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第三十四章:成功的做出了最小系统

    腊月二十三,北方小年。

    京城下起了入冬以来最大的一场雪。

    雪花纷纷扬扬,一夜之间就给整个城市,盖上了厚厚的白毯。

    清晨推开门,蔚秀园的院子里,积雪没过了脚踝。

    谢建军铲出一条小路,又把屋顶的积雪清理了,免得压坏瓦片。

    回到屋里时,林晓芸已经做好了早饭,小米粥,馒头,还有一小碟酱豆腐。

    “今天还去研究室?”林晓芸问道。

    “去,赵建国应该已经到了。”谢建军喝了口热粥说道:“昨天我们把最小系统的电路图定稿了,今天开始焊接。”

    “天这么冷……”

    “研究室有暖气,不冷。”谢建军看看窗外说道:“就是路不好走。你别出门了,菜我中午带回来。”

    吃完饭,他穿上最厚的棉袄,围上林晓芸织的围巾,戴上棉手套,推着自行车出门。

    雪还在下,自行车根本骑不了,谢建军想了想,又把自行车给推回家,干脆走着去了。

    到研究室时,赵建国已经在了。小伙子裹着军大衣,正用万用表检查刚送来的元器件。

    “谢哥,你来了!”赵建国很兴奋的说道:“东西都齐了!你看,万能板、芯片、阻容元件,还有新烙铁!”

    工作台上摊着各种工具:30瓦内热式电烙铁,松香,焊锡丝,吸锡器,尖嘴钳,斜口钳,镊子……。

    这些都是赵建国从家里带来的,有些是他父亲的,有些是他自己攒钱买的。

    “开始吧。”谢建军说着脱下外套,卷起袖子。

    第一件事是布局。他们在万能板上画出主要芯片的位置,Z80在中间,左边是地址锁存器(74LS373),右边是数据总线缓冲器(74LS245),上面是译码器(74LS138),下面是时钟电路和复位电路。

    “晶振用6MHz的,行吗?”赵建国问道。

    “行,Z80最高支持4MHz,6MHz有点超,但应该能工作。”谢建军用铅笔在板上做标记。

    “复位电路要可靠,上电复位和手动复位都要有。”

    “明白!”

    布局花了两个小时。两人反复推敲,不断调整,既要考虑信号流向,又要考虑走线方便。

    这是硬件设计的基本功——布局决定成败。

    中午,雪停了。谢建军买菜回家吃饭。

    下午开始焊接,这是赵建国的主场。

    他拿起烙铁,沾了点松香,焊锡在烙铁头上熔成银亮的小球。

    “我先焊电源和地线。”赵建国说道。

    电源和地线是电路的基础。赵建国在板的四角焊上电源插针,然后用粗导线把电源和地线,连接到每个芯片的位置。

    动作熟练,焊点饱满圆润,像机器焊出来的一样。

    “好手艺。”谢建军忍不住赞叹道。

    “练的。”赵建国不好意思地笑笑道:“以前焊收音机,焊坏了要赔零件,不敢不仔细。”

    焊完电源,开始焊芯片插座。这是细致活,四十脚的Z80插座,要保证每个引脚都焊牢,又不能短路。

    赵建国屏住呼吸,一个一个地焊。

    谢建军也没闲着。他按照电路图,用细导线连接各个芯片的引脚。

    这是最繁琐的部分,一根线接错了,整个系统就可能不工作。

    他每接一根线,就在电路图上做个标记,确保万无一失。

    研究室里很安静,只有烙铁的滋滋声,和两人偶尔的交流。

    “A8线接这里?”

    “对,接74LS138的A输入端。”

    “这个上拉电阻是10K吧?”

    “是,接在数据总线上。”

    窗外的雪又下起来,但屋里暖意融融。

    炉子上坐着水壶,冒着热气。张明偶尔过来看一眼,又回去忙自己的活。

    天黑时,最小系统的焊接完成了。

    一块绿色的万能板上,密密麻麻地布满了芯片、电阻、电容和导线,像一幅抽象画。

    中间是Z80,周围是各种逻辑芯片,晶振像个小银柱,立在角落。

    “能行吗?”赵建国有些忐忑的问道。

    “试试才知道。”谢建军也很紧张。

    硬件调试,第一次上电是最揪心的时刻——可能成功,可能冒烟,可能什么都没发生。

    他们先做静态检查。用万用表测每个电源引脚对地电阻,确保没有短路。

    然后检查每个芯片的电源和地是否接对。

    最后,顺着电路图,一根线一根线地核对。

    “都对了。”赵建国放下万用表。

    “上电。”谢建军深吸一口气说道。

    赵建国接上稳压电源,这是从物理系借的,可调输出电压。

    他先调到4.5V(低于标准的5V),这样即使有问题,损失也小。

    插上电源线。

    按下开关。

    电源指示灯亮了。

    没有冒烟,没有异味。

    两人对视一眼,松了口气。至少,没炸。

    “测一下各点电压。”谢建军说道。

    赵建国用万用表,测各个芯片的电源引脚:4.5V,正常。测晶振两端:有振荡波形,正常。

    测复位引脚:高电平,正常。

    “静态正常。”赵建国汇报道。

    “好,下一步,动态调试。”谢建军从包里拿出一片EPROM说道:“这是我昨晚写的监控程序,只有256字节,最简单的,让地址总线循环计数,这样我们可以用示波器看波形,判断CPU是否在工作。”

    “你会写机器码?”赵建国震惊的说道。

    “嗯,手编的。”谢建军把EPROM插进烧录器,这也是借的,物理系有。

    他把程序烧进去,然后小心地插到板子的ROM插座上。

    重新上电。

    接上示波器。探头点在地址总线的最低位上。

    如果CPU工作,这个引脚应该会有方波信号。

    按下复位键。

    示波器的屏幕亮起来。一条绿色的扫描线,然后……跳动了!

    虽然波形有些毛刺,但确实在跳,频率大约是晶振的六分之一。

    “工作了!”赵建国激动地喊道。

    谢建军也长舒一口气。最小系统,点亮了。

    这意味着Z80能跑,时钟正常,复位正常,总线正常。

    虽然这离真正的计算机还差得远,没有内存,没有I/O,没有显示器,但这是从零到一的一步。

    就像婴儿的第一声啼哭,证明生命开始了。

    “再看看其他信号。”谢建军移动示波器探头,检查地址总线、数据总线、控制信号。

    波形都正常,虽然有些时序上的小问题,但都在可接受范围内。

    “成功了!”赵建国挥舞着拳头说道:“我们做出了最小系统!”

    “只是第一步。”谢建军也很高兴,但很清醒的说道:“接下来要加内存,加I/O,写真正的监控程序。路还长。”

    “那也值了!”赵建国看着那块板子,像看着自己的孩子:“这是咱们自己做出来的!”

    窗外的雪不知什么时候停了。夜幕降临,研究室的灯光透过窗户,在雪地上投出温暖的光晕。

    谢建军看了看表,晚上七点了。

    “今天到此为止。收拾一下,明天继续。”

    “好!”

    两人小心地断开电源,把板子用防静电袋包好,锁进柜子。

    收拾工具,打扫卫生。做完这一切,已经八点了。

    “我请你吃饭。”谢建军说道,“庆祝一下。”

    “不用不用……”

    “走吧,食堂应该还有饭。”
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