ComboLite для «Вектора-06Ц»

Warning

Собирать rev4 пока не стоит: готовится ревизия 5. На rev4 найден баг, который не исправить прошивкой. Почти все хорошие игры для «Вектора» рисуют синхронно с лучом развертки, и на VGA у них артефакты вокруг спрайтов и мелькание; на телевизоре все чисто. Плата читает копию экрана в такт своему кадру VGA, а не лучу «Вектора», а буфера на целый кадр у rev4 нет: ПЛИС не может писать во внешнее ОЗУ. В rev5 вместо разъема IDE будет SD-карта (ПЛИС изображает тот же контроллер IDE), а освободившиеся выводы пойдут на адрес и запись ОЗУ под буфер кадра — тогда VGA на 60 Гц покажет то же, что телевизор.

ComboLite — плата расширения в разъем ВУ «Вектора-06Ц». На одной плате собраны два квазидиска, контроллер IDE, контроллер дисковода, звук AY и ВИ53, цветной выход VGA, USB-мышь и Wi-Fi. Логика живет в ПЛИС Lattice MachXO2, сеть — в модуле ESP32-S3. Все детали покупаются сегодня: нет ни PLCC-84, ни AY-3-8910, ни КР1818ВГ93.

Что умеет

функция	как сделано
два квазидиска по 256 КБ	регистры 10h и 11h, окна экрана и стековый режим по Баркарю. Две статики по 512 КБ на 55 нс, содержимое держит батарейка CR2032
винчестер IDE	порты 50h-5Fh, разъем на 40 контактов и питание +5 В для накопителя: CompactFlash или SD в переходнике, модуль DOM, винчестер 2,5"
дисковод	ядро, совместимое с КР1818ВГ93, порты 18h-1Ch, разъем на 34 контакта, два привода. Прямой шлейф или шлейф от ПК с перекруткой — по настройке
звук AY	ядро YM2149 в ПЛИС, порты 14h и 15h
звук ВИ53	ПЛИС слушает записи в таймер «Вектора» (08h-0Bh) и сама синтезирует его звук: провод с контакта 42 не нужен
цветной VGA	экран «Вектора» с бордюром, 256 цветов. Палитра, бордюр, режим 512 и прокрутка снимаются с шины, мультиколор работает. 720×900 при 60 Гц (монитор с матрицей 1440×900 берет его как свой режим) или 576p при 50 Гц. Видеовыход самого «Вектора» работает как прежде
USB-мышь	розетка USB-A, мышь по протоколу KTSerg на порту D4h, с колесом
Wi-Fi модем	порты 28h-2Dh в раскладке UART 16550, команды Hayes: telnet и TCP (BBS, IRC), Gopher, в том числе сайты на GitHub Pages через HTTPS, список BBS из Telnet BBS Guide
Wi-Fi	ESP32-S3 с внешней антенной: веб-интерфейс, винчестер как сетевой диск (NBD), образы дискет через браузер, снимок экрана «Вектора»
обновление по воздуху	и прошивка ESP, и прошивка ПЛИС заливаются по Wi-Fi, плату можно не доставать
кнопки СБР и ВВОД	плата нажимает их ключами: сама запускает «Вектор» при включении (антигудок не нужен) и по команде из веб-интерфейса
подставной загрузчик	«Вектор» со штатным ПЗУ грузится с квазидиска, винчестера или дискеты без замены ПЗУ

Непрошитая плата «Вектору» не мешает: подтяжки держат трансляторы закрытыми, пока ПЛИС не загрузится.

Документы

документ	для кого
Руководство пользователя (PDF)	подключение, веб-интерфейс, настройки, устройства, неисправности
Сборка платы (PDF)	монтаж по этапам с проверками, первая прошивка ESP и ПЛИС
Программы для «Вектора»	терминал, IRC, Gopher и настройки платы под МикроДОС
Модем	порты и команды Wi-Fi модема — для тех, кто пишет программы под него
Что проверено	результаты испытаний собранной платы в «Векторе»
Планы	что дорабатывается в прошивке
Плата	файлы KiCad и данные для производства
ПЛИС	исходники, проект Lattice Diamond, готовый образ
Прошивка ESP	исходники, сборка ESP-IDF

Как устроен VGA

Экран «Вектора» — 256×256 точек в четырех планах, 32 КБ. Хранить его копию в ПЛИС негде, поэтому кадр не хранится, а перечитывается. Когда процессор пишет в экранную память, та же запись ложится и в статику платы — это копия экрана. VGA-тракт читает ее строка за строкой по ходу развертки, в паузах между обращениями «Вектора» к памяти. В самой ПЛИС остается только кольцо на 32 строки.

ЦАП на выходе — три разряда на красный, три на зеленый и два на синий, как в байте палитры «Вектора» (BBGGGRRR), поэтому на VGA те же 256 цветов. Каждую запись в порты палитры и бордюра плата кладет в журнал вместе с местом в строке, с точностью до такта процессора. Каждая строка воспроизводится по своему журналу, поэтому мультиколор, в том числе со сменой палитры посреди строки, выглядит так же, как на телевизоре.

Кадр «Вектора» — 50 Гц. Режимы VGA:

• 60 Гц (по умолчанию) — 720×900, половина VESA 1440×900@60. Монитор с матрицей 1440×900 принимает его как свой режим: точка «Вектора» ложится на матрицу целым прямоугольником 2×3 (в режиме 256 — 4×3), без размытия, а картинка 512×256 занимает 1024×768, ровно 4:3. Каждый кадр VGA показывает целиком один кадр «Вектора»: палитра, бордюр и прокрутка из одного кадра, без шва; каждый шестой кадр VGA повторяет предыдущий;
• 50 Гц — развертка 576p (31,3 кГц, 625 строк), кадры один в один с «Вектором». Подходит мониторам и телевизорам, которые принимают 50 Гц.

На вывод 9 разъема VGA подано +5 В через предохранитель и диод: переходники VGA→HDMI часто питаются только от него.

Разъемы

	что	где
XS1	СНП34-90, в разъем ВУ «Вектора»	изнанка
XS2	IDE, 40 контактов	левый край
XS11	+5 В для привода IDE	рядом с XS2
XS10	дисковод, 34 контакта	верхний край
XS8	антенна Wi-Fi, RP-SMA	верхний край справа
XS7	VGA, DE-15	правый край
XS4	звук, гнездо 3,5 мм стерео	правый край
XS9	USB-A для мыши	правый край
TP10-TP24	JTAG ПЛИС и UART модуля	верхняя кромка

Характеристики

плата	159,25 × 60,75 мм, шесть слоев
ПЛИС	Lattice LCMXO2-7000HE-4TG144C: 6641 LUT4 из 6864 и все 26 блоков памяти. Ядро на 50 МГц, VGA на 40 МГц, дисковод на 16 МГц
память	2 × AS6C4008-55, 2 × 512 КБ: два квазидиска по 256 КБ и копия экрана
сеть	ESP32-S3-WROOM-1U, внешняя антенна
шина	уровни 5 В «Вектора» ↔ 3,3 В ПЛИС через пять SN74LVC16T245 и один SN74LVC8T245
питание	+5 В от «Вектора»; на плате 3,3 В двумя стабилизаторами (логика и модуль отдельно) и 1,2 В для ядра ПЛИС
деталей	171 позиция, пайка ручная; самое мелкое — TQFP-144 и TSSOP-48 с шагом 0,5 мм

Состав репозитория

каталог	что
hardware/	схема и плата KiCad, гербер, сверловка, BOM
fpga/	исходники ПЛИС на Verilog, выводы, проект Lattice Diamond, готовый образ combolite.jed
firmware/	прошивка ESP32-S3 на C, ESP-IDF
www/	веб-интерфейс, уезжает в прошивку ESP
tools/combo.py	утилита для управления платой из командной строки (Python 3, без зависимостей)
software/	программы для «Вектора» под МикроДОС: терминал, IRC, Gopher, настройки платы
doc/	документы

Лицензии

• Прошивки ПЛИС и ESP, веб-интерфейс, утилита — GNU GPL v3 (LICENSE).
• Плата — CERN-OHL-S v2 (hardware/LICENSE).
• Программы для «Вектора» в software/ — только исполняемые файлы, без исходников; свободно для некоммерческого использования.
• Чужой код в составе — под своими условиями, список в THIRD_PARTY.md.