Vortex AT-ONCE remake project
W jakiś przedziwny sposób rozpoczęła się nowa przygoda z kolejnym emulatorem.
Zmontowałem dla Marcina
klon PC-Speed i tak - przy okazji - dowiedziałem się, że jest
on posiadaczem oryginalnego emulatora AT-ONCE PLUS produkowanego przez firmę
Vortex Computersysteme GmbH w latach 90 poprzedniego stulecia :) Jako, że nigdy
nie widziałem żeby ktokolwiek odkleił nalepkę firmową z układu Gate Array - poprosiłem
Marcina o to czy mógłby to zrobić.
I on to zrobił!! Zdjął nalepkę z układu PLCC84,
a pod nią ukazało się to: Widok poszlifowanego układu w AT-ONCE Marcina:
No i weź tu cokolwiek wykombinuj. Teraz wiem, dlaczego przez tyle lat nikt nawet
chyba nie usiłował odtworzyć emulatora. Po pierwsze żal odklejać oryginalną nalepkę,
po drugie - starte oznaczenia układu scalonego pod nalepką. Samo życie...
Jednak przyglądając się dłużej tym resztkom farby na obudowie scalaka zacząłem
zauważać coś bardzo ciekawego. Jako, że najczęściej pracuję z układami firmy Xilinx,
pozostawione ślady szybko ujawniły mi wzór nadruku firmowego. Trafiony w 100%.
Przez jakiś czas próbowałem dopasować zdjęcia i wzory. Efekt poniżej:
(obrazek poglądowy zrobiony już po odnalezieniu właściwego typu FPGA)
Wiedziony ciekawością rozpocząłem poszukiwania. Najpierw znalazłem katalogi
produktów Xilinx z roku 1989 na bitsavers.org i sprawdziłem, które układy mają wersje
w obudowach PLCC84 - niestety - okazało się, że prawie wszystkie ;-) W międzyczasie
okazało się, że kolega z forum Atari Area Atari-User posiada dokładnie taki sam
emulator i może dla mnie sprawdzic kilka rzeczy miernikiem. Chodziło mi najpierw o
sprawdzenie do których nóżek układu scalonego jest doprowadzone zasilanie. Po
sprawdzeniu przez niego połączeń i porównaniu z danymi katalogowymi, wybór układów
dramatycznie się zawęził. Odpadły CPLD z rodziny XC9500 oraz FPGA z rodziny
XC4000. Pozostały do ogarnięcia układy rodzin XC2000 oraz XC3000. Poprosiłem
Atari-Usera o wypożyczenie emulatora do przeprowadzenia głębszej nieniszczącej
analizy oraz odtworzenia schematu co zrobiłem dosyć szybko, lecz niestety z jednym
krytycznym błędem. Później wypożyczyłem układ jeszcze raz, zweryfikowałem całość
dwukrotnie i obecnie jest to 100% dokładny schemat emulatora.
Tak wygląda część mojego "warsztatu" reverse engineer
Odtworzony i sprawdzony schemat w pdf
`
oraz Eagle AT-ONCE Eagle schematic file Pliki w formatach Gerber oraz Excellon
AT-ONCE Gerber and Excellon files
Projekt PCB jest dwuwarstwowy, wykonanie w warunkach amatorskich raczej nie jest
zbyt możliwe ze względu na wiele wąskich ścieżek. Osobiście zamawiam PCB w
Chinach. Dokładniej zaś w JLCPCB. Szybko, względnie tanio i przede wszystkim -
dobrze. Polecam :)
Bardzo proszę u nieusuwanie z PCB napisu tOri - dziękuję Szybko okazało się, że znalezienie właściwego układu FPGA będzie dosyć trudne.
Na szczęście znalazłem dobre źródło tanich, używanych układów XC3020, XC3030 oraz
XC3042, bo wydawalo mi się, że został zastosowany któryś z układów tej rodziny.
Układy XC3064 oraz XC3090 odpadły ze względu na różnice w doprowadzeniu zasilania.
Po dotarciu zamówionych PCB z Chin złożyłem jedną sztukę z układem XC3042.
Niestety - emulator nie zadziałał... Zmontowałem więc kolejną sztukę tym razem z
podstawką pod układ FPGA i pomimo przekładania różnych układów - nie działało!
Atari zawisał przy włączeniu zasilania tak, jakby coś mu na szynach zawadzało :/
Metodą prób i błędów znalazłem problem dotykający linię danych D1. Po wyizolowaniu
tej linii od strony emulatora komputer sie uruchomił. Dalsze poszukiwania skierowały
mnie w stronę rodziny XC2000 i w niej tylko jeden układ - XC2018 wydawał się spełniać
warunki wynikające ze schematu połączeń. Tak więc poszukiwanym FPGA ostatecznie okazał się: XC2018
Po zmontowaniu kolejnej sztuki z poprawionymi połączeniami oraz układem 2018
emulator zadziałał od razu.
Kilka uwag związanych z konstrukcją. Procesor 80286 powinien mieć minimalną
częstotliwość pracy 16MHz. XC2018 może być z dowolną prędkością. I tak minimum
dla niego to 50MHz. Pozostałe elementy według schematu. Zegar 16MHz jest brany
z nóżki 39 układu SHIFTER poprzez dolutowanie kabelka z nóżki 15 emulatora.
Projekt PCB umożliwia zamontowanie na padach SMD podstawek pod FPGA
oraz CPU. Tak wygląda zainstalowany emulator w moim komputerze Mega4
Ekran startowy AT-ONCE:
SOFTWARE AT-ONCE (click!) Proszę użyć pliki z katalogu ATONCE_P.LUS
Finalna wersja emulatora Vortex AT-once Plus
UAKTUALNIENIE:
Dzięki imponującej pracy wykonanej przez Zippy'ego (of Medway Boys) poznanego
przeze mnie na forum Atari-Forum.com zamieszczam wyodrębnione dane dla FPGA
XC2018 zastosowanej w AT-ONCE.
Kilka istotnych uwag
- jako, że konstrukcja oraz format danych są chronione przez
XilinX - odtworzenie układu połączeń jest poważnym wyzwaniem i choć jest niezwykle
trudne to, jak twierdzi ijor
(sprzętowiec z AF), jest zadaniem wykonalnym. Być może
tak, a może nie :) Dla każdego chętnego pliki są dostępne do analizy. Jak napisał
Zippy
- dane zawarte w tablicy LOGBYTEB.BIN to dane przeznaczone dla AT-ONCE
PLUS - czyli wersji 2 emulatora taktowanej 16MHz. W archiwum jest kilka plików,
gdzie: ATONCE.BIN i ATONCE1.BIN wydają się być systemem BIOS emulatora PC,
a pliki LOGBYTE oraz LOGBIT są strumieniami bitów przedstawionymi w konwencjach
bajtowej i bitowej. Długość strumienia bitów wynosi 17888 bitów i jest dłuższa od
standardowej długości określonej w datasheet XC2018 o 10. Z pewnością jest jakiś
powód za tym stojący, choćby dummy bits, których ilość jest określona w dokumencie
jako minimalna (4 bity - 1111 - minimum) dotyczy to zarówno pre- i postambuły.
Dla chętnych zamieszczam niezbędne oraz pomocne pliki:extracted files package from Zippy -
ATONCE Bitstreams.ZIP
XC2000 Family datasheet
Ken Schriff's reverse-engineering the first FPGA chip (www)
Methods of Reverse Engineering a Bitstream for FPGA protection article
Przekazuję wszystko za darmo dla świata użytkowników Atari. Taka idea leży u
podstawy moich działań na scenie. Dopóki będę miał możliwośći - odtworzę to co się
nadaje do odtworzenia. Już i tak nauczyłem się mnóstwa ciekawych tricków. Pora
więc na kolejne...
Proszę o uszanowanie mojego czasu i wysiłku
włożonych w reversing AT-ONCE.
Wykorzystanie komercyjne zamieszczonych materiałów jest ZABRONIONE i to nie zostanie przeze mnie zmienione. |
