Club-80 Terminal auf Basis der Hercules-Karte des PC Helmut Bernhardt, Stefan Nitschke 22.05.91 Nun ist es schon wieder 1 Jahr her, daß auf dem Club-Treffen 1990 der Bau einer Terminalkarte, die sich des günstigen Leistungs/Preis- -Verhältnisses der Herculeskarte für den PC bedient, beschlossen wurde. Nachdem ein erfolgsversprechendes Konzept stand, der Hardware- -Koordinator noch schriftlich um Stellungnahme gebeten wurde (die bislang immer noch nicht vorliegt), auf diese Stellungnahme artig ein paar Wochen gewartet wurde, haben wir das damalige Konzept für das Konzept an Jens Neueder abgeschickt. Wahrscheinlich erscheint es zusammemen mit diesen Beiträgen irgendwann in den nächsten Jahren mal in einem Info. Da wir nicht warten wollten, bis eventuell mal ein Info erscheint und dann eventuell doch noch mehr Mitstreiter bei dem Projekt helfen, haben wir schon mal angefangen und eine lauffähige erste Version fertiggestellt. An dem ursprünglichen Hardwarekonzept hat sich in- zwischen nichts geändert und auch das, was als Software bislang läuft, entspricht dem TVI950-Standard (mit den paar zusätzlichen und sehr nützlichen Features wie z.B. Program-Download). Da bleibt noch die Einbindung der Tektronix 4014 Grafikbefehle, des Druckertreibers, eines Hardcopy-Befehls und einiger zusätzlicher Befehle (u.a. Snapshot: Abspeichern des Bildschirminhalts auf Disk). Diese recht umfangreichen Aufgaben stehen immer noch an. Zusätzlich haben wir uns überlegt, daß man die 8 Text-Pages der Hercu- leskarte dazu benutzen kann, um damit Window-Technik zu realisieren. Durch einen Befehl werden dem Terminal die Kordinaten des oberen linken Punktes sowie die Anzahl Zeilen und Spalten im Fenster mitge- teilt. Das Terminal kopiert daraufhin die derzeitige Textseite in die nächste, löscht darin den angegebenen Fensterbereich und positio- niert den Cursor in der oberen linken Ecke des neuen Fensters. Der Befehl 'Fenster löschen' schaltet einfach wieder zurück auf die vor- herige Textseite. Nötige Statusinformationen werden in Window Control Blocks für jede Fensterebene geführt, so daß nach dem Entfernen eines Fensters der vorherige Bildschirm mit allen Einstellungen (Attribut, Cursor) wieder restauriert wird. Das ist aber zur Zeit noch im Entste- hen. Das Terminal ist ein Z80-Computer mit 32k Arbeitsspeicher und 32K Hercules-Video-RAM. Nach dem Einschalten besteht der Arbeitsspeicher beim Lesen aus EPROM und beim Schreiben aus RAM. Durch ein LDIR wird der EPROM-Inhalt bei der Initialisierung ins RAM kopiert. Danach wird das EPROM abgeschaltet und beim Lesen und Schreiben in den unteren 32K erreicht der Z80 das RAM. Die oberen 32K des Z80 sind dem Video-RAM der Hercules vorbehalten. Hier können die beiden 32K HRG-Pages der Hercules bzw. das Text-/ Attribut-Video-RAM eingeblendet werden. Im Textmodus bietet die Hercu- les-Karte 8 linear hintereinander liegende Seiten mir je 4K Text-/ Attribut-Speicher. Innerhalb einer Textseite stehen die gradzahligen Adressen als Textspeicher und die ungradzahlignen Adressen als Spei- cher für die zugehörigen Attribute zur Verfügung. Jeweils zwei Spei- cheradressen stehen für eine Druckposition auf dem Bildschirm. Die Bits eines Attributbytes haben folgende Funktion: D7 = 0 nicht blinkend bzw. normaler Hintergrund D7 = 1 blinkend bzw. halbheller Hintergrund (siehe D5 des Display Mode Control Ports B8h) D6-D4 = 0, D2-D0 = 1 normale Darstellung D6-D4 = 1, D2-D0 = 0 inverse Darstellung Das gilt aus der Sicht des Z80, der den Speicher der Hercules mit Zeichen und Attributen zu befüllen hat. Der CRTC6845 auf der Hercules hat während der Darstellung eines Zeichens (bzw. der Dotzeile eines Zeichens) gleichzeitig das Zeichen und Attribut auszulesen und während des Shiftens der Bits zum Videosignal die Informationen des Attributs auf das Videosignal wirken zu lassen. Für den 6845 ist eine Textseite in 2K Worten organisiert - das ist bei der Berechnung des Inhalts des Scan-Offset-Registers des 6845 zu berücksichtigen. Im I/O-Adreßraum des Terminal-Z80 sind die Hercules-internen Ports, das Interface zum Host-Computer, ein Latch zur Einstellung der Konfi- guration des Terminals und ein Tastatur-Interface unterzubringen; als da wären: 00H Status-Register des Interface zum Host-Computer 01H Daten-Register des Interface zum Host-Computer 02H Konfigurations-Latch 03H Tastatur-Datenregister B0H-BFH interne Ports der Hercules-Karte B4H Adreßregister des CRTC-6845 B5H Datenregister des CRTC-6845 B8H Display-Mode-Control-Port der Hercules D1 = 0 Text-Video-Mode enabled, HRG disabled = 1 HRG enabled, Text-Video disabled D3 = 0 die Hercules gibt kein Video-Signal an den Monitor = 1 das Video-Signal der Karte gelangt zum Monitor D5 = 0 D7=1 des Attribut-Bytes bedeutet "heller Hintergrund" = 1 D7=1 des Attribut-Bytes bedeutet "Blinken" D7 = 0 HRG: Page 0 selectet = 1 HRG: Page 1 selected B9H Display-Status-Kanal (nach mc) BAH Display-Statusport (nach Computer 2000) D0 = 1 horizontaler Zeilenrücklauf D3 = 1 Video-Echo, Signal zum Monitor D7 = 0 vertikaler Strahlrücklauf BBH Light-Pen Flip Flop zurücksetzen wird kaum noch in Hardware ermöglicht BCH Drucker-Datenport (Schreiben) BDH Drucker Statusport (Lesen) D3 = 0 Error D4 = 1 Selected & Ready D6 = 0 (für 5 Microsecs) /ACK low aktiv D7 = 1 Ready high aktiv BEH Drucker-Steuerkanal D0 = 0 /STROBE, mindestens 5 Microsecs D1 = 1 Linefeed D2 = 0 Reset Printer, mindestens 50 Microsecs D3 = 1 Select, Drucker freigeben D4 = 1 IRQ7 (high aktiver Interrupt) freigeben, wenn der Drucker ein Byte übernommen hat BFH Konfigurations-Schalter D0 = 1 HRG erlaubt, gilt nur für Page 0 D1 = 1 auch HRG-Page 1 erlaubt Das Konfigurations-Latch (Port 02h) unterstützt bislang die Befehle: OUT (02H),0 Einschalten des Text-/Attribut-Speiches im Texmodus bzw. der HRG-Seite 0 im Grafik-Modus OUT (02H),1 Einschalten der HRG-Seite 1; im Text-Modus ist der Text-Speicher nicht verfügbar OUT (02H),2 im Bereich 0-32K ist bei Leseoperationen das EPROM eingeblendet OUT (02H),3 Sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben liegt im Bereich 0-32K RAM vor OUT (02H),5 und danach... OUT (02H),4 Zurücksetzen des Interface der PC-Tastatur Die Ausgabe der Werte 6-15 kann für weitere Konfigurations-Einstel- lungen benutzt werden. D0 gibt dabei jeweils den Pegel einer ent- sprechenden Steuerleitung wieder (Q3-Q7 des 74LS259-Latch) und D1-D3 geben vor, welche Steuerleitung geschaltet werden soll. Auf der Karte ist noch ein Lochrasterfeld frei, in dem entsprechende Hardware-Erwei- terungen untergebracht werden können. U. a. erscheint es zweckmäßig zu sein, Rabatz-I/O-Hardware unterzubringen, die über Q3 (mit den Steuer- codes 06H/07H) zu löblichem Tun angeregt wird. Zur Vereinfachung der Kommunikation zwischen Host und Terminal wird am Terminal-Z80 ein Interrupt erzeugt, wenn der Host ein neues Datum ausgegeben hat. Diese Technik erfordert in der Software-Entwicklung zwar etwas mehr Sorgfalt, sie ermöglicht aber auch, daß der Z80 des Terminals bei Konjunkturflauten mit anderen sinvollen Aufgaben be- schäftigt werden kann und zwischendurch mal eben ein Byte vom Host übernehmen und ins Fernsehen schicken kann. Als Tastatur kann wahlweise eine 8Bit-ASCII-Paralleltastatur oder eine serielle PC-Tastatur verwendet werden. Für den Anschluß einer 8Bit-ASCII-Paralleltastatur besteht ein 74LS244 Lesetreiber. Der /STROBE-Eingang der Tastatur ist direkt an den /NMI-Pin des Z80 ange- schlossen. Die Übernahme von Tastaturdaten erfolgt in Echtzeit im Hintergrund. Alle Tastaturdaten werden in einem 32Byte-Ringpuffer zwischengespeichert. Der Ringpuffer wird in der Hauptprogrammschleife ständig überwacht und bei Bedarf werden die Tastatureingaben an den Host entsorgt. Danach ist gewährleistet, daß keine Tastatureingaben verlorengehen, und daß bei der Übertragung sonstiger Daten (z.B. Bildschirmdump) an den Host nicht Tastaturdaten dazwischengeraten. Während solcher Jobs befindet sich der Z80 nicht in der Hauptprogramm- schleife. Alternativ kann auch eine PC-Tastatur angeschlossen werden. Diese Teile geben keine ASCII-Daten sondern Scancodes aus. Solch ein Scan- code wird gesendet, wenn eine Taste gedrückt und auch wenn eine Taste losgelassen wird. Make- und Break-Codes einer Taste unterscheiden sich dabei nur durch D7 des übertragenen Bytes. Die Codes der PC-Tastatur werden seriell mit TTL-Pegeln übertragen. Zur Synchronisation liefert die Tastatur auch ein CLK-Signal. Auf der Terminal-Karte besteht ein Seriell/Parallel-Wandler, der selbständig die 8Bit der Tastatur sammelt und nach dem achten Bit einen /NMI erzeugt. Der Z80 kann dann über den Port 03H den Scancode der Tasta- tur als 8Bit-Wort auslesen und durch aufeinanderfolgende Ausgabe der Werte 4 und 5 an Port 02H den Seriell/Parallel-Wandler für die näch- ste Tastatureingabe zurücksetzen. Die /NMI-Serviceroutine führt Buch über den Zustand der Tasten mit Umschaltfunktionen und erzeugt mit diesen Informationen aus den Scan- codes der normalen Tasten ASCII-Codes, die im Ringpuffer abgelegt werden. Wenn eine PC-Tastatur angeschlossen wird, braucht der 74LS244 nicht bestückt zu werden, und wenn eine Paralleltastatur zum Einsatz kommt, ist kein 74LS322 nötig. Durch den Jumper JP2 wird vorgegeben, welcher Baustein aktiv sein soll. JP2 1-2 gebrückt: Interface für eine PC-Tastatur 2-3 gebrückt: Interface für eine Paralleltastatur Bei Anschluß der PC-Tastatur muß außerdem JP3 gesteckt werden, damit am Z80 ein /NMI ankommen kann. Das Terminal ist mit dem Host über eine bidirektionale parallele Schnittstelle verbunden. Für den Z80 des Terminals liegen die Adres- sen des Ports des Interface fest (00H = Statusregister; 01H = Daten- register) Durch Lesen des Statusregisters kann der Terminal-Z80 feststellen, ob er Daten entgegennehmen kann/muß bzw. ausgeben kann bzw. muß: D0 = 0 es kann/muß ein weiteres Byte an den Host ausgegeben werden (der Host hat das letzte Byte abgeholt) = 1 es darf noch kein weiteres Byte an den Host ausgegeben werden. D7 = 0 es liegt kein neues Byte vom Host vor = 1 der Host hat ein neues Byte ausgegeben, das abgeholt werden muß Die Portadressen, unter denen das Terminal für den Host-Computer erreichbar sein soll, lassen sich über Jumper in Schritten von 4 beliebig einstellen. Die Basisadresse X+0 ist das Statusregister. D6 des Statusregisters zeigt an, ob das Terminal ein weiteres Byte annehmen kann: D6 = 1 das Terminal kann ein weiteres Byte annehmen = 0 es darf noch kein weiteres Byte an das Terminal ausgegeben werden D7 gibt an, ob das Terminal bei der Ausgabe von Daten an den Host ein neues Byte bereitgestellt hat: D7 = 1 es steht kein neues Byte des Terminals bereit = 0 das Terminal hat ein neues Byte ausgegeben Je nach Zustand der Bits 6 und 7 des Statusports kann der Host an den Datenport X+1 ein weiteres Byte ausgeben bzw. von dort ein weiteres Byte abholen. Über das Jumperfeld JP1 wird die Portadresse des Terminals eingestellt. Die Jumper haben folgende Funktion: 1 - 2 offen: A7 der Portadresse ist high gesteckt: A7 der Portadresse ist low 3 - 4 offen: A6 der Portadresse ist high gesteckt: A6 der Portadresse ist low 5 - 6 offen: A5 der Portadresse ist high gesteckt: A5 der Portadresse ist low 7 - 8 offen: A4 der Portadresse ist high gesteckt: A4 der Portadresse ist low 11 - 9 gesteckt, 11 -13 offen: A3 der Portadresse ist high 11 -13 gesteckt, 11 - 9 offen: A3 der Portadresse ist low 12 -10 gesteckt, 12 -14 offen: A2 der Portadresse ist high 12 -14 gesteckt, 12 -10 offen: A2 der Portadresse ist low A1 wird nicht decodiert; die Ports X+0 und X+1 sind in den Adressen x+2 und X+3 gespiegelt. Um kompatibel zur GRIP von Conitec zu sein, müssen die Portadressen COh und C1h decodiert werden, dafür sind folgende Jumper zu setzen: 5-6, 7-8, 11-13, 12-14. Der Aufbau der Karte ist wie bei allen Bastlerlösungen etwas komplizierter als bei indu- striell gefertigten, durchkontaktierten Karten. Wer schon mal eine doppelseitig geätzte Karte selbst durchkontaktieren mußte, weiß ein Lied davon zu singen. Da kann es durchaus einfacher sein, auf einem einseitigen Board die nötigen Querverbindungen in Drahtbrücken anzu- legen. Bei dieser Karte ist beides möglich (auch gemischt). Entweder verwendet man die Leiterbahnen auf der Bestückungsseite direkt und legt die nötigen Durchkontaktierungen an, oder man benutzt sie nur als Hinweise dafür, wo Drahtbrücken gezogen werden müssen. Das Layout der Bestückungsseite weist keine sich überkreuzenden Drahtbrücken auf (was im Layout auch schlecht ohne Kurzschlüsse möglich ist); wo die Leiterbahnen nicht zu eng beieinander liegen, kann auch unisoloierter Draht verwendet werden. Bei den etwas dicker geätzten Leiterbahnen sollte als Brücke Klingeldraht und bei den dünnen Leiterbahnen dünner Kupferlackdraht verwendet werden (wenn man lieber Drahtbrücken legen möchte). Erweiterung des ECB-Interface des Hercules-Terminals auf 4 Portadres- sen für die gesonderte Druckerausgabe Für die gleichzeitige Ausgabe von Daten für die Console und den Drucker über das gleiche Interface ohne besondere Unterscheidungsmöglichkeiten des Terminals anhand irgendwelcher Statusbits lassen sich grundsätzlich Probleme erwarten. Es wäre möglich (wie bei der GRIP) durch ein gesetztes D7 im Datum dem Terminal zu signalisieren, daß dieses Byte für den Drucker gedacht ist. Damit ist aber die Möglichkeit verbaut, einen Drucker mit IBM-Zeichen- satz 2 voll zu nutzen. Hier soll aus der Not eine Tugend gemacht werden und die unvollständige Decodierung des ECB-Interface auf 4 Portadressen für unterschiedliche Ausgabeports für Console und Drucker genutzt werden. Die Ausgabe an die Console erfolgt nach wie vor über die Adressen Basis + 0: Consolen-Status (Lesen) Basis + 1: Console Daten (Lesen und Schreiben) und der Drucker ist über die Adressen Basis + 2: Drucker-Status D7=0: Ready (Lesen) Basis + 3: Drucker Daten (Schreiben) erreichbar. Physikalisch bleiben die Latches für Consolen- und Drucker-Datenport identisch. Das Terminal kann nur anhand von D6 im Statusport des Interface erkennen, ob das Datum an die Console oder an den Drucker ausgegeben wurde. D6 in Port 00h ist 0: Datum geht an die Console D6 in Port 00h ist 1: Datum geht an den Drucker Dafür muß der Pegel von A1 des ECB-Bus bei der Ausgabe des Host an das Terminal in einem Flip Flop gespeichert werden und der Z80 des Terminals muß diesen Wert über einen Treiber auslesen können. In Hardware ist auf IC3, 74LS74 ein weiteres 74LS74 mit den Pins 7 und 14 hucke- packs aufzulöten und auf IC4 ist ein weiteres 74LS125 mit den Pins 7(GND), 10(/IN0) und 14(+5V) huckepacks aufzulöten. Die Pins 9 dieser beiden aufgelöteten ICs sind miteinander zu ver- binden. An Pin 12 des 74LS74 wird A1 des ECB-Bus (Pin 7c) gelegt. Pin 11 des 74LS74 wird mit Pin 10 von IC11, 74LS138 (/WRDATA) ver- bunden. Pin 8 des 74LS125 wird mit Pin 4 von IC2, 74LS374 verbun- den (D6). In Software ist in das Betriebsprogramm des Terminals in der Interrupt-Service- Routine bei Ausgaben vom Host nach der Ermittlung des Status des ECB-Interface anhand des Pegels von D6 in Port 00h festzustellen, ob das Byte in Port 01h an die Console (D6=0) oder an den Drucker (D6=1) ausgegeben werden soll. (hier sind die Grafiken HerculesTerminal08.jpg bis HerkulesTerminal11.jpg anzuhängen)