如何构建自己的单板计算机?


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为了娱乐,我想构建自己的单板计算机,以后可以对其进行编程。我知道已经有很多开发套件,由Altera和Xilinx等公司出售,但是我想尝试从头开始构建这样的板。

我的目标是非常简单的事情。它应该具有大约1MHz的系统时钟,一个8位CPU(不需要片上乘法和除法单元;我可以在软件中模拟它),一个小RAM(应该足够KB)和一个EEPROM,可以存储我的程序。我还想连接一些传感器,例如读取房间的温度。

我已经阅读了一些数字设计和CPU架构课程,因此我不必担心组件本身。我担心的是互连问题,尤其是在它们之间需要电阻和电容器的情况下。我在模拟电路方面有一些经验,但是它是有限的。我曾经建立自己的板,以便使用一些运算放大器和电阻器来控制计算机机箱中的四个风扇。

我不介意编写自己的编译器(如果需要),但是如果已有的话,这会使事情变得容易得多。另外,将程序获取到EEPROM可能会有点困难...

您是否知道有什么好书,网站或其他资源可以指向我以学习如何构建自己的单板计算机?任何帮助深表感谢。


您是否考虑过Atmel AVR系列之类的微控制器?它具有您提到的几乎所有功能,并且由GCC支持。您需要添加电源,传感器和其他部件,但是计算机处理器,RAM和一些闪存将在那里。
AndrejaKo

@AnderjaKo:噢,真是!这些似乎确实是我要寻找的!并全部打包!谢谢一群!= D但是你为什么不写这个作为答案...?
gablin

Answers:


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我不知道这是多么的话题,但是我还是要回答。

第一步是花一些时间浏览每个组件的潜在候选对象,并确定要降低的级别。您是要使用分立组件构建CPU,还是要使用预组装的CPU,还是要获得将所有基本部件都封装在一个封装中的微控制器?下一步将是获取并阅读您计划使用的每个组件的数据表。通常,您将能够找到一些示例电路,以及有关需要使用哪种线圈或电容器的信息。线圈通常用于过滤交流信号,而电容器通常用于过滤直流信号。

下一步将尝试获取某种电路仿真程序。这将使一切变得更加容易。

之后,您需要“设置商店”。为了将数据发送到芯片,您需要一个程序员。最便宜的可以通过并行或串行端口制成,而更昂贵的则可以使用USB并附带可以将数据加载到芯片的漂亮程序。如果您获得芯片制造商推荐的编程器,在这里就不会出错。例如一个被推荐用于AVR芯片。如果要制作印刷电路板或仅使用原型板,则还需要确定。如果要采用PCB方式,则需要电子烙铁和相关工具。您还需要确定是否要找人来制造PCB或自己制作。有很多方法可以自己制作PCB,

您还需要决定要使用的芯片的IDE。我不能为您提供太多帮助,因为您不知道将要使用什么功能,但是当今大多数流行的芯片都具有至少支持C的IDE。

我知道我对这个答案不太准确,但是除非我知道您实际上打算做什么,否则我将无法详细介绍。

另外,请考虑访问https://electronics.stackexchange.com/。似乎更适合在那里。


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摩托罗拉MC68HC05似乎很符合您的要求(但是还有更多的微控制器可以满足这些需求,例如AnderejaKo提到的那些微控制器)

它的文档还包括工作板的原理图(但您需要绘制和蚀刻自己的电路板,并找出芯片上I / O引脚的应用程序)

我为它编写的唯一软件,我确实使用了从汇编程序到十六进制的手动转换(操作码非常简单),并且有免费的开发工具。

http://webspace.webring.com/people/ju/um_2949/


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在“电子艺术”的学生手册中,他们进行了一系列练习,以构建一个非常简单的微型计算机。在书和学生手册之间,您应该有足够的能力来构建非常简单的计算机。

http://www.amazon.com/Art-Electronics-Student-Manual/


您也许在想这个吗?您提供的链接对我不起作用。
AndrejaKo

链接不起作用?只需在亚马逊或任何优质图书网站上搜索“电子艺术”,您就可以找到它。
Mark Irvine 2010年

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如AndrejaKo 已经指出的那样,将其重定向到https://electronics.stackexchange.com/可能会更好。特别是,我会提出两个现有的问答,“微控制器和微处理器之间的区别是什么?” “开始是从微处理器开始的”

第一个解释了微控制器和微处理器之间的区别,一般来说,它处理硬件的复杂性或集成度(即需要多少个IC芯片)。根据您的目标和/或时间和财务资源(硬件确实会花费金钱),一个小型的,基于微控制器的简单单元(例如广受欢迎的Arduino或其众多克隆之一)可能会作为套件提供或已经组装完毕。最好,因为它们的价格约为25欧元(30美元)。

但是,如果您更喜欢在1970年代末,1980年代初构建更像是业余爱好者的个人计算机,那么第二个问题(入门...)中的建议可能更符合您的想法。在这种情况下,诸如Zilog Z80之类的微处理器可能是在其上构建单板计算机(SBC)的更合适的CPU,因为我认为这是自制计算机爱好者最常用的微处理器,我怀疑MOS Technology的现在著名的6502排名第二。甚至还有许多二手的旧书(英语和西欧语言),描述了使用诸如Z80,Intel 8080或Intel 8051/8052之类的微处理器构建SBC的问题。我在回答中讨论了许多其他细节。第二个问题。这种方法通常会期望您至少对电子零件(或愿意学习/犯错误)以及购买和组装电子零件至少有所了解,因为我不认为它们是完整的 SBC套件或现成的-仍可使用SBC,但在eBay上可作为收藏品使用。

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