電子少年 た~さまの自叙伝・第5回 ~ついに動いた!自分設計のワンボードマイコン~

久しぶりの登場となりましたが、私・た~さまの電子工作人間へ至るお話しシリーズの続きです。
きっかけはファミコンだったのですが、常に『ナゼ』が気になってしまい、次々とハマっていってしまったのです。

ファミコン → ファミリーベーシック → パソコン(シャープX1) → パソコンの心臓部・Z80マイクロプロセッサ

https://…/2010/02/23/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第1回 ~小学生高学年の出会い~
https://…/2010/09/11/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第2回 ~一つ知れば十の疑問~
https://…/2010/09/14/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第3回 ~私にでもできるのでは(?)(?)~
https://…/2010/10/19/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第4回 ~趣味はマイクロプロセッサ!(?)~

そして、何とか自分の手で『マイクロプロセッサ』をコントロールしてみたい・・・・


全ての原動力となったこの気持ち。後はいろいろ本を読んだり実験したり。そして回路を考えたら、実際に作ってみることにしました。

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・ルーズリーフの紙っぺらに手書きで仕上げた回路図 (註:上の写真のアドレスデコーダの文字の場所違うじゃん。もっと上!)

部品を配置して、それらを配線していく・・・・。片面配線では不可能と思われるので、サンハヤト製の感光両面基板のガラスエポキシのサイズで自作で作れる限界の最大サイズは『33KR(100mm×150mm)』だろう。
だからこのサイズに納めよう。目標が決まれば、ひたすら基板の設計です。

[参考]感光基板の作成手順

https://…/2008/03/01/ プリント基板製作の手順

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・なんとな~く部品を配置して、鉛筆で配線してみる・・・・

今みたいにPCなんて使えませんから、全てノートに紙とえんぴつ&消しゴムでカットアンドトライを続けていきます。ある程度形になれば、今度は透明フィルムにアートワークを作成していきます。それも、今みたいにプリンタで印刷!ではなく、レタリングシートをカッターで切り取り、少しずつ貼り付けていくという気の遠くなる作業で・・・・

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・レタリングシート(の袋だけ) ・実寸で部品配置だけして、再度配線できるかチェック

どうしてもICとICのピン間に1本の配線をするぐらいの密度で設計していかないとダメで、かなり根気の要る作業ですし、CADみたいに後から修正が利かないので、一発勝負! どうしてもバス配線等は余裕を持ってスペースを取ってしまい、小さくなりません!


仕方なく、初代はプリント板2枚に分けて実装することとなりました。

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・だいぶ部品間にデッドスペースが出来てしまいました

予想通り、だいぶデッドスペースが出来てしまいましたが、もう修正が利かないので、このままGo!

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・フィルムが完成しました(写真はこの次に作る世代のフィルム。初代のフィルムが残っていないので参考用です。)

プリント板を製作する元となる、アートワークフィルムが完成しました。両面基板なので、実はもう一枚作成していますが・・・・


本当に気の遠くなる作業。ココからは、プリント板製作作業。
ここも、アマチュアの悲しいところ。露光時間が足りなかったり、現像時間が長すぎてパターンが消えてしまったり・・・・
とにかくいろいろと苦労をしながらプリント板を作るのです。仕方がありません。正解は自分で体得して見つけるしかないのですから・・・・


そして、ようやく完成した1枚目のプリント板。さすがに苦労の塊なので、今も記念に残してありました。

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・一応Z80プロセッサボード・・・・しょぼいけど。

最初は回路が正しいのかすら分らないので、バスバッファICとかは搭載せず、そして高価なRAMも搭載せず、ROMのみソケットに刺して想定どおり動くか実験します。
この当時、オシロスコープなんて持っていませんでしたから、テスターで当たるしかない!


それでも分らないので、簡単なデバック回路を組んで試す・・・・。高価な機材がないのでそれしかないのですから・・・・

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・バスの状態をみるプリント板 ・7セグメント表示器

結局いろいろとミスが見つかり、裏面はまぁひどいことに。

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・デバックの跡

そしてようやく、Z80マイクロプロセッサは、私のいうことを聞いて動き始めてくれたのです!


感動なのです! 私のソフトで、私の回路で、それぞれのチップが言うことを聞いて動いてくれるのです!


感動! とにかく感動です。
テレビゲームのエンディングの感動とか比べ物になりません!
技術書を読めば書いてあることを、一つ一つ組み合わせて形にしてみる。理論的に分っていても、実際にやってみて体得する・・・・。


その結果、ただ知っているのではなく、より深く理解することができるのです。


ここまで来れば、後は早かった・・・・。フィルムを可能な限り微修正して再作成。2枚組みになってしまいましたが、完成形はこちらです。

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・Ver.2 完成! ・2段重ねになってしまいました

こうして、何時の間にか体得したデジタル回路、とにかく実験して理解することの繰り返しだったのですが、このときに得た問題解決までの手法は、今の仕事にも生き続けています。


問題にぶつかっても、手を変え品を変え、冷静に証拠を一つずつ集めて、それらを推理して一つの線に繋げていく・・・・
諦めたら終わりです。


まだまだ、つづく。

 このシリーズの日記で登場する出来事はすべて事実なのですが、時系列の検証がいい加減です。その辺りは目をつぶってお楽しみくださいませ。
https://…/2011/01/05/ 電子少年 た~さまの自叙伝・第6回 ~高校での友人~