Z80NOP

Die 8 bit CPU mit der Typenbezeichnung Z80, entwickelt von der Firma ZILOG ist unbestritten die erfolgreichte und zuverlässigste CPU die jemals entwickelt wurde. Sie wird - obwohl vor mehr als 30 Jahren entwickelt-auch heute noch in großen Stückzahlen in allen möglichen Applikationen verbaut.

Der Z80 werkelt z.B. Im ZX81, ZX spectrum, diverse CP/M Computer, Texas Instuments TI-83+ und TI-84+, Marslandefahrzeugen (Pathfinder), Satelliten, Faxgeräte, GameBoy, Arcade Spielautomaten, NeoGeo, und unzählige Anwendungen in der Industrie zur Steuerung von Werkzeugmaschinen sowie Steuerungs- und Regeltechnik. Nicht zu vergessen Militärtechnik...

Für die Industrie sind lange Lebenszyklen sehr wichtig. eine Werkzeugmaschine mit einer Steuerung mit einem "one hit wonder" Prozessor ist ein absolutes No-Go.

Pro Jahr werden bis heute mehr als 10 Mio Z80 CPU`s verkauft. 1999 wurde die 1,5 Milliarden Marke überschritten. Keine andere CPU ist auch nur annähernd so erfolgreich, langlebig und verlässlich.

Besonderheiten:

Nur eine einfache Betriebsspannung von 5 V erforderlich.

Statische Register; das ermöglicht Taktfrequenzen bis herab zu etwa 1 Hz; d.h. man kann mit dem Auge verfolgen was in der Schaltung gerade vor sich geht. Daher ist die Z80 auch Bestandteil aller Lehrcomputersysteme. (z.B. Microprofessor)

Die CPU ist einem 40 poligen DIP Gehäuse untergebracht.

 

Die CPU hat einen 16 bit Adressbus A0 bis A15.

Adressbus = Ausgänge.

Die CPU hat einen 8 bit Datenbus D0 bis D7.

Datenbus = bidirektional, Eingang oder Ausgang je nachdem

ob gerade der Lese- oder Schreibzyklus ansteht.

Die CPU hat 5 Steuereingänge.

Die CPU hat einen CLOCK Eingang (=Takt)

Die CPU hat 8 Steuerausgänge.

Die Pinbelegung und die Funktion der Steuereingänge können Sie direkt dem Datenblatt des Herstellers entnehmen. (ZILOG Website)

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Die hier gezeigte Schaltung war eigentlich nur ein Experiment; eine Testschaltung; aber sie hat sich als sehr interessant und ausbaufähig entpuppt. Wie funktioniert die nun ?

Der OPCODE (also ein Befehl) für "mach nichts" für den Z80 lautet im HEXcode 00. D.h. binär lautet er 00000000.

Diesen OPCODE bekommt man am einfachsten auf den Datenbus des Z80 wenn man ganz einfach D0 bis D7 über einen 1 k Widerstand an Masse legt. Es geht natürlich auch eleganter über einen 74LS373 Schmittrigger oder (korrektesterweise) über einen 74LS245; ein bidirektionaler Bustreiber.

Am CLOCK Eingang muss ein sauberer prellfreier jitterfreier Rechtecktakt anliegen; das geht z.B. mit einem NE 555 Präzisionstimer als astabiler Multivib geschaltet, gefolgt von einem 74LS14 Schmittrigger. (Ein Schmittrigger verwandelt eine unsaubere Flanke in eine perfekte scharfe Flanke).

Alle Adressbusausgänge werden via 74LS240 Bustreiber mit LED`S verbunden.

Alle nichtbenutzten Eingänge der CPU werden über 1k Widerstände an +5V gelegt. Die Kontrollbusausgänge der CPU werden ebenfalls über einen 74LS240 Bustreiber mit LED`s verbunden. 

Merke:

74LS240 Bustreiber invertierend

74LS244 Bustreiber nichtinvertierend

74LS245 Bustreiber bidirektional nichtinvertierend

Der Reseteingang der CPU (Pin 26) muss mit einem Taster verbunden werden, der an Masse liegt.

Wenn man jetzt einschaltet und Reset betätigt, passiert folgendes:

Der Startvektor der Z80CPU ist IMMER

die Adresse 0000000000000000.

Die CPU gibt also die Adresse 0000000000000000 auf den Adressbus und liest das was sie dort am Datenbus vorfindet.

Was findet sie vor ? Klar; 00000000; den opcode NOP = No Operation. Sie führt also no operation durch und geht gleich emsig zur nächsten Adresse. Dort findet sie dasselbe wieder; u.s.w.

Daher wird zwangsläufig an den Adressbusleuchtdioden die Funktion eines Binärzählers sichtbar, das ja die Adressen 0000000000000000 bis 1111111111111111 angesprochen werden. Die LED`s leuchten also wie folgt auf:

0000000000000000

0000000000000001

0000000000000010

0000000000000011

0000000000000100

usw.

Baut man das System gleich so auf dass es am Datenbus mit einem 74LS245 bidirektionalen Bustreiber ausgerüstet ist, so ist die Einheit aufrüstfähig. D.h. dann kann man statt NOP`s auch Opcodes einlesen die in einem Eprom gespeichert sind......

Mehr dazu folgt in absehbarer Zeit.

Hier der Schaltplan des Z80 NOP`s in ausbaufähiger Version;

d.h. die Schaltung beinhaltet bereits die Bustreiber für die Ausbaustufe "binärer Einplatinencomputer":

 Schaltplan hochauflösend zum runterladen folgt in Kürze.

Viel Spass beim hirnen wünscht...

der Nullbewahrer.