Table of Contents

Сампутер

Идея в том, чтобы спроектировать и изготовить компьютер современного уровня, доступный для повторения радиолюбителями-энтузиастами.

Выбор основного процессора

Поскольку для любительских условий монтаж по технологии BGA не представляется возможным, выбор процессора ограничивается корпусами QFP.

Наиболее массовая в настоящее время архитектура для высокопроизводительных микроконтроллеров — ARM9. Есть варианты от фирм Atmel, Cirrus Logic и Philips, с частотой до 200 МГц. Но, к сожалению, в этих процессорах отсутствует блок операций с плавающей точкой.

Выбор остановился на микроконтроллере отечественной фирмы “Элвис”: MCT-01. Его особенность:

Единственный минус — высокая цена. Единичные образцы MCT-01 предлагаются по 2000 рублей.

Документация: MCT-01, руководство пользователя

Проблема VGA

Пока нет идеи, как малыми силами сделать видеоконтроллер. По этой причине порт VGA, а также порты PS/2 в текущей версии проекта отсутствуют.

Конструктор "сделай сам"

Сампутер можно развивать и наращивать постепенно, по мере потребностей и финансовых возможностей.

  1. Изготавливаем основную плату, устанавливаем микроконтроллер ATmega2561 и его обвязку. Получаем 8-битный компьютер с COM-портом, частотой 14 МГц, 256 кбайт памяти команд и 8 кбайт памяти данных. На разъем расширения выведены N(?) сигналов микроконтроллера, которые можно использовать для управления внешними устройствами.
  2. Добавляем микросхему FPGA, микросхему памяти 64 Мбайт, трансивер Ethernet и контроллер звука. Загружаем в программируемую логику прошивку микропроцессора OpenRisc 1000 или Plasma MIPS32 (или другие). Получаем 32-битный компьютер с частотой до 20 МГц, памятью 64 Мбайт, сетью и звуком. Вместо жесткого диска и флопика используем карточки памяти SD/MMC. Можно запускать Линукс.
  3. Добавляем процессор MCT-01 и еще одну микросхему памяти 64 Мбайт. Получаем частоту 100 МГц и аппаратную реализацию вычислений с плавающей точкой.

Грубая оценка затрат:

Этап 1 - 8-битный микроконтроллер стоимость платы + $15
Этап 2 - 32-битный компьютер 20 МГц с памятью 64 Мбайт, сетью Ethernet и звуком еще $100
Этап 3 - компьютер 100 МГц с плавающей точкой и памятью 128 Мбайт еще $120

Проект спецификации

Процессор

Микросхема: MCT-01
Цена: $80

Память

Микросхема: MT48LC32M16, две штуки
Емкость: 64 Мбайт * 2
Цена: $40 * 2

Программируемая логика

Используется микросхема FPGA с прошивкой, загружаемой при подаче питания. Выполняет функции контроллера SD/MMC. Также содержит память начальной загрузки (ПЗУ) с кодом первичного загрузчика для основного процессора.
Микросхема: Xilinx XC3S500E (FPGA серии Spartan-3E)
Цена: $40

Системный сопроцессор

Микросхема ATmega2561. Хранит прошивку FPGA, загружает её при подаче питания. Порт COM3 подключен к UART0 и порту прошивки сопроцессора, для замены прошивки. Для переключения в режим прошивки устанавливается пара джамперов. Системный сопроцессор можно также применять для отладки: останов основного процессора, потактовое выполнение, трассировка циклов на шине MPORT.
Цена: $15

Порт Ethernet

Микросхема: трансивер Micrel KS8721BL, разъем RJ-45
Цена: $3

Звук

Стерео вход/выход, пищалка на плате.
Микросхема: National Semiconductor LM4550B
Цена: $6

Сменные носители

Два слота SD/MMC

Порты RS-232

COM1: асинхронный приёмопередатчик, реализован в процессоре (при его наличии) или в FPGA.
COM2: подключен к системному сопроцессору, применяется для замены прошивки FPGA.

Слоты расширения

Двухрядные разъемы IDC от основного процессора и от FPGA.
EXT1: сигналы общего назначения (GPIO) от основного процессора.
EXT2: сигналы общего назначения от программируемой логики.
EXT3: сигналы общего назначения от системного сопроцессора (ATmega). SW1, SW2: порты SpaceWire с интерфейсом LVDS

Порты отладки

JTAG1: отладочный интерфейс основного процессора.
JTAG2: порт JTAG от FPGA для отладки прошивок OpenRisc или Plasma.

Питание

Внешний блок питания 8-12 VDC/VAC.