В предыдущей главе я описал железную часть моего контроллера SD карты для ПЭВМ «Микроша». А эта глава вышла программно-философской. Кому интересно — добро пожаловать!

Запись ПЗУ

Как я писал в предыдущей части, у меня старенький программатор ПЗУ под LPT. Связываться с эмуляцией LPT мне не хотелось, кроме того пришлось бы разбираться как работает программатор, как он управляется, все его команды и временные задержки.

Тогда я позвонил своему брату, который является сотрудником коммунальных служб и работает. Я попросил его заехать ко мне на работу и забрать там мой первый ноутбук IBM ThinkPad 760ed. И на следующий день бук был у меня.


Однако прошивать я еще был не готов. Мне нужно было поменять все адреса с 6xxx на Fxxx, где xxx — 12 бит адреса прошивки. Это было нужно из-за архитектуры процессора КР580ВМ80А, его система команд не предполагает переноса кода из одной области памяти в другую, что вызывает некоторые трудности.
Кстати, из-за этого у меня ушло много времени на общую правку прошивки, поскольку в результате низкоуровневой оптимизации кода, между подпрограммами стали образовываться «дырки». Размер этих не используемых участков порой доходил до 10 байт, и такое расточительство я себе позволить не мог. Приходилось сдвигать стыки и убеждаться, что код «не съехал» по вызовам и переходам.

В конечном итоге, я собрал минимально жизнеспособную прошивку. Это еще сырой вариант, который может нормально загружать положенный код в доп.ОЗУ и передавать управление. Сырость же прошивки заключается в том, что пока я не придумал хорошей оптимизации и удобного устройства того функционала, который я называю «мосты». Этот функционал нужен для полного использования всей дополнительной ОЗУ. Но я запутался в работе со стеком наловил много глюков и решил оставить проблему на потом, а пока использовать только 4 кБ новой ОЗУ, для начала должно хватить. А после можно будет дописать этот функционал, когда уже станет видно какие требования нужны для Операционной Системы. И еще, помимо места оставленного под «мосты», у меня оказалось около 600 байт свободного пространства.

Все свободное место я заполнил байтами 0xFF, это позволит в дальнейшем «дошить» в ПЗУ новые блоки не стирая всю память ультрафиолетовым излучением. Дело в том, что эти «EPROMы» устроены так, что прошивка заключается в изменении 1 в бите на 0. Таким образом 0xFF можно превратить в любой код. Кроме того, после пары ключевых переходов «JMP» я оставил по 3 кода 0xFF. Это позволит превратить сами коды «JMP» в 0x00 (NOP) и переход будет отменен, но поставить другой переход после него, сделав его из этих трех 0xFF.

Далее мне потребовалось питание 12 в. Сначала я хотел подключиться к БП Микроши, но потом увидел скрутку посредине кабеля питания ThinkPad`а. Помню как появилась эта скрутка, этот бук запитывался от автомобиля, для чиптюнинга всяких «Январей» и «Бошей», когда появились первые инжекторные «зубилы».
Раскрутив скрутку, я примотал туда кабель с разъемом «DJK-11b» и на программаторе весело зажегся красный светодиод.

После включения ноутбука я увидел следующее:

При этом раз в секунду раздавалось «дззззз-КЛАЦ!!!».
Да! Это означало, что HDD в ноутбуке не работает. Печалился я 10-15 минут, а потом понял, что еще не все потеряно, и что на этом «ThinkPad`е» имеется CD-ROM. Порывшись в барахле, я нашел 3 болванки DVD, но мне то нужно CD!

Тогда я снова позвонил брату и попросил купить а Ашане 3 болванки «CD-R». Описывать здесь создание CD диска с MS-DOS 6.22, полагаю смысла нет, добавлю только, что помимо MS-DOS я поместил на болванку программу для шитья «PGM02101» (она как раз под дос), саму прошивку в виде файла «ROM_V1.BIN» и «Norton Commander» версии 5.0.

Итак, дубль два. После включения бука, засовываю болванку в CD-ROM, и нажимаю «F1». На CD-ROM зажигается желтый светодиод и я слышу «ква-ква-ква-ква-пык!», потом пауза и снова «ква-ква-ква-ква-пык!». Так происходит раз двадцать, а потом появляется загадочная надпись:


Скорее всего это означает, что и «сидюк» тоже загнулся.

Далее выхода не было, кроме как разбирать привод CD-ROM. В нем оказалось куча пыли и еще непонятного мне черного порошка, откуда он там взялся, мне было неясно, тем более, что с момента последнего использования этого бука прошло не менее пяти лет и все это время он лежал на полке, в целлофане. Тогда я решил, что это «тангриз», и смело вычистил его из привода. Кроме того немного смазал литолом направляющие головки, и протер линзу ватной «ушной» палочкой со спиртом.

Это помогло, привод помигал, поквакал и я увидел на экране приглашение DOS. УРА!
«Norton» так и не запустился, возникала ошибка «Disk error reading (or writing) drive A:». Я подумал, что он что-то записывает для своих целей, а на CD-ROM записать не удавалось. Ну и черт с ним, я теперь вообще понять не могу, зачем он мне был нужен.
В общем «DIR», а потом «pgm02101.exe» и вот уже на экране долгожданная программа PGM02 предлагает выбрать LPT порт. Выбираем LPT 1 (0x378).

Для прошивки К573РФ5 требуется дополнительный источник питания +25в. Блок с таким напряжением мне посчастливилось найти. У меня есть принтер HP Deskjet 2050a, вот он и питается от БП с напряжением 30в. Благо, что у меня был мультиметр и удалось легко выяснить полярность на разъеме.

После процесса прошивки выяснилось, что прошивка не проходит. То есть процесс заканчивается, но в микросхеме ПЗУ по-прежнему читается 0xFF по всем адресам. Метод тыка мультиметром в панельку показал, что отсутствует напряжение программирования на выводе PGM. Оказалось, в программаторе «полетел» транзистор VT17 (КТ815Г), и мне пришлось его поменять.

Прошилось! И прочиталось правильно!

Неожиданный отказ ноги

Когда микросхема ПЗУ встала в контроллер, мне захотелось проверить ее читаемость. Я хотел использовать Системный Монитор и вывести область 0xF000-0xF7FF на экран с помощью директивы «D». Я нажал «DF0»… При нажатии «0» ничего не происходило, клавиша не работала.
Тогда я набрал «DEFFF,F7FF» и после нажатия «ВК» увидел на экране желаемое. Но для запуска загрузки с SD карты требовалось ввести «GF000» и нажать «ВК».

Сначала я думал, что дело в контактах, но как оказалось не работает еще ряд клавиш. Это были клавиши «8»,«пробел»,«Ю»,«Х»,«П»,«Ь» и стрелка вверх.
Открыв схему я увидел, что это первый вертикальный столбец клавиш. За этот столбец отвечал вывод PB0 микросхемы D39 (КР580ВВ55). Кстати в схеме для развязки столбцов указаны диоды, а по факту установлены резисторы номиналом 300 Ом.


Что это? Халтура производителя?
При ремонте заменю эти резисторы на диоды. Но как мне опробовать контроллер?

Новая надежда

Пришлось снова разворачивать ThinkPad и программатор с блоками питания. По адресам 0xF7CE — 0xF7D0 я «дошил» коды 0xC3, 0x00, 0xF0; что означает JMP F000.

Теперь запуск возможен не только командой «GF000», но и «GF7CE», где не учавствуют нерабочие клавиши. После запуска все удалось, и вместо OS загрузилась программка, которая вывела «MIKROSHA OS» на экран.

Ремонт сейчас я проводить не могу, но в Микроше микросхем КР580ВВ55 две штуки, и вторая практически не используется. Есть идея поменять их местами, а потом уже заменить неисправную. Поэтому я в третий раз позвонил брату, и попросил привезти мне оловоотсос, флюс «ЛТИ-120», припой и… еще одну Микрошу.

Да-да, Микроша у меня не одна, и та, которую он привез является чуть ли не музейным образцом «в масле». Дело все в том, что когда мой отец покупал мне Микрошу, то его попросили купить еще одну, и он купил. Но что-то пошло не так, и человек по какой-то причине отказался брать.
Так она и пролежала 30 лет.


Кстати на этой второй Микроше тоже вместо диодов стоят резисторы, и поскольку обе машинки из одной партии, то полагаю, что во всей партии такое.



Надо будет аккуратно и в этой поменять резисторы на диоды.
А пока я ей попользуюсь для того, чтобы закончить этот проект. Да, есть еще и третья Микроша, но о ней я расскажу как-нибудь в другой раз. Скажу только, что она сильно изуродована одним моим одноклассником «в те времена» и я ее потихоньку восстанавливаю, но она будет не аутентичной, а наоборот модифицирована до сверхвозможностей, и уже с применением микроконтроллеров и CPLD. Это будет другой проект.

Листинги и коды

Здесь приведен полный код прошивки в формате HEX (2048 байт). Чтобы получить бинарник, можно воспользоваться утилитой HEX2BIN.

Здесь листинг, из него удалены пустые места для удобства.

Подпрограммы отправки байта и чтения байта находятся по адресам 0xF600 и 0xF66C соответственно, они написаны в развернутом виде без циклов, это дает высокую скорость работы программы.

Еще раз упомяну, что это сырая, первая версия, которая будет заметно меняться и дополняться. Но уже сейчас акустическая загрузка через директиву «I» мне не требуется.

Устройство загрузки

Как уже говорилось, в загрузочном секторе по адресу 0x1BB находится сигнатура «MicrOS», а после нее 4 байта с адресом программы OS. БСВВ загружает 7 секторов по 512 байт в область 0xE000 — 0xEDFF и передает управление на адрес 0xE000. Загрузка осуществляется в нулевую страницу. Остальные страницы уже заполнит OS, если надо (и когда я налажу «мосты»). Для правильности «Установки» OS на SD карту, нужно после форматирования записать файл с OS. Потом найти номер первого сектора этого файла и прописать в загрузочный сектор сигнатуру и адрес. Адрес нужно указывать в секторах (а не в байтах). Порядок байтов Big-endian, то есть младший байт последний (со старшим адресом).

Кстати, этот процесс установки OS я собираюсь автоматизировать, возможно даже средствами Микроши, тогда будет еще подпрограмма в БСВВ.

Что дальше?

Сейчас бы следовало начать писать OS, но перед этим я решил написать другую программу. SD карты сейчас стоят копейки, и я захотел сделать отдельную SD карту с играми. То есть записать все-все игры, которые я смогу найти в интернете на эту карту, а вместо OS сделать программу, которая показывает мне большой список игр. Можно также сделать поиск игры по названию, при вводе с клавиатуры. После выбора игры, она загружается в ОЗУ и запускается.

Такая программа позволит мне играть в игры на Микроше не заморачиваясь с работой в консоли DOS. Назову я такую программу «Диспетчер игр». И про нее, скорее всего, будет следующая глава.

А на другой карточке я планирую сделать уже нормальный DOS для программ типа Бейсик, Редактор и Ассемблер и т.д.

Немного лирики и популяризации программирования

Как то мы с братом сидели и курили, и он поинтересовался почему у меня такой задумчивый вид?

В то время я продумывал «мосты» и нужно было создать подпрограмму «LDA-Bridge». Но как рассказать о такой задаче человеку, который не знает ни про программирование, ни про ассемблер, ни про то как работает процессор, и вообще…

Я начал так:
Представь, говорю, что имеется 8 складов, и в каждом сидит по начальнику. Есть курьер. Задача наладить пересылку грузов со склада на склад, но есть ограничения. И еще одна трудность, это скорость.
Я пытался сказать, что код курьера получается очень большим, и что получается много обращений к стеку и много операций с регистрами. После чего, для полного понимания, брат задавал мне вопросы, а я на них отвечал, и это сработало!

Однажды он спросил, можно ли сделать 8 курьеров, где каждый прикреплен к своему складу и ему не нужно помнить к кому возвращаться, он возвращается всегда на свой склад.
Это действительно сильно упростило и убыстрило операции. Теперь не требуется перед переключением страниц узнать и запомнить текущую страницу для возврата, можно сразу переключить страницу и прочитать данные. А потом переключить страницу на жестко указанную и вернуться. Это дало результат, хоть и отняло немного места, но очень заметно повысило производительность.

Подытог

Мой «Хеллоуворлд» успешно запускается на обоих машинках. Время от нажатия на «ВК» до появления надписи проходит не более двух секунд, на 3584 байта. Скорее, примерно 1,5 сек. Точнее измерить нечем. Я считаю это неплохим результатом.

На этом, пока, все. Спасибо за внимание! Продолжение следует…