11£0.11£0.02£0.13Device:C_SmallCapacitor_THT:C_Disc_D5.0mm_W2.5mm_P2.50mm~https://uk.rs-online.com/web/p/mlccs-multilayer-ceramic-capacitors/1940605/
J1MZ-800 Bus1£0.00£0.00 £0.00SFD800:Ext_Bus_MZ800Connector_PCBEdge:BUS_MZ800https://en.wikipedia.org/wiki/Industry_Standard_Architecture 
J2FDC-341£6.13£6.13 £6.13Connector_Generic:Conn_02x17_Odd_EvenConnector_IDC:IDC-Header_2x17_P2.54mm_Horizontal_Lock~https://uk.rs-online.com/web/p/idc-connectors/1625768/
R1, R2560R2£0.02£0.05£0.01£0.06Device:R_SmallResistor_THT:R_Axial_DIN0204_L3.6mm_D1.6mm_P5.08mm_Horizontal~https://uk.rs-online.com/web/p/through-hole-fixed-resistors/7078209/
RN1330R1£0.15£0.15£0.03£0.17Device:R_Network05Resistor_THT:R_Array_SIP6http://www.vishay.com/docs/31509/csc.pdfhttps://uk.rs-online.com/web/p/resistor-networks-resistor-arrays/5223523/
U174LS061£0.53£0.53 £0.5374xx:74LS06Package_DIP:DIP-14_W7.62mmhttp://www.ti.com/lit/gpn/sn74LS06https://www.ebay.co.uk/itm/164768071881
U274LS041£0.60£0.60 £0.6074xx:74LS04Package_DIP:DIP-14_W7.62mmhttp://www.ti.com/lit/gpn/sn74LS04https://www.ebay.co.uk/itm/271156206149
U3PAL12L61£1.29£1.29 £1.29SFD800:PAL12L6Package_DIP:DIP-20_W7.62mm https://www.ebay.co.uk/itm/274791322822
U474LS141£0.30£0.30 £0.3074xx:74LS14Package_DIP:DIP-14_W7.62mmhttp://www.ti.com/lit/gpn/sn74LS14https://www.ebay.co.uk/itm/310597511398
U5, U674LS742£1.49£2.98 £2.9874xx:74LS74Package_DIP:DIP-14_W7.62mm74xx/74hc_hct74.pdfhttps://www.ebay.co.uk/itm/261370707740
U7, U874LS2422£0.60£1.20 £1.2074xx:74LS242Package_DIP:DIP-14_W7.62mmhttp://www.ti.com/lit/gpn/sn74LS242https://www.ebay.co.uk/itm/310597509060
U9WD17731£6.29£6.29 £6.29MZ80-80CLR:WD1773Package_DIP:DIP-28_W15.24mmhttps://amaus.net/static/S100/western%20digital/datasheet/Western%20Digital%20FD1771%20Specification%20197710.pdfhttps://www.ebay.co.uk/itm/273156696548
U1074LS1751£0.88£0.88 £0.8874xx:74LS175Package_DIP:DIP-16_W7.62mmhttp://www.ti.com/lit/gpn/sn74LS175https://www.ebay.co.uk/itm/261370708352
U1174LS1451£0.61£0.61 £0.6174xx:74LS145Package_DIP:DIP-16_W7.62mmhttp://www.ti.com/lit/gpn/sn74LS145https://www.ebay.co.uk/itm/233948995720
Y116MHz1£0.26£0.26£0.05£0.31Device:Crystal_SmallCrystal:Crystal_HC18-U_Horizontal~https://uk.rs-online.com/web/p/crystal-units/6720299/
ソケット 128ピン1£0.35£0.35£0.07£0.4228ピンソケット  https://uk.rs-online.com/web/p/dil-sockets/6742454
ソケット 220ピン1£0.24£0.24£0.05£0.2820ピンソケット  https://uk.rs-online.com/web/p/dil-sockets/6742444
PCB 1£4.93£4.93 £4.93    
           
合計     £27.68   

ファイル

すべてのプロジェクトファイルはGiteaでご覧ください。


クレジット

オリジナルの設計とボードは、ドイツのアーヘンにあるKersten & Partners GmbH(1985年著作権)のもので、同社は現在は廃業しています。最後に判明している住所に複製の許可を求めて連絡を試みましたが、返答は得られませんでした。

新しいボードは電気的にオリジナルと同等ですが、部品の配置(2つのICを入れ替え)、PCBレイアウト、オリジナルのPAL12L6に代わるGAL16V8の使用のみが異なります。GALロジック方程式はWD1773 FDCインターフェースの知識に基づいてゼロから書かれています。

ライセンス

このデザイン(ハードウェアおよびソフトウェア)はGNU Public Licence v3のもとでライセンスされています。

GNU Public License v3

このプロジェクトでGPL v3とマークされたソースファイルおよびバイナリファイルはフリーソフトウェアです。フリーソフトウェア財団が発行するGNU一般公衆ライセンスのバージョン3、またはそれ以降のバージョンの条件のもとで、再配布および改変することができます。

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