Langzeitprojekt: CPC bzw. KC compact als Kit-Computer

Der Titel sagt es eigentlich: Mich beschäftigt seit einiger Zeit die Idee, einen CPC mit halbwegs verfügbaren Komponenten komplett neu zu bauen.

Natürlich geht da der Blick direkt auch in Richtung KC compact, weil die DDR-Ingenieure sich bei ihrem CPC-Nachbau elegant auf Standardkomponenten beschränkt hatten.

Mir schwebt in etwa diese Vorgehensweise vor:

• Aufbau einer Tastatur mit kompatibler Matrix auf einer zu entwerfenden Platine mit Schaltern und Tastenkappen von der Stange und idealerweise Dioden für n-Key-Rollover
• Inbetriebnahme mit einem Raspberry Pi und Emulator für das erste Erfolgserlebnis
• Aufbau eines Gehäuses aus evtl. farbig lasiertem Sperrholz, ggf. auch aus Acryl. Das eckige Design des CPC6128 dürfte sich halbwegs gut imitieren lassen.
• Entwurf eines Systemboards mit Z80, SRAM, EPROM, CRTC, CIO, PIO, AY-3-8910, GALs, Logikchips usw.

Manches davon, z.B. die Tastatur, könnte man sicher auch so bauen, dass es als Ersatzteil für echte CPCs taugt.

Was haltet ihr grundsätzlich von der Idee?

Bei der Tastatur tendiere ich zu Tastenkappen mit XDA-Profil für das britische Apple-Layout. Eine gewisse Verfügbarkeit sehe ich dabei als gegeben an.

Damit käme man dem CPC-Layout mit etwas Umsortieren recht nahe. Man müsste dann die Firmware etwas anpassen, damit wieder alle Sonderzeichen richtig sind.

Preislich wird man bei der Tastatur bei ca. 50€ landen. Sie wäre aber auch deutlich hochwertiger als alles, was jemals im CPC verbaut wurde.

Insgesamt lohnt sich so ein Projekt preislich natürlich allenfalls dann, wenn man bei gebrauchten CPCs die Instandhaltungskosten mit einbezieht.

Verglichen mit einem gebrauchten KC compact sollte man aber günstiger wegkommen.

Ein Stück weit ist natürlich der Weg das Ziel.

Der Reihe nach:

Zitat von ThoralfAsmussen

Wegen Tastatur - guck doch mal nach dem Tastaurprojekt von 2ee für den Juniorcomputer. Das Teil hat zwar primär einen ASCII Tastatur Anschluß, aber da es relativ flexibel gemacht ist und sowieso mal noch ein weiterer "Batch" geplatn war, ist es ja evtl. möglich da auch jedes beliebige Matrix Design auszugeben. Sogar das vom CPC.

Da sehe ich dann den Sinn nicht so ganz. Das einzige maßgefertigte Teil wäre bei meinem Ansatz die Tastaturplatine.

Zitat von eto

Ein Klon wäre für mich dann interessant, wenn er mindestens eines der folgenden Problemfelder adressiert:

1) Komponenten ohne massenverfügbaren Ersatz: Gate Array, Tastatur, evtl. Floppy - Lösung Open Source oder langfristig verfügbar - bitte nichts, was man in 3 Jahren dann auch nicht mehr auftreiben kann.

2) Onboard-features, die man ansonsten nachrüsten muss: Rom, Ram, Massenspeicher, Netzwerk, Scan Converter (VGA/HDMI), Erweiterungsslots, Maus, USB

3) neue Features, die es noch gar nicht gibt: integrierte Grafikkarte oder ein Super Gate Array oder ein High Speed Mode - oder alles zusammen, sowas wie PiStorm für den Amiga - braucht halt neben der Hardware viel Aufwand in die Software.

1) Die Tastatur würde auf Cherry-MX-artigen Schaltern und gewöhnlichen Tastenkappen basieren.

Nach Möglichkeit würde ich welche mit XDA-Profil nehmen, weil das für alle Tastenreihen gleich ist und man die Tasten dadurch beliebig umsortieren kann.

Wie weiter oben erwähnt käme man mit Tastenkappen für eine ISO-Tastatur mit britischem Apple-Layout recht nah an den CPC6128 dran.

2) Definitiv SRAM, weil das die Sache eher einfacher als schwieriger macht. Der darf dann auch größer sein. Aktuell noch produzierte Floppy-Controller sind multi-IO-Chips, die auch IDE, Seriell und Parallel können. Das schreit eigentlich nach einem CF-Karten-Slot. Das Videosignal kann auch digital mit Takt verfügbar gemacht werden, aber einen HDMI-Wandler würde ich nicht mit aufs Board tun.

3) Mit dem KC-compact-Design könnte man trivial 64 Farben realisieren. Ansonsten wäre ich da erst einmal zurückhaltend. Wer es schneller haben will, kann auch gleich den Pi rein tun.

Zitat von MicrotronicHamburg

Ich finde es sinnvoller, die alte Hardware am Laufen zu halten. Und Projekte wie Gate Array Replica. Neues CPC-Mainboard / Nachdruck wenn es das Original noch tut? What for?

Einzelne Teile, wie z.B. die Tastatur, sollten sich auch dafür eignen. Ansonsten geht es ja gerade darum, etwas neu zu bauen. Ich würde das allerdings ganz gerne an die Ästhetik der Originalgeräte anlehnen.

Apropos Tastatur:
Kann jemand für mich herausfinden, ob die Tasten beim CPC 6128 im Rastermaß 19 mm oder 19,05 mm (d.h. 3/4") verbaut sind?
Die Gesamtmaße des Tastaturträgers und die Breite der Ränder auf allen vier Seiten wären ebenso interessant, damit die neue Tastatur später auch in einen echten CPC passen würde.

Fotos würden natürlich auch nicht stören.

Die Tastenkappen sind mittlerweile da:

Man sieht, dass sowohl die ANSI- als auch die ISO-Enter-Taste im Layout ihren Platz finden und die Belegung einiger Tasten eben die moderne ist.

Durch die doppelt-breite Backspace-Taste ist „del“ nach unten gewichen und die Tastatur kriegt auch durch die schmaleren Control-, Leer- und Enter-Tasten insgesamt zwei Tasten mehr.

Wenn man für den rechten Teil die F-Tasten nimmt, bleibt quasi der komplette Nummernblock für andere Bastelprojekte übrig.

Bei dem Unterschied zwischen 19- und 19,05mm-Raster habe ich nachgerechnet und festgestellt, dass das auf der linken und rechten Seite der Tastatur nur jeweils 0,425mm Unterschied ausmacht. Die sind mir dann einfach mal egal.

In der Zwischenzeit habe ich mir ein Originalgerät beschafft und kann jetzt ergänzen, dass das Tastaturraster 19,05mm (= 3/4") ist.
Angesichts des britischen Ursprungs und der Entstehungszeit hätte man vielleicht direkt davon ausgehen können.

Jetzt habe ich zwar das Original, aber zumindest die Tastatur werde ich trotzdem bauen. Schließlich liegen die Taster, Tastenkappen und Dioden schon in der Schublade.

Zitat von MicrotronicHamburg

Dioden vermurksen das Keyboard-Scanning nur

Könntest du das präzisieren?

Wenn ich nämlich schon einmal eine Tastatur selber baue, hätte ich schon ganz gerne echtes n-Key-Rollover und nicht bloß Deghosting in der Firmware.

Langfristig ist das auch immer noch für einen verbesserten Nachbau bestimmt, soll aber idealerweise nebenbei die CPC-Community mit einem Ersatzteil bereichern.

Zitat von MicrotronicHamburg

Und was machst Du damit dann? Kann man in der Firmware denn was anfangen mit gleichzeitig gedrückten Tasten? Ist ja alles sehr spannend...

Der springende Punkt ist, dass die Firmware dafür regelmäßig nicht benutzt und stattdessen händisch der Zustand der gesamten Tastenmatrix weggespeichert wird, um dann z.B. in einer Spieleengine mit Mehrspielermodus damit zu arbeiten.

Von daher bleibt die Frage, ob die Dioden gegen Keyboard-Clash irgendeinen echten technischen Nachteil bringen. Die Mehrkosten sind beim Selbstbau nämlich irrelevant.

Zitat von MicrotronicHamburg

Zitat von Benedikt

Von daher bleibt die Frage, ob die Dioden gegen Keyboard-Clash irgendeinen echten technischen Nachteil bringen. Die Mehrkosten sind beim Selbstbau nämlich irrelevant.

Ja, i.d.R. Spannungsabfall (typischerweise so um die 0.7 bis 1.4 V). Ob das dem AY 3-8912 egal ist, muss man sehen... der ist oftmals recht zickig im CPC.

Das Problem ist daher eher - bringen die irgendeinen technischen Vorteil? Klar, wenn man die Software selber schreibt... wenn man das will, bitte. Wäre es mir nicht wert, aber jeder hat ja andere Prioritäten. Da nagel ich mir lieber ne Frikadelle an's Knie, da hab' ich mehr von

Da der Joystick-Port in der Tastaturmatrix hängt, könnte man eigentlich daran den Diodentyp unkompliziert testen – und die Frikadelle einer sinnvolleren Verwendung zuführen.

Zum Stichwort Joystick-Port: Die beiden zusätzlichen Tasten der Nachbautastatur könnte man gut als „Fire 2“ und „Fire 3“ verdrahten, weil man die beiden Tasten an einem normalen Atari-Joystick nicht hat.

Die Überlegungen zum Nachbau des Rechners sind inzwischen ebenfalls etwas weiter fortgeschritten.

Vorsicht! Textwand im Anflug!

Die Basis wäre nun der KC compact, zu dem die neue Maschine zu 100% kompatibel sein soll. Alle nötigen Komponenten lassen sich noch beschaffen. FPGAs bleiben draußen, weil man sonst gleich den fertigen MEGA65 kaufen könnte.

Darüber hinaus soll die Funktionalität (abwärtskompatibel) über das hinausgehen, was man am CPC/KCc mit normalen Erweiterungen erreichen kann. Dies rechtfertigt den Neuaufbau.

Grundausstattung eines hypothetischen „KCC plus“, der noch weitgehend einem CPC6128 oder KCc im Vollausbau entspricht

• Kein PAL-Encoder und auch kein HF-Modulator – wir brauchen Platz
• 128KiB SRAM
• Interner FDC
• R-2R-DAC „Digiblaster“ integriert
• AY-3-8910 statt AY-3-8912
• 8-Bit-Datenpfad der KCc-Pixelerzeugung komplett genutzt → 256 Palettenindizes
• Paletten-RAM durch beschaffbaren 8KiB-SRAM ersetzt
• Zeilenzähler, der eine eigene Palette pro Bildzeile ermöglicht
• Palettenvariantenauswahl per AY-3-8910

Die 128KiB und der FDC machen die Kiste weitgehend CPC6128-Kompatibel, den „Digiblaster“ gibt es als fertiges Widerstandsnetzwerk und die Erweiterung von 27 auf 256 Farben kostet auch quasi nichts.

Der Zeilenzähler für Paletten pro Bildzeile bietet sich an, wenn man eh keinen kleineren Paletten-RAM als 8KiB beschaffen kann.

Zeilenzähler und erweiterte Palette lassen sich über die zusätzlichen Pins des AY-3-8910, nämlich Port B, abwärtskompatibel an- und abschalten.

Hängt man die übrigen sechs Ausgänge vom AY-3-8910 per 74LS244-Latch mit Widerständen an den 3x2-Bit-RGB-DAC, kriegt man 64 Varianten einer 256-Farb-Palette, die im unteren Quadranten ungefähr die 64 EGA-Farben hat und in den oberen drei Quadranten Varianten der EGA-Palette mit abgedunkelten, aufgehellten oder kontrastreduzierten Farben. Damit kommen wir sehr preiswert in die Größenordnung der Farbanzahl der Plus-Geräte von Amstrad.

Eine erweiterte Variante dieses „KCC plus“ könnte aber – immer noch abwärtskompatibel – sogar so aussehen

• Zweiter RAM-Chip für insgesamt 256KiB, evtl. Austausch durch 512-KiB-Chips für 1MiB, davon 572KiB Dobbertin-kompatibel
• Zweiter AY-3-8910 zur Verdopplung der Polyphonie und für weitere Steuerleitungen
• Dopplung der Pixel-Schieberegister und optionale Aufteilung der Datenpfade der beiden RAM-Chips zur Verdopplung der Bittiefe
• Latch neben dem zweiten Satz Schieberegister für Attributmodi, z.B. hochauflösender Pseudotextmodus mit 16 Vorder- und 16 Hintergrundfarben
• Latch im Datenpfad des zweiten RAM-Chips zur EGA-artigen Beschleunigung von Bit-Blitting um Faktor 2 (in den neuen Modi)
• Serielle Schnittstelle auf der Hauptplatine bestückt
• IDE8255 für IDE/CompactFlash auf der Hauptplatine bestückt
• Zweiter Joystick-Port (trivial)
• Evtl. optionale Taktdopplung für den FDC – für HD-Disketten
• Evtl. optionale Taktdopplung für den Z80 mit Wait States für IO

Der Grundgedanke ist, dass die Maschine nur Komponenten benutzen soll, die man im Zeitraum von ca. 1990 (= letzte KCc und CPC6128) bis 1994 (= letzte C64) „von der Stange“ gekriegt hätte.

Was haltet ihr insgesamt von diesen (noch) theoretischen Überlegungen?

Zitat von Enrico

Sollte er ja von Hause sein, wegen dem Floppy-Rucksack, wo FDC, 64k-RAM und ein EPORM drinstecken.

Ja. Gemeint ist hier jedoch die Integration im Grundgerät.

Zitat von Enrico

Was ist dieses IDE8255?

IDE über 8255 PPI?

Ich kenne nur das GIDE.

Ja. Laut CPC-Wiki handelt es sich um ein sehr flottes IDE-Interface, das aus einem PPI und zwei Logikchips besteht, von denen einer der Adressdecoder ist.

Meine Überlegungen zu Form und Anschlüssen des oben herbeifantasierten „KCC plus“ sind übrigens die folgenden:

• Hauptplatine, die prinzipiell in deutsche CPC6128-Gehäuse passt – aber mit etwas anderen, KCc- bzw. (CPC-)plus-artigen Anschlüssen, siehe unten
• Ersetzen der Centronics-Buchse für den Drucker durch eine DB25-Buchse (plus, KCc) sowie eine Modularbuchse für einen Lichtgriffel (plus)
• Ersetzen der Centronics-Buchse für das externe Diskettenlaufwerk durch eine SCART-Buchse (KCc)
• Ersetzen des einen Poti-Rädchens durch zwei Poti-Stifte, nämlich für PSGs und Digiblaster getrennt
• PC-kompatible FDD- und HDD-Anschlüsse auf der Hauptplatine, FDD-Anschluss ggf. abgewinkelt auf der rechten Seite bestückbar
• CPC6128-artiges Sperrholzgehäuse aus dem Lasercutter, aber ohne integriertes Diskettenlaufwerk
• Diskettenlaufwerk kann im passenden separaten Gehäuse rechts an das Grundgerät geschoben werden

Die Centronics-Buchse für das externe Diskettenlaufwerk würde ich dem SCART-Anschluss opfern, weil Amstrad das Pinout ohnehin so verkorkst hatte, dass die Buchse bei deutschen CPC6128 und den späteren 6128plus nicht kompatibel war. Zudem wäre sie beim angestrebten geteilten Aufbau redundant.

Mann könnte die ganze Geschichte dann „Kit Colour Computer – KCC plus“ nennen, weil es erstens ein Kit und zweitens irgendwo zwischen CPC (= Colour Personal Computer) und KCc wäre.

So. Damit habe ich dann aber wirklich quasi alles niedergeschrieben, was mir gerade zu dem Thema durch den Kopf schwirrt.

P.S.:

Jedenfalls beinahe. Ich habe hier auch noch einen Zettel auf dem Schreibtisch liegen, auf dem skizziert ist, wie man mit einem einzelnen 74LS74 Dual-D-Flipflop-Chip aus den /MOTE- und /INDEX-Signalen eines Diskettenlaufwerks das /READY-Signal gebastelt kriegt, das bei PC-Laufwerken fehlt.

Zitat von Enrico

PC-kompatible Floppy wäre ein Rückschritt, das kann nur 2 Floppies, Shugart passt besser.

Lichtgriffel geht nur, wer noch eine Röhre hat.

Bloß sind PC-Laufwerke wesentlich leichter zu beschaffen und am CPC laufen normalerweise auch maximal zwei Diskettenlaufwerke.

Die Buchse für den Lichtgriffel wäre in erster Linie da, weil neben der DB25-Buchse ohnehin Platz dafür ist. Außerdem kann man auch die dort herausgeführten 5V-, Masse- und „Fire“-Leitungen sicher noch anderweitig gebrauchen, wenn man keinen passenden Röhrenbildschirm mehr da hat.

Zitat von eto

Ich würde statt 128K gleich 512K Ausbau machen. Mehr als 512K bringen nicht wirklich was und weniger kostet praktisch genauso viel bzw. braucht auch nicht wesentlich weniger Logik.

Das Pinout ist auch quasi das gleiche. Ich würde jedoch gleich mit der Zwei-Chip-Lösung mit 1MiB SRAM planen, weil man mit einem einzelnen SRAM-Chip die doppelte Farbtiefe nicht gut hinkriegen würde und weil auch klassische CPCs mit klassischer RAM-Erweiterung schon 576KiB haben konnten.

Andererseits sollte meiner Meinung nach die Möglichkeit einer Teilbestückung für eine Basiskonfiguration mit 128KiB und bloß den normalen CPC-Grafikmodi mit eingeplant bleiben, weil manche potenzielle Nachbauer evtl. „nur“ einen einfachen CPC/KCc für existierende Software bauen wollen.

Zitat von eto

Wie machst du das mit dem GateArray? Nimmst du die KC Compact Schaltung und erweiterst sie oder wird das eine FPGA Nachbildung mit erweitertem Funktionsumfang?

Ersteres.

Wenn man bedenkt, dass aktuelle FPGAs zumeist 1,8V, 3,3V oder beides haben wollen und man in einem 5V-Gerät für alles Pegelwandler braucht, würde man dadurch auch gar nicht so viele Komponenten einsparen.

Jetzt geht die Tastaturplatine in dieser Form in die Fertigung:

Sie ist so konzipiert, dass sie direkt auch als Teil der Abschirmung fungiert.

Das (wahrscheinlich finale) Tastaturlayout ist dann dieses hier:

Solche Tastaturlayouts kann man übrigens sehr komfortabel mit dem Editor auf http://www.keyboard-layout-editor.com/#/ erstellen, der auch im Quelltext verfügbar ist. Als JSON exportiert kann man es dann in ein KiCad-Plugin füttern, das einem das manuelle Anordnen der Taster abnimmt. Letztere müssen jedoch im Schaltplan passend nummeriert sein.