PicoZ80 – Thay thế Z80 thả vào

picoZ80 tiếp tục chủ đề tranZPUter, thay thế Z80 vật lý trong máy chủ hoặc máy tính công nghiệp bằng một CPU nhanh hơn, nhiều bộ nhớ hơn, thiết bị ảo, kết nối mạng (WiFi, BT), tải ứng dụng nhanh từ thẻ SD và quản lý WiFi.

Đây là một PCB tùy chỉnh được thiết kế để cắm trực tiếp vào ổ cắm CPU Z80 DIP-40 của bất kỳ máy tính dựa trên Z80 cũ nào. Thay vì sử dụng bộ xử lý Z80 riêng biệt, bo mạch này chứa một bộ vi điều khiển RP2350B — một thiết bị Cortex-M33 lõi kép 150 MHz có khả năng chạy ở tốc độ lên đến 300 MHz — có các máy trạng thái I/O (PIO) có thể lập trình đảm nhận toàn quyền kiểm soát chính xác theo chu kỳ đối với địa chỉ, dữ liệu và điều khiển Z80 xe buýt.

PicoZ80 không phải là một bộ chuyển đổi giả lập đơn giản. Mọi giao dịch xe buýt đều được xử lý trong thời gian thực bởi các công cụ PIO của RP2350, mang lại cho hệ thống máy chủ chính xác thời gian xe buýt giống như Z80 thực. Đồng thời, lõi thứ hai và SRAM trên chip phong phú của RP2350, kết hợp với 8 MB PSRAM bên ngoài và 16 MB Flash, cho phép xếp lớp các khả năng gần như không giới hạn lên trên giao diện Z80 thô — bao gồm thực thi tăng tốc, bộ nhớ ảo hóa, ngân hàng ROM, ổ đĩa ảo và mô phỏng tính cách máy đầy đủ.

Bộ đồng xử lý ESP32 cung cấp kết nối WiFi và Bluetooth, Bộ lưu trữ dung lượng lớn bằng thẻ SD và giao diện quản lý dựa trên trình duyệt. Tất cả cấu hình được điều khiển từ một tệp config.json mà con người có thể đọc được được lưu trữ trên thẻ SD, nghĩa là không cần biên dịch lại để định cấu hình lại bản đồ bộ nhớ, hình ảnh ROM hoặc lựa chọn trình điều khiển của bo mạch.

PicoZ80 đã được chứng minh là chạy được trong nhiều máy Sharp MZ. Một tập hợp các nhân cách đang được phát triển cho những điều này các máy, thực sự dành cho các hệ thống Z80 khác, để cung cấp các tính năng rất cần thiết, chẳng hạn như RAM/ROM được lưu trữ trong ngân hàng, mô phỏng đĩa mềm, Mô phỏng QuickDisk, Hệ thống lưu trữ ROM, Hệ thống lưu trữ TranZPUter, tất cả đều có khả năng hoạt động đồng thời. Cấu hình hoàn toàn dựa trên JSON, việc thêm hỗ trợ cho máy chủ dựa trên Z80 mới chỉ là chỉnh sửa tệp cấu hình và khi cần có hành vi I/O mới, hãy thêm trình điều khiển C nhỏ vào cơ sở mã.

• Thay thế Z80 thả sẵn
  - cài đặt vào bất kỳ ổ cắm Z80 DIP-40 nào. Máy chủ lưu trữ thời gian xe buýt Z80 bình thường xuyên suốt.
• Giao diện bus PIO chính xác theo chu kỳ
  - ba máy trạng thái RP2350 PIO xử lý đồng thời địa chỉ, dữ liệu và tín hiệu điều khiển ở tốc độ bus Z80 tối đa.
• Dung lượng bộ nhớ lớn
  - 8 MB PSRAM được sắp xếp thành 64 ngân hàng × 64KB, mang lại tổng cộng 4 MB không gian địa chỉ được phân loại có thể truy cập được theo ngữ cảnh CPU.
• Ngân hàng ROM/RAM
  - khối bộ nhớ có thể định cấu hình ở mức độ chi tiết 512 byte và có thể được ánh xạ dưới dạng ROM, RAM, bộ nhớ máy chủ vật lý hoặc trình xử lý chức năng ảo.
• Khung thiết bị ảo
  - mọi khối bộ nhớ hoặc phạm vi cổng I/O 512 byte đều có thể được hỗ trợ bởi chức năng C, cho phép các thiết bị ngoại vi được ảo hóa hoàn toàn.
• Máy Personas
  - chương trình cơ sở Z80 có thể được định cấu hình thông qua cấu hình JSON để hoạt động trong mọi máy chủ Z80. Personas đang được phát triển để thêm trình điều khiển ảo vào máy chủ, sử dụng tài nguyên của RP2350/ESP32. Mẫu MZ-700 đã có kho trình điều khiển phong phú và điều này sẽ được mở rộng cho MZ-80A, MZ-80B, MZ-800 và các máy Sharp khác. Mục đích cũng là mở rộng danh mục cá nhân sang các máy khác chẳng hạn như Amstrad PCW.
• Mô phỏng đĩa mềm và QuickDisk
  - Bộ điều khiển đĩa mềm tương thích với WD1773 và mô phỏng ổ đĩa Sharp QuickDisk, sử dụng hình ảnh DSK/RAW trên thẻ SD.
• Quản lý web và WiFi
  - ESP32 tích hợp cung cấp giao diện web Bootstrap gồm bảy trang cho cấu hình, quản lý tệp, cập nhật chương trình cơ sở OTA và lựa chọn cá nhân.
• Phân vùng chương trình cơ sở kép
  - hai khe cắm chương trình cơ sở 5 MB độc lập cho phép nâng cấp OTA an toàn; phân vùng đang hoạt động được chọn từ giao diện web hoặc bộ nạp khởi động.
• Cập nhật chương trình cơ sở USB
  - bộ nạp khởi động hiển thị cầu nối USB để flash chương trình cơ sở mà không cần phần cứng trình gỡ lỗi.

PicoZ80 PCB (phiên bản 2.5) là một bo mạch nhiều lớp nhỏ gọn được thiết kế để vừa với kích thước vật lý của gói Z80 DIP-40 và khoảng trống có sẵn bên trong các vỏ máy tính cổ điển điển hình. Tất cả logic hoạt động ở mức 3,3V; việc cân nhắc việc chuyển mức và điều khiển dòng điện cho bus chủ 5V được xử lý trong thiết kế sơ đồ.

Bo mạch tích hợp năm hệ thống con trên một PCB: bộ xử lý RP2350B, giao diện bus Z80, bộ đồng xử lý ESP32, bộ nguồn và bộ chia USB.

• RP2350B (Lõi kép Cortex-M33)
  - bộ xử lý chính, chạy ở tốc độ lên tới 300 MHz. Thực thi vòng lặp nóng mô phỏng Z80 trên Core 1 và xử lý chuyển tiếp I/O, USB và ESP32 trên Core 0. SRAM trên chip 512KB. Biến thể RP2350B (trái ngược với RP2350A) cung cấp 48 chân GPIO cần thiết cho bus Z80 đầy đủ.
• 16 MB SPI Flash
  - lưu trữ bộ tải khởi động, hai khe chương trình cơ sở ứng dụng, hai khe cấu hình và một phân vùng cấu hình chung. Tổng số bố cục có thể định địa chỉ trải dài từ 0x10000000–0x11000000.
• 8MB PSRAM (SPI)
  - RAM giả tĩnh bên ngoài cung cấp 64 ngân hàng × 64KB không gian địa chỉ được phân nhóm cho CPU được mô phỏng. Đã kết nối với RP2350 thông qua thiết bị ngoại vi SPI chuyên dụng.
• Bộ đồng xử lý ESP32
  - cung cấp Wi-Fi (802.11 b/g/n, chế độ AP và máy khách), Bluetooth, đầu đọc thẻ SD và máy chủ web. Giao tiếp với RP2350 thông qua giao thức IPC nhị phân trên FSPI 50 MHz (với tính năng kiểm tra tính toàn vẹn CRC32, các kênh DMA được phân bổ trước và chuyển ngành theo cụm lên tới 16 khu vực trên mỗi giao dịch) và UART 460,8kbaud cho các lệnh điều khiển.
• Khe cắm thẻ SD
  - FAT32, do ESP32 quản lý. Lưu trữ config.json, hình ảnh ROM, hình ảnh đĩa (DSK, QuickDisk, đĩa RAM) và cây hệ thống lưu trữ TZFS/RFS.
• Trung tâm USB
  - trung tâm USB tích hợp để kết nối máy chủ và bắc cầu cập nhật chương trình cơ sở.
• Nguồn điện 3,3V
  - bộ chuyển đổi Buck hiệu quả lấy từ nguồn 5V có trên ổ cắm Z80 VCC ghim.

Phần cứng picoZ80 được thiết kế bằng KiCad. Bản sửa đổi hiện tại là v2.5. Các tệp sơ đồ và bố cục PCB có sẵn trong kho dự án trong kicad/PICOZ80/.

Sơ đồ được chia thành năm tờ:

PCB được thiết kế nhỏ nhất có thể để chứa tất cả các mạch điện cần thiết và vừa vặn trong giới hạn của ổ cắm DIP-40.

Các thành phần nhỏ nhất có thể được lắp ráp thủ công đã được sử dụng. 0402/0603 thiết bị thụ động và khoảng cách bước IC 0,5mm để giảm kích thước tổng thể và xếp chồng 6 lớp được chọn để phù hợp với tất cả các thành phần cần thiết.

Các thiết kế ban đầu, v2.0 và v2.1 được lắp ráp thủ công bằng ứng dụng hàn điểm, đặt bộ phận thủ công và trạm làm lại không khí nóng. Phiên bản 2.2 được lắp ráp thủ công với lò nướng và lò nung lại. v2.3a và v2.5 được lắp ráp tại PCB Fab.

Hai lõi Cortex-M33 của RP2350B được cung cấp trách nhiệm hoàn toàn tách biệt, giao tiếp thông qua hàng đợi tin nhắn liên lõi (queue_t).

Core 0 xử lý tất cả các tác vụ không theo thời gian thực: cầu nối USB và nối tiếp CDC, phối hợp cập nhật chương trình cơ sở, I/O tệp (được chuyển tiếp tới ESP32 qua UART), gửi lệnh ESP32 (thay đổi hình ảnh đĩa mềm/QuickDisk, tải lại cấu hình, truy vấn phiên bản), quản lý phân vùng và giám sát cơ quan giám sát. Bộ hẹn giờ giám sát phần cứng giám sát trình tự khởi động và vòng lặp chính, với tiến trình khởi động được theo dõi thông qua các thanh ghi cào RP2350 vẫn tồn tại trong các lần đặt lại cơ quan giám sát. Trình xử lý lỗi toàn diện ghi lại trạng thái đăng ký và thông tin chẩn đoán vào PSRAM, cho phép phân tích sau khi thiết lập lại các lỗi cứng, lỗi bus và lỗi sử dụng. Nhật ký PSRAM liên tục (plogf) ghi lại các thông báo quan trọng về khởi động trước khi có USB, bổ sung cho hệ thống đầu ra gỡ lỗi debugf tiêu chuẩn.

Core 1 chỉ chạy vòng lặp nóng mô phỏng CPU. Nó phục vụ các FIFO PIO để xử lý các giao dịch bus Z80, phân giải từng địa chỉ dựa trên bản đồ bộ nhớ và chuyển giao dịch đến phần cứng máy chủ vật lý (loại VẬT LÝ), phục vụ nó từ PSRAM (loại RAM/ROM) hoặc gọi chức năng xử lý thiết bị ảo (loại FUNC). Độ trễ trên đường dẫn này được giảm thiểu bằng cách giữ vòng lặp bên trong trong SRAM và sử dụng SRAM 512KB RP2350 làm bảng tra cứu nhanh cho các con trỏ khối bộ nhớ.

Giao diện bus Z80 được triển khai hoàn toàn trong cụm RP2350 PIO (z80.pio). RP2350 cung cấp ba khối PIO (PIO 0, PIO 1, PIO 2), mỗi khối có bốn máy trạng thái. Phần sụn Z80 sử dụng cả ba khối PIO:

• PIO 0 — Bus địa chỉ và dữ liệu (GPIO 0–23)
  - xử lý bus địa chỉ 16 bit (A0–A15, GPIO 0–15) và bus dữ liệu 8 bit hai chiều (D0–D7, GPIO 16–23). Các máy trạng thái chạy đồng thời các chương trình z80_addr và z80_data, đẩy các từ địa chỉ và điều khiển hoặc lấy mẫu byte dữ liệu một cách đồng bộ.
• PIO 1 — Tín hiệu điều khiển và thực hiện chu trình (GPIO 16–47)
  - chạy các chương trình điều khiển bus chính dựa trên phạm vi GPIO trên: yêu cầu/xác nhận bus (z80_busrq), phát hiện NMI (z80_nmi), đồng bộ hóa đồng hồ (z80_clk_sync) và xử lý xác nhận ngắt (z80_int_ack).
• PIO 2 — Các trạng thái thời gian, đặt lại, làm mới và chờ của máy chủ
  - quản lý các tương tác quan trọng về thời gian giữa RP2350 và bus Z80 của máy chủ. Các tương tác này phải luôn chính xác ngay cả khi Core 1 đang bảo trì bộ nhớ trong. Bốn máy trạng thái chuyên dụng chạy trong PIO 2:
  • Phát hiện ĐẶT LẠI (z80_reset) — giám sát dòng RESET của máy chủ và gửi tín hiệu đến Core 1 để trạng thái mô phỏng có thể được khởi tạo lại một cách rõ ràng trong mỗi lần đặt lại phần cứng.
  • Tạo làm mới DRAM (z80_refresh) — điều khiển chu trình RFSH trên bus chủ trong khi RP2350 đang hoạt động truy cập PSRAM hoặc Flash bên trong, giữ cho DRAM máy chủ luôn được làm mới và ngăn ngừa mất dữ liệu trong các hệ thống phụ thuộc vào xác nhận /RFSH định kỳ.
  • Trình tạo trạng thái chờ (z80_wait) — chèn trạng thái chờ chu kỳ T có thể định cấu hình (được điều khiển bởi tham số JSON tcycwait) bằng cách xác nhận /WAIT trên bus chủ, kéo dài các chu kỳ bus riêng lẻ để phù hợp với thời gian yêu cầu của các thiết bị ngoại vi chậm hơn hoặc ROM/RAM được lưu trữ trong ngân hàng.
  • Đồng bộ hóa T1 (z80_sync) — phát hiện cạnh tăng của T1 trên mỗi chu kỳ bus (điểm mà Z80 đặt địa chỉ hợp lệ trên bus) và báo hiệu cho Core 1 qua IRQ. Việc đồng bộ hóa này rất cần thiết cho các ứng dụng dựa vào đồng hồ máy chủ để định thời gian chính xác — bao gồm các vòng trễ phần mềm và I/O nhạy cảm với thời gian chẳng hạn như điều khiển động cơ cassette và đập bit nối tiếp — đảm bảo rằng các hoạt động của bộ nhớ trong RP2350 không gây ra hiện tượng lệch thời gian có thể cảm nhận được.

Bộ chương trình PIO đầy đủ trong z80.pio, được nhóm theo Khối PIO:

Các máy trạng thái giao tiếp qua cờ PIO IRQ thay vì thăm dò, giúp loại bỏ độ trễ giữa các máy: IRQ 0 báo hiệu địa chỉ/khởi động chu kỳ, IRQ 1 báo hiệu pha dữ liệu, IRQ 2 biểu thị phát hiện T1, IRQ 3 báo hiệu sự kiện RESET, IRQ 4 báo hiệu NMI và IRQ 6 báo hiệu sự kiện đang hoạt động. BUSRQ.

Do các chương trình PIO thực thi độc lập với lõi Cortex-M33 nên giao diện bus tiếp tục phản hồi một cách xác định ngay cả khi Core 1 bị chiếm dụng bởi các truy cập PSRAM hoặc lệnh gọi thiết bị ảo.

Việc truy cập bộ nhớ được giải quyết thông qua ba tầng tăng dần độ trễ:

Cấp 1 — RP2350 SRAM (512KB, trạng thái chờ bằng 0)
Mảng 128 mục nhập gồm các giá trị 32-bit membankPtr, một giá trị trên mỗi khối 512 byte của không gian địa chỉ Z80 64KB đầy đủ, cung cấp cho Core 1 khả năng tra cứu kiểu khối O(1) cho mọi giao dịch xe buýt. Mảng này là bảng điều phối bên trong: mỗi mục nhập mã hóa loại khối và đối với các khối được hỗ trợ bởi PSRAM, phần bù PSRAM.

Cấp 2 — PSRAM bên ngoài (8MB, SPI)
PSRAM chứa 64 dãy hình ảnh RAM hoặc ROM 64KB, cùng với một mảng con trỏ hàm memPtr 64KB, một mảng con trỏ hàm 64KB memioPtr và một con trỏ hàm I/O 64KB ioPtr mảng. Độ trễ truy cập PSRAM được xác định và xử lý thông qua thiết bị ngoại vi SPI của RP2350 với DMA.

Cấp 3 — Flash SPI 16MB
Chương trình cơ sở, hình ảnh ROM và config.json được rút gọn được lưu trữ trong Flash. Hình ảnh ROM được sao chép từ Flash sang PSRAM khi khởi động và sau đó được cung cấp từ PSRAM khi chạy. Flash không được truy cập trong các giao dịch bus Z80 thông thường.

Các khối bộ nhớ được định cấu hình ở mức độ chi tiết 512 byte. Các loại khối có sẵn là:

Khi chương trình cơ sở được xây dựng bằng INCLUDE_SHARP_DRIVERS, các trình điều khiển ngoại vi sau sẽ được biên dịch và có thể được liên kết với bất kỳ cá nhân phần cứng ảo nào thông qua cấu hình JSON:

• MZ700.c — Bộ thiết bị ngoại vi Sharp MZ-700
  - xử lý I/O chuyển mạch ngân hàng, video và bàn phím đặc trưng của MZ-700 ở cấp độ ngoại vi.
• WD1773.c — Bộ điều khiển đĩa mềm
  - mô phỏng FDC WD1773 hỗ trợ hình ảnh đĩa 80 rãnh, 2 đầu, 8 cung trên mỗi rãnh ở định dạng DSK và RAW được lưu trữ trên thẻ SD. Các thanh ghi WD1773 được ánh xạ dưới dạng khối I/O loại FUNC.
• QDDrive.c — Ổ đĩa QuickDisk
  - mô phỏng ổ thu nhỏ truy cập tuần tự Sharp QuickDisk bằng cách sử dụng các tệp hình ảnh QD trên thẻ SD. Trình điều khiển cung cấp mô phỏng Z80 SIO/2 đầy đủ (Kênh A cho dữ liệu theo dõi xoắn ốc, Kênh B cho điều khiển động cơ/trạng thái), hoàn chỉnh với tính năng phát hiện byte đồng bộ hóa pha săn, điều khiển động cơ qua RTS và các hoạt động tệp không đồng bộ giữa các lõi để truy cập thẻ SD.
• RFS.c — Hệ thống lưu trữ ROM
  - triển khai giao diện lưu trữ và lưu trữ RFS, cho phép tải các tệp chương trình MZF từ thẻ SD. Tính năng RFS bao gồm CP/M v2.23 (48K), trình thông dịch SA-1510 BASIC tùy chỉnh và Microsoft BASIC v4.7, tất cả đều được cải tiến với quyền truy cập đọc/ghi thẻ SD để các chương trình và dữ liệu có thể được tải và lưu trực tiếp từ thẻ SD mà không cần băng cassette hoặc phần cứng đĩa mềm.
• TZFS.c — Hệ thống lưu trữ TranZPUter (đang tiến hành)
  - Khung tích hợp TZFS hiện có nhưng bổ sung logic cho bộ xử lý I/O ảo vẫn đang được phát triển. Chuyển đổi mô phỏng máy, quản lý tệp, khởi động CP/M và lệnh đọc/ghi I/O sẽ khả dụng sau khi công việc này hoàn tất.
• MZ-1E05.c — Bộ giao diện đĩa mềm
  - mô phỏng bộ điều khiển đĩa mềm Sharp MZ-1E05, dựa trên WD1773 FDC.
• MZ-1E14.c — Bộ điều khiển QuickDisk với BIOS ROM (MZ-700 / MZ-800)
  - mô phỏng bộ điều khiển QuickDisk MZ-1E14, bao gồm ROM BIOS tích hợp cho máy MZ-700 và MZ-800.
• MZ-1E19.c — Bộ điều khiển QuickDisk không có ROM BIOS (MZ-800 / MZ-2000 / MZ-2200 / MZ-2500)
  - mô phỏng bộ điều khiển QuickDisk MZ-1E19, không có ROM BIOS tích hợp và nhắm mục tiêu MZ-800, MZ-2000, MZ-2200 và MZ-2500 máy móc.
• MZ-1R12.c — Bo mạch RAM chạy bằng pin 32KB
  - mô phỏng phần mở rộng RAM chạy bằng pin MZ-1R12 32KB của Sharp. Thay vì sử dụng pin thật, hình ảnh RAM được lưu giữ và khôi phục từ thẻ SD. Bảng mạch này thường được sử dụng để lưu trữ ứng dụng nên có thể sử dụng ngay khi khởi động, tránh thời gian tải băng cassette lâu.
• MZ-1R18.c — Bo mạch RAM 64KB
  - mô phỏng phần mở rộng RAM Sharp MZ-1R18 64KB, thường được sử dụng làm đĩa RAMFILE để lưu trữ chương trình hoặc để cung cấp bộ nhớ bổ sung cho các ứng dụng tùy chỉnh yêu cầu nhiều hơn địa chỉ tiêu chuẩn không gian.

Các tính cách bổ sung sẽ được bổ sung vào thời điểm thích hợp.

Nhiều cá tính có thể cùng tồn tại trong cấu hình JSON, mỗi cá tính được liên kết với một ngân hàng PSRAM khác nhau. Chuyển đổi nhân cách sẽ thay đổi bản đồ bộ nhớ hoạt động và tải ảnh ROM mà không cần khởi động lại máy chủ.

• CMake 3.20+
  - được dùng làm hệ thống xây dựng cho chương trình cơ sở RP2350.
• ARM GCC toolchain
  - arm-none-eabi-gcc, thường được cài đặt qua apt install gcc-arm-none-eabi.
• Docker
  - required for the ESP32 firmware build, which runs inside the official Espressif IDF container (espressif/idf:release-v5.4). Không cần cài đặt ESP-IDF gốc.
• Python 3
  - được yêu cầu bởi công cụ xây dựng Pico SDK.
• Perl
  - được tập lệnh xây dựng sử dụng để tăng phiên bản tự động.

<gốc>/
├── get_and_build_sdk.sh # sao chép và xây dựng pico-sdk và pico-examples
├── build_tzpuPico.sh # xây dựng firmware RP2350 (và tùy chọn ESP32)
├── picoZ80.h.tmpl # mẫu định nghĩa bảng, được sao chép vào SDK tại thời điểm xây dựng
├── pico-sdk/ # được sao chép bởi get_and_build_sdk.sh
├── pico-ví dụ/ # nhân bản bởi get_and_build_sdk.sh
└── dự án/
    ├── Thư viện giả lập Z80/ # Zeta Z80 (được sao chép thủ công)
    └── tzpuPico/ # dự án picoZ80/pico6502 chính (được sao chép thủ công)

mkdir -p <gốc>/dự án
cd <root>/dự án
# Sao chép dự án tzpuPico chính
git clone <tzpuPico-repo-url> tzpuPico
# Sao chép thư viện trình mô phỏng Zeta Z80
git clone <zeta-repo-url> Z80

export PICO_PATH=/your/chosen/root/

cd <gốc>
./get_and_build_sdk.sh

cmake -DPICO_BOARD=pimoroni_pga2350 -DPICO_PLATFORM=rp2350-arm-s -DPICO_SDK_PATH=<root>/pico-sdk/ ..
làm

build_tzpuPico.sh xử lý bản dựng RP2350 hoàn chỉnh: nó sao chép định nghĩa bảng picoZ80.h vào SDK, sao lưu phiên bản hiện tại, chạy CMake và make -j4, tăng phiên bản trên bản dựng thành công và sao chép các tệp chương trình cơ sở kết quả vào projects/tzpuPico/fw/uf2/ và projects/tzpuPico/fw/bin/ với tên tệp được đóng dấu phiên bản. Thư mục fw/uf2/ chứa hình ảnh Bootloader UF2 (được sử dụng để nhấp nháy bộ lưu trữ lớn USB ban đầu); thư mục fw/bin/ chứa hình ảnh phân vùng ứng dụng nhị phân thuần túy (.bin) được sử dụng để cập nhật OTA. Các phân vùng ứng dụng được đặt tại các địa chỉ flash không chuẩn mà định dạng UF2 không thể thể hiện, do đó, nhị phân đơn giản được sử dụng cho tất cả các lần truyền OTA.

Tập lệnh chấp nhận một đối số tùy chọn:

cd <gốc>
# Bản phát hành tiêu chuẩn (chỉ RP2350)
./build_tzpuPico.sh
# Bản dựng gỡ lỗi (RP2350 chỉ CMAKE_BUILD_TYPE=Gỡ lỗi)
./build_tzpuPico.sh GỠ LỖI
# Bản dựng đầy đủ — chương trình cơ sở RP2350 cộng với chương trình cơ sở ESP32 qua Docker
./build_tzpuPico.sh TẤT CẢ

# Thêm vào hồ sơ shell
bí danh idf54='docker run --rm --privileged \
  --khối lượng /dev:/dev\
  --volume /sys:/sys:ro \
  --volume /dev/bus/usb:/dev/bus/usb \
  -v $PWD:/dự án \
  -w /dự án \
  -it espressif/idf:release-v5.4 idf.py "$@"'
cd <root>/projects/tzpuPico/esp32
bản dựng idf54
# Phần sụn nhị phân: build/tzpuPico_esp32.bin
# Tải lên qua trang web OTA (ota-esp32.htm) hoặc flash trực tiếp qua USB

Để vào chế độ lưu trữ lớn của bộ nạp khởi động RP2350, hãy sử dụng jumper hoặc đầu dò trên tiêu đề gỡ lỗi:

1. Giữ Chân 6 (BOOTSEL) ở mức thấp.
2. Cấp nguồn hoặc xác nhận Chân 3 (Đặt lại RP2350) ở mức thấp rồi nhả ra — RP2350 bắt đầu khởi động.
3. Thả BOOTSEL ngay sau khi bật nguồn hoặc đặt lại. Việc giữ ở mức thấp sau thời điểm khởi động ban đầu sẽ ngăn RP2350 truy cập FlashRAM.
4. Kết nối cổng USB picoZ80 với PC — RP2350 liệt kê như một thiết bị lưu trữ dung lượng lớn USB.
5. Sao chép Bootloader_<version>.uf2 vào ổ đĩa được gắn. RP2350 tự flash bộ nạp khởi động và khởi động lại.

Tất cả các bản cập nhật chương trình cơ sở RP2350 tiếp theo có thể được thực hiện thông qua trang web OTA mà không cần chạm vào tiêu đề gỡ lỗi.

ESP32 được flash bằng esptool qua môi trường ảo Python. Trên các phiên bản bo mạch mới hơn, ESP32 xuất hiện dưới dạng thiết bị USB của chính nó; trên các bo mạch gốc có một cổng USB duy nhất, nó chỉ có thể truy cập được thông qua RP2350 hoạt động như một cầu nối USB-UART. Trong cả hai trường hợp Chân 4 (Đặt lại ESP32) trên tiêu đề gỡ lỗi được sử dụng để giữ ESP32 ở trạng thái đặt lại trong trình tự khởi động RP2350 khi được yêu cầu.

Thiết lập môi trường Esptool một lần:

python3 -m venv ./venv/
nguồn ./venv/bin/activate
cd $HOME/esptool
[[TAG_1151]

PORT=/dev/tty.usbmodem141403 # điều chỉnh cho phù hợp với hệ thống của bạn
BINPATH=/path/to/build/output
python3 ./esptool.py \
  -p ${PORT -b 115200 \
  --trước default_reset --sau hard_reset \
  --chip Esp32s3 \
  write_flash \
  --chế độ flash dio --flash_size 4MB --flash_freq 80m \
  0x0 ${BINPATH/bootloader.bin \
  0x8000 ${BINPATH/partition-table.bin \
  0x9000 ${BINPATH/ota_data_initial.bin \
  0x10000 ${BINPATH/sd_card.bin

Tất cả tiếp theo Có thể thực hiện cập nhật chương trình cơ sở ESP32 qua trang web OTA (ota-esp32.htm) mà không cần Esptool.

Ghi chú sửa đổi bo mạch: Bo mạch picoZ80 gốc (v2.0 đến v2.2) có một cổng USB duy nhất được kết nối với RP2350. Trên các bo mạch này, ESP32 phải được lập trình thông qua RP2350 hoạt động như một cầu nối USB-UART. Các phiên bản bo mạch mới hơn bổ sung thêm cổng USB thứ hai được kết nối trực tiếp với ESP32, cho phép Esptool xử lý cổng đó một cách độc lập.

• RP2350 OTA
  - điều hướng đến http://<device-ip>/ota-rp2350.htm, chọn phiên bản .bin tệp từ fw/bin/ và tải lên. Các phân vùng ứng dụng tồn tại ở các địa chỉ flash không chuẩn, do đó cần có nhị phân thuần túy (không phải UF2). Bộ nạp khởi động xác minh tổng kiểm tra hình ảnh trước khi kích hoạt phân vùng mới.
• ESP32 OTA
  - điều hướng đến http://<device-ip>/ota-esp32.htm và tải lên tệp nhị phân chương trình cơ sở ESP32. ESP32 tự động khởi động lại vào chương trình cơ sở mới. Trang này cũng chấp nhận kho lưu trữ FilePack được phiên bản để cập nhật hệ thống tệp web ESP32 trên thẻ SD — xem Tải lên FilePack bên dưới.

Kết nối phần cứng
Kết nối đầu dò ARM DAPLink / CMSIS-DAP (ví dụ: Đầu dò gỡ lỗi Raspberry Pi, Đầu dò ma thuật đen hoặc bất kỳ bộ chuyển đổi tương thích CMSIS-DAP nào) với tiêu đề gỡ lỗi 6 chân trên bảng picoZ80. Chỉ cần ba kết nối:

Đang bắt đầu OpenOCD
OpenOCD hiển thị hai cổng máy chủ GDB - cổng 3333 cho Core 0 và cổng 3334 cho Core 1. PicoZ80 yêu cầu một sửa đổi nhỏ đối với tập lệnh đích OpenOCD RP2350 tiêu chuẩn để cho phép gỡ lỗi SMP thực sự với các cổng GDB riêng biệt cho mỗi lõi. Sao chép tập lệnh chuẩn và bỏ ghi chú dòng target smp:

Bộ đồng xử lý ESP32-S3 có giao diện USB-JTAG tích hợp — không cần đầu dò gỡ lỗi bên ngoài. Kết nối trực tiếp cáp USB từ PC chủ với cổng USB ESP32 trên bo mạch picoZ80.

Khởi động OpenOCD bằng cấu hình JTAG tích hợp ESP32-S3:

Tất cả hành vi của picoZ80 được điều khiển bởi config.json trên thẻ SD. RP2350 đọc tệp này khi khởi động thông qua ESP32, thu nhỏ nó và lưu kết quả vào Flash. Nếu không có thẻ SD, cấu hình đã lưu trước đó sẽ được sử dụng. Cấu hình có thể được chỉnh sửa trực tiếp trong trình duyệt bằng trang Trình chỉnh sửa cấu hình.

Cấu trúc cấp cao nhất là:

{
  "esp32": { "cốt lõi": {
      "thiết bị": "Z80",
      "chế độ": 0 },
    "wifi": {
      "ghi đè": 1,
      "chế độ wifi": "khách hàng",
      "ssid": "Mạng của tôi",
      "mật khẩu": "Mật khẩu của tôi", "ip": "192.168.1.192",
      "netmask": "255.255.255.0",
      "cổng": "192.168.1.1",
      "dhcp": 0,
      "webfs": "webfs", "kiên trì": 0
    
  },
  "rp2350": { "cốt lõi": {
      "cpufreq": 300000000,
      "psramfreq": 133000000,
      "điện áp": 1,10
    },
    "z80": [ {
        "bộ nhớ": [ ... ],
        "io": [ ... ],
        "trình điều khiển": [ ... ]
       ]
  

"bộ nhớ": [
  {
    "bật": 1, "addr": "0x0000",
    "kích thước": "0x1000",
    "loại": "ROM",
    "ngân hàng": 0,
    "tcycwait": 0, "tcycsync": 0,
    "nhiệm vụ": "",
    "tệp": "/TZFS/tzfs.rom",
    "fileof": 0
  },
  {
    "bật": 1,
    "addr": "0x1000",
    "kích thước": "0xCFFF", "loại": "RAM",
    "ngân hàng": 0,
    "tcycwait": 0,
    "tcycsync": 0,
    "nhiệm vụ": "", "tệp": "",
    "fileof": 0
  },
  { "bật": 1,
    "addr": "0xD000",
    "kích thước": "0x1000",
    "loại": "PHYSICAL_VRAM",
    "ngân hàng": 0, "tcycwait": 2,
    "tcycsync": 0,
    "nhiệm vụ": "",
    "tệp": "",
    "fileof": 0 
]

"io": [
  {
    "bật": 1,
    "addr": "0xE0", "kích thước": "0x08",
    "loại": "FUNC",
    "func": "mz700_io"
  },
  {
    "bật": 1,
    "addr": "0x00",
    "kích thước": "0xE0",
    "loại": "VẬT LÝ" 
]

"trình điều khiển": [
  { "bật": 1,
    "tên": "MZ700",
    "loại": "VẬT LÝ",
    "if": [
      {
        "bật": 1, "tên": "chính",
        "loại": "VẬT LÝ",
        "rom": [
          {
            "bật": 1,
            "tệp": "/MZ700/mz700.rom",
            "loadaddr": [
              {
                "bật": 1,
                "vị trí": 0,
                "addr": "0x0000", "ngân hàng": 0,
                "kích thước": "0x1000",
                "tcycwait": 0,
                "tcycsync": 0
              
            ]
           ],
        "addrmap": [
          {
            "bật": 1, "srcAddr": "0x0000",
            "kích thước": "0x1000",
            "dstAddr": "0x0000"
          
        ],
        "iomap": [
          { "bật": 1,
            "srcAddr": "0xE0",
            "kích thước": "0x08",
            "dstAddr": "0xE0",
            "16bit": 0 
        ],
        "param": [
          {
            "bật": 1,
            "tệp": "/config/mz700.cfg"
          
        ]
       ]
  },
  {
    "bật": 1,
    "tên": "MZ-1E05",
    "loại": "VẬT LÝ",
    "if": [
      { "bật": 1,
        "tên": "fdc0",
        "loại": "VẬT LÝ",
        "rom": [],
        "addrmap": [], "iomap": [
          {
            "bật": 1, "srcAddr": "0xD8",
            "kích thước": "0x04",
            "dstAddr": "0xD8",
            "16bit": 0
          
        ],
        "param": [
          {
            "bật": 1,
            "tệp": "/DSK/MZ700/disk0.dsk" 
        ]
      
    ]
  
]

{
  "rp2350": { "cốt lõi": {
      "cpufreq": 300000000,
      "psramfreq": 133000000,
      "điện áp": 1,10
    },
    "z80": [ {
        "bộ nhớ": [
          { "bật":1, "addr":"0x0000", "kích thước":"0x1000", "loại":"ROM", "ngân hàng":0, "tcycwait":0, "tcycsync":0, "nhiệm vụ":"",
            "tệp":"/MZ700/mz700.rom", "fileof":0 }, { "bật":1, "addr":"0x1000", "kích thước":"0xCFFF", "loại":"RAM",
            "ngân hàng":0, "tcycwait":0, "tcycsync":0, "nhiệm vụ":"", "tệp":"", "fileof":0 },
          { "bật":1, "addr":"0xD000", "kích thước":"0x1000", "loại":"PHYSICAL_VRAM",
            "ngân hàng":0, "tcycwait":2, "tcycsync":0, "nhiệm vụ":"", "tệp":"", "fileof":0 },
          { "bật":1, "addr":"0xE000", "kích thước":"0x2000", "loại":"VẬT LÝ", "ngân hàng":0, "tcycwait":0, "tcycsync":0, "nhiệm vụ":"", "tệp":"", "fileof":0  ],
        "io": [
          { "bật":1, "addr":"0xE0", "kích thước":"0x08", "loại":"FUNC", "func":"mz700_io" },
          { "bật":1, "addr":"0xD8", "kích thước":"0x04", "loại":"FUNC", "func":"wd1773_io" 
        ],
        "trình điều khiển": [
          { "bật":1, "tên":"MZ700", "loại":"VẬT LÝ", "if": [{ "bật":1, "tên":"main", "loại":"VẬT LÝ",
                     "rom":[], "addrmap":[], "iomap":[], "param":[] }]
          },
          {
            "bật":1, "tên":"MZ-1E05", "loại":"VẬT LÝ",
            "if": [{ "bật":1, "tên":"fdc0", "loại":"VẬT LÝ", "rom":[], "addrmap":[], "iomap":[],
                     "param":[{ "bật":1, "tệp":"/DSK/MZ700/disk0.dsk" }] }]
           ]
      
    ]
  

Bộ đồng xử lý ESP32 lưu trữ một trang web giao diện quản lý được xây dựng bằng Bootstrap 4. Kết nối với mạng WiFi của picoZ80 (hoặc định cấu hình chế độ máy khách để tham gia mạng hiện có của bạn) và điều hướng đến http://<device-ip>/ — theo mặc định http://192.168.4.1/ ở chế độ Điểm truy cập.

Khi bật nguồn lần đầu, bo mạch sẽ bắt đầu ở chế độ WiFi AP. Sử dụng trang Trình quản lý WiFi để định cấu hình chế độ máy khách và chỉ định địa chỉ IP cố định trên mạng của bạn. Tất cả bảy trang đều có chung một thanh điều hướng bên trái cho phép truy cập bằng một cú nhấp chuột vào Trạng thái, Trình chỉnh sửa cấu hình, Trình quản lý tệp, Cài đặt (Chương trình cơ sở → ESP32 / RP2350, Trình quản lý WiFi) và Persona.

Trang đích hiển thị trực tiếp của bảng trạng thái trên ba bảng:

• Cấu hình WiFi
  - SSID hiện tại, địa chỉ IP được chỉ định, mặt nạ mạng và cổng. Tên bảng (tzpuPico) và chuỗi bản quyền được máy chủ web ESP32 phân phát dưới dạng biến mẫu.
• Thông tin phiên bản
  - Bảng phân vùng ESP32 hiển thị tất cả các vị trí OTA với loại, loại phụ, địa chỉ flash, kích thước, phiên bản chương trình cơ sở, dấu thời gian xây dựng và vị trí nào hiện đang chạy. Điều này giúp việc xác nhận chương trình cơ sở nào đang hoạt động sau khi cập nhật OTA trở nên dễ dàng.
• Phân vùng RP2350
  - bảng phân vùng flash RP2350 với số phân vùng, địa chỉ, kích thước, tổng kiểm tra, cờ hoạt động/đang chạy, giấy phép, tác giả, mô tả, phiên bản, ngày xây dựng và bản quyền — cung cấp ảnh chụp nhanh hoàn chỉnh về trạng thái chương trình cơ sở RP2350 cùng với ESP32 thông tin.

Hai menu thả xuống ở thanh điều hướng phía trên bên phải có sẵn trên mỗi trang:

• Menu tác vụ
  - Change Floppy Disk 1 / 2 — chọn tệp hình ảnh DSK mới từ thẻ SD và gắn nó vào khe 1 hoặc khe 2 của bộ điều khiển đĩa mềm WD1773 ảo mà không cần khởi động lại. Tên tệp ảnh đĩa hiện được tải sẽ hiển thị bên cạnh mỗi mục nhập (hoặc "không" nếu không có ảnh nào được tải).
  - Change QD Disk — hoán đổi tệp hình ảnh QuickDisk đang hoạt động một cách nhanh chóng. Tên tệp hình ảnh QD hiện được tải được hiển thị bên cạnh mục nhập.
  - Tải lại cấu hình RP2350 — gửi lệnh tải lại tới RP2350 qua ESP32–RP2350 UART; RP2350 phân tích lại config.json và áp dụng lại bản đồ bộ nhớ và cấu hình trình điều khiển mà không cần cấp nguồn đầy đủ.
• Menu khởi động lại
  - ESP32 — khởi động lại mềm bộ đồng xử lý ESP32 (khởi động lại máy chủ web và ngăn xếp WiFi, RP2350 không bị ảnh hưởng).
  - RP2350B — đặt lại bộ xử lý RP2350 (chạy lại bộ nạp khởi động và tải lại khe cắm chương trình cơ sở đang hoạt động, CPU chủ bị tạm dừng trong khi đặt lại).
  - Host — xác nhận dòng đặt lại của máy tính chủ, khởi động lại máy tính cũ trong ổ cắm Z80 mà không ảnh hưởng đến bo mạch picoZ80 chính nó.

Trang Trình chỉnh sửa cấu hình cung cấp toàn quyền kiểm soát chỉnh sửa đối với tệp cấu hình JSON. Thay đổi cấu hình bằng trình chỉnh sửa wysiwyg, lưu khi cần và nhấp vào Áp dụng để xử lý lại cấu hình.

Thẻ SD giữ các bản sao lưu được đánh số tự động của mọi cấu hình đã lưu (config.json;1, config.json;2, … với số cao nhất là số gần đây nhất), do đó luôn có thể quay lại cấu hình làm việc trước đó. Các cấu hình đã chỉnh sửa sẽ được lưu lại vào thẻ SD; nhấp vào Áp dụng hoặc hành động menu "Tải lại" sau đó gửi lệnh tải lại tới RP2350 qua UART ESP32–RP2350, khiến RP2350 phân tích lại và áp dụng lại cấu hình mới và khiến ESP32 phân tích cú pháp và tải lại cấu hình của nó.

Trình quản lý tệp cung cấp trình duyệt tệp dựa trên web đầy đủ cho thẻ SD, cung cấp bố cục danh sách thư mục để xem tệp trên thẻ SD.

Nó được thiết kế để bảo trì thẻ SD chung: tải lên hình ảnh ROM, hình ảnh đĩa mềm (DSK), hình ảnh QuickDisk (QD), hình ảnh đĩa RAM và cập nhật hệ thống tệp web mà không cần xóa thẻ.

Mỗi mục nhập đều có các nút tác vụ để sao chép, xóa, tải xuống hoặc chỉnh sửa tệp văn bản và nút tải lên Select File ở trên cùng cho phép truyền các tệp mới từ PC. Điều hướng thư mục cho phép đi xuống các thư mục con như roms/, dsk/, qd/ và ram/.

Tải lên tệp tar hoặc gzip sẽ tự động giải nén và giải nén tệp tar hoặc gzip (hoặc tar.gz) trong SD hiện tại thư mục.

Trang Persona định cấu hình tính cách máy đang hoạt động một cách độc lập cho từng phân vùng trong số hai phân vùng chương trình cơ sở RP2350. Mỗi phân vùng có cột nút radio riêng bao gồm mọi loại máy Sharp MZ được hỗ trợ:

• CPU cơ bản — mô phỏng Z80 thuần túy không có trình điều khiển dành riêng cho máy; hữu ích cho việc phát triển Z80 chung.
• MZ-80A và MZ-80B — Dòng MZ-80 sắc nét (ROM màn hình 1Z-013A, bàn phím MZ-80, bộ nhớ tiêu chuẩn bản đồ).
• MZ-700 — Sharp MZ-700 với VRAM chuyển đổi ngân hàng, bộ điều khiển bàn phím và trình điều khiển đĩa mềm/QuickDisk tùy chọn.
• MZ-800 — MZ-800 sắc nét với các chế độ video mở rộng và hỗ trợ QuickDisk.
• MZ-1500 — Sharp MZ-1500 với QuickDisk và đĩa mềm tùy chọn.
• MZ-2000, MZ-2200, MZ-2500 — dòng Sharp MZ sau này có video độ phân giải cao và bộ nhớ mở rộng.

Chọn một nhân vật và nhấp vào Chọn Personae ghi config.json dựng sẵn tương ứng vào thẻ SD (sao lưu tệp hiện tại trước) và kích hoạt một tải lại cấu hình. Bởi vì mỗi phân vùng chương trình cơ sở có thể chứa một cá tính khác nhau, nên bo mạch có thể được chuyển đổi giữa, chẳng hạn như cá tính MZ-700 trên phân vùng 1 và cá tính MZ-80A trên phân vùng 2 mà không cần chỉnh sửa thẻ SD.

Trang OTA ESP32 báo cáo đầy đủ kiểm kê phần mềm của ESP32 trước khi chấp nhận tải lên chương trình cơ sở:

• Bảng điều khiển mô-đun
  - hiển thị phiên bản của từng thành phần phần mềm ESP32: ứng dụng ESP32 chính, thư viện NVS (lưu trữ cố định), ngăn xếp WiFi, FilePack (trình đóng gói hệ thống tệp web) và WebFS (hệ thống tệp web trong flash). Điều này giúp dễ dàng xác nhận tất cả các thành phần đều nhất quán sau khi cập nhật.
• Bảng phân vùng ESP32
  - hiển thị bảng phân vùng OTA ESP32 đầy đủ (otadata, nvs, phy_init, ota_0, ota_1) với địa chỉ, kích thước, phiên bản chương trình cơ sở, dấu thời gian xây dựng và khe OTA nào hiện đang hoạt động (được đánh dấu là "Có").
• Bảng tải lên chương trình cơ sở ESP32
  - chấp nhận tệp nhị phân ESP32 (.bin) do bản dựng ESP-IDF tạo ra. Sau khi tải lên, ESP32 khởi động lại vào chương trình cơ sở mới và khe cắm cũ được giữ lại làm dự phòng.
• Bảng tải lên FilePack
  - tải tệp lưu trữ FilePack đã được phiên bản lên thẻ SD. FilePack gói tất cả nội dung web tĩnh ESP32 (HTML, CSS, mẫu JavaScript và tệp phụ trợ) vào một kho lưu trữ có thể phân phối duy nhất. Khi tải lên ESP32 sẽ giải nén tệp lưu trữ vào thư mục hệ thống tệp web của thẻ SD; mọi tệp được thay thế sẽ tự động được đổi tên để bao gồm số phiên bản trước đó (ví dụ: webfs → webfs.2.80), giữ nguyên phiên bản cũ để khôi phục. Điều này phù hợp với phiên bản kiểu VAX/VMS được sử dụng ở nơi khác trên thẻ SD, trong đó mỗi bản sửa đổi liên tiếp của tệp có thể chỉnh sửa được lưu giữ bằng hậu tố số: config.json;1, config.json;2, v.v. — đảm bảo không có chỉnh sửa nào bị ghi đè âm thầm.

Trang OTA RP2350 quản lý hai phân vùng chương trình cơ sở RP2350:

• Bảng phân vùng RP2350
  - liệt kê tất cả ba phân vùng: phân vùng 0 (Bộ nạp khởi động), phân vùng 1 (khe ứng dụng đầu tiên, ví dụ: "Trình mô phỏng CPU Z80") và phân vùng 2 (khe thứ hai). Mỗi hàng hiển thị địa chỉ flash, kích thước, tổng kiểm tra, cờ hoạt động/đang chạy, giấy phép, tác giả, mô tả, phiên bản và ngày xây dựng. Phân vùng hiện đang chạy được đánh dấu là "Có" trong cột Hoạt động.
• Bảng tải lên chương trình cơ sở RP2350
  - chấp nhận tệp chương trình cơ sở nhị phân thuần túy .bin từ fw/bin/. UF2 không được sử dụng ở đây — các phân vùng ứng dụng được đặt tại các địa chỉ flash không chuẩn mà UF2 không thể biểu thị, do đó quá trình truyền OTA sử dụng nhị phân thô. Sử dụng các nút radio Phân vùng 1 / Phân vùng 2 để chọn vùng mục tiêu. Có hai hộp kiểm bổ sung: Xóa cấu hình ứng dụng xóa hình ảnh ROM và phân vùng cấu hình JSON được rút gọn được liên kết với vị trí đích (hữu ích khi nâng cấp lên phiên bản chương trình cơ sở có lược đồ cấu hình không tương thích) và Xóa tiêu đề flash đặt lại tiêu đề phân vùng flash về mặc định ban đầu, xây dựng lại bảng phân vùng từ đầu trong khi vẫn giữ nguyên bộ nạp khởi động cấu hình. Quá trình tải lên được xác minh bằng tổng kiểm tra trước khi phân vùng mới được kích hoạt.
• Bảng phân vùng hoạt động RP2350
  - chuyển đổi phân vùng hoạt động một cách độc lập mà không cần tải chương trình cơ sở mới lên. Việc chọn một phân vùng ở đây sẽ kích hoạt quá trình khởi động lại tự động vào khe đã chọn — hữu ích để chuyển đổi giữa hai biến thể chương trình cơ sở được tải sẵn (ví dụ: Z80 và bản dựng thử nghiệm) mà không cần truyền bất kỳ tệp nào.