Modyfikacja mikrokomputera Elektronika MK-85

Trafił mi się kalkulator MK-85 z uszkodzonym mikroprocesorem. Ponieważ oryginalny procesor jest raczej nie do zdobycia, postanowiłem go zastąpić (razem z pamięciami ROM i RAM) mikrokontrolerem STM32F103C8T6. Trzeba było zatem przekonwertować oryginalny interpreter języka BASIC (napisany w asemblerze PDP-11) najdokładniej jak możliwe na język C. Zostały przy tym usunięte niektóre znane błędy.

Pliki projektu

Zawartość archiwum stmk85.zip:

program dla mikrokontrolera, do kompilacji potrzebne są narzędzia STM32CubeMX i STM32CubeIDE (64-bitowe)
schemat i płytka drukowana utworzone za pomocą narzędzia KiCad

Ze względu na ograniczoną ilość miejsca w kalkulatorze zalecana jest grubość płytki ok. 1mm.

Uproszczony prototyp na module Blue Pill

kalkulator MK-85 z podłączoną płytką Blue Pill

Różnice w stosunku do schematu:

sterownik wyświetlacza КА1013ВГ2 jest podłączony bezpośrednio do portu SPI mikrokontrolera z pominięciem translatora poziomów logicznych na układzie 74HCT4053
mikrokontroler jest zasilany napięciem 3.3V ze znajdującego się na płytce regulatora RT9193 zamiast 2.5V z regulatora TPS62745DSSR
nie ma możliwości wyłączenia kalkulatora - suwakowy przełącznik nie jest podłączony, szyna zasilania OV2 jest na stałe zwarta z OV1 (zamiast przez tranzystor 2N7002)

Wersja finalna

płytka z mikrokontrolerem STM32 zamontowana w kalkulatorze MK-85

Oprócz oryginalnych układów scalonych, z kalkulatora trzeba wylutować rezystor R10=2MΩ i kondensator C17=0.15μF. Diodę VD1=КД521А w obwodzie zasilania trzeba zastąpić zworką. Sygnał ON_SW jest doprowadzony niebieskim kabelkiem do miejsca połączenia rezystora R10 i kondensatora C17.

Elementy oryginalnego generatora taktującego (oporniki R1, R2 oraz kondensatory C2, C3) nie są już potrzebne. Można je pozostawić lub usunąć. Ja wlutowałem w ich miejsce rezonator kwarcowy 8MHz i dwa kondensatory 15pF. Kiedyś może zostaną podłączone do końcówek PD0 i PD1 mikrokontrolera, co umożliwi wykorzystanie portu USB.

Sygnały z płytki są dostępne na polach kontaktowych pozostałych po wylutowanych pamięciach ROM i RAM. Widoczne na zdjęciu fioletowe przewody idą do programatora ST-LINK.

sygnały dostępne na polach kontaktowych

Rezultaty pomiarów (przy częstotliwości taktowania 2MHz)

Pobór prądu

przy wyłączonym kalkulatorze: 7μA (oryginalnie < 1μA)
oczekiwanie na wciśnięcie klawisza: 0.15mA (oryginalnie 0.35mA)
wykonywanie programu: 1.25 do 1.60mA zależnie od intensywności wysyłania danych na wyświetlacz (oryginalnie 1.45mA przy normalnej częstotliwości taktowania i 5.15mA przy podwyższonej)

Szybkość

Czas wykonania poniższego przykładowego programu rysującego sinusoidę wynosi 1.7 sekundy (oryginalnie 194 lub 34 sekundy):
```
10 FOR X=0 TO 59
20 DRAW X, 3.5+3.5*SIN(20*X)
30 NEXT X
```
Rozwiązanie problemu ośmiu hetmanów zajmuje 28 sekund.