{"id":2747,"date":"2017-06-16T13:32:54","date_gmt":"2017-06-16T12:32:54","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/?p=2747"},"modified":"2021-02-16T12:56:30","modified_gmt":"2021-02-16T11:56:30","slug":"retrocomputer-in-neuer-technik-mist-fpga","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/2017\/06\/16\/retrocomputer-in-neuer-technik-mist-fpga\/","title":{"rendered":"Retrocomputer in neuer Technik: MIST FPGA"},"content":{"rendered":"
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Commodore C16 am MIST FPGA<\/p><\/div>\n

In den Sommermonaten und vor allem mit meinem kleinen Sohn, ist die Zeit, hinter dem Rechner zu sitzen und \u00fcber die „Projekt’chen“ zu schreiben, doch sehr d\u00fcnn ges\u00e4t. Schon etwas l\u00e4nger besch\u00e4ftige ich mit den Retrocomputern, wie den Commodore C16, C64, Amiga etc. Mittlerweile ist auch schon eine kleine Sammlung an originaler Hardware zusammengetragen. Um die alten Customchips in den „Brotkisten“ zu schonen, ist es interessant auf alternative Hardware auszuweichen. F\u00fcr jeden modernen Rechner und auch die kleinen Computer der Raspberry-Foundation ist es kein Problem, einen C64 oder Amiga zu emulierten. Daf\u00fcr gibt es viel Software (Vice, Yape, Mame, ePSXe, Stella, etc.), die auch ausgezeichnet funktioniert. Bei den Emulatoren wird die Funktionalit\u00e4t der alten Maschinen per Software nachgebildet. Programme und Spiele, die fr\u00fcher per Datasette oder Floppydisk geladen wurden, werden beim Emulator einfach als „Imagedatei“ geladen und gestartet. Das klappt zum gr\u00f6\u00dften Teil. Es gibt aber auch Spiele, die so trickreich programmiert worden sind, dass sie das Maximum aus der Hardware herausholen und daf\u00fcr beispielsweise Bereiche im Speicher f\u00fcr Gamecode verwenden, der f\u00fcr ganz andere Dinge vorgehen war… In solchen F\u00e4llen kann es dann vorkommen, dass der Emulator hier versagt.<\/p>\n

Noch viel exklusiver und weniger umst\u00e4ndlich in Betrieb zu nehmen, um schnell mal einen alten „Rambo“ zu spielen, ist ein Retrocomputer in einem FPGA. Den Elektronikern unter den Lesern ist FPGA sicher ein Begriff. FPGA bedeutet Field-Programmable-Gate-Array. Das Wiederum bedeutet, man hat hier einen Chip, dessen Logikgatter per Softwarebeschreibung erstellt werden. Man stelle sich zum Beispiel einen TTL Baustein 7408 vor. Er beinhaltet vier unabh\u00e4ngige UND-Gatter mit je zwei Eing\u00e4ngen und einem Ausgang. Solche einfachen und viel komplexere Bausteine bilden von der Funktionalit\u00e4t her, die Basis jeden Computers. Solche „Bausteine“ lassen sich auch in einem FPGA erstellen. Man „beschreibt“ quasi mit einer Hochsprache die Funktion, synthetisiert diese und erstellt einen Programmingcode, der im FPGA dann die Gates zu den gew\u00fcnschten Gattern zusammenschaltet.<\/p>\n

HDL nennt man diese „Hochsprache“ (Hardware Description Language). Ein solch ein FPGA enth\u00e4lt nun wirklich sehr, sehr viele GateArrays, die alle zu einer gew\u00fcnschten Funktion geschaltet werden k\u00f6nnen. Man baut sich quasi seinen eigenen Chip. Der gro\u00dfe Vorteil ist nat\u00fcrlich, dass alle Schaltvorg\u00e4nge in Echtzeit und je nach Beschattung parallel ausgef\u00fchrt werden. FPGAs von den Herstellern Altera oder XILINX sind mittlerweile in der Lage im Highspeed Bereich zu operieren mit zig Megagates, IO-Buffers f\u00fcr Singleended- und LVDS Signalen geliefert zu werden.<\/p>\n

Mit solchen FPGAs ist es nat\u00fcrlich auch gar kein Problem einen alten 8 oder 16Bit Computer aus den 80igern nachzubilden. Und zwar in Hardware – das bedeutet die Funktion aller Chips die auf einem C64 Board montiert waren (CPU, RAM, PLA, ROM, SID, VIC, CIA ) wird per VHDL beschrieben und  die Gates des FPGA dann so zusammenschaltet, dass er dann sozusagen ein C64 Chip ist, der alles kann was ein echter C64 kann.    <\/p>\n

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Altera Cyclon III FPGA<\/p><\/div>\n

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Microcontroller Atmel<\/p><\/div>\n

Ein solches Projekt wurde im Rahmen des MIST (aMIga atariST) realisiert. Die MIST<\/a> Community hat hier ein Board entwickelt, dessen Kern ein ALTERA Cyclon III ist.  Ein SD-Kartenslot dient als Datenquelle. \u00dcber die SD-Karte wird zum einen das FPGA bin-file (also der Core, der den FPGA zum Computer macht) und zum anderen die Daten f\u00fcr den entsprechenden nachgebildeten Computer, wie Spieleimages. Das Management und \u00fcbernimmt ein kleiner Atmel-Microcontroller. Die Community hat mittlerweile eine ganze Reihe von Rechnerkernen (Cores) gebastelt, die Rechner wie Atari XL, ZX81, ZX Spectrum, C64, Atari VCS, Atari 5200, Apple II, Sega Master System, NES, Odyssey2 und viele mehr nachbilden.<\/p>\n

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MIST Board Vorderseite<\/p><\/div>\n

Das Mist-Board bringt eine Reihe von Schnittstellen mit. Eine MicroUSB-Buchse dient als Eingang f\u00fcr die Energieversorgung. Der MIST kann mit einem normalen USB-Handy Steckernetzteil versorgt werden.<\/p>\n

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MIST Board R\u00fcckseite<\/p><\/div>\n

Zwei 9 polige SUB-D Male-Buchsen erm\u00f6glichen das Anschlie\u00dfen der originalen Retro-Joysticks, wie Quickshot etc.  Vier USB-Hostbuchsen, nehmen Datentr\u00e4ger wie USB-Sticks und auch HIDs wie Maus, Keyboard oder auch Game Controller auf. Eine Klinkenbuchse gibt den Ton der Rechner aus und das Bild kommt \u00fcber eine VGA-Buchse. Hier liegt auch ein kleiner Haken. Denn das Videosignal kommt mit der Frequenz aus der Buchse, mit der auch der originale Rechner gelaufen ist. Wenn ein C64 PAL also mit 50Hz Bildwechselfrequenz arbeitet gibt die Buchse das V-Sync auch mit 50Hz aus. Bei NTSC w\u00e4ren es dann 60 Hz usw. Und das ist schon das Problem. Die meisten neuen LCD Monitore k\u00f6nnen mit einem 50Hz Signal nicht umgehen. Hier kommt meist eine Meldung wie: „Signal out of range“ Ich habe nur einen alten HP1955 und einen noch \u00e4lteren IBM Bildschirm zum Laufen gebracht.<\/p>\n

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MIST – MIDI Buchsen<\/p><\/div>\n

Wer sich mit Retro Computern und Musik, vor allem mit MIDI besch\u00e4ftigt, der kann auch mit dem MIST und den Atari ST Sequenzern arbeiten. Das Board hat auch zwei Midi DIN Buchsen.<\/p>\n

Wenn man seine SD-Karte nun vorbereitet, also ein Core von GitHub geladen, als core.rbf umbenannt hat, dann gehts auch schon los. Ich habe als Beispiel einen Commodore C16 Core gew\u00e4hlt und als Spiel das Jump an Run Spiel „Big Mac“ als .prg Datei auf die SD-Karte gelegt. Wenn\u00b4s auch viele nicht kennen, mein Bruder d\u00fcrfte sich daran erinnern, falls er sich in den Blog hierher verirrt \ud83d\ude42 <\/p>\n

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Commodore C16 BASIC Einschaltbildschirm<\/p><\/div>\n

Nach dem Startbildschirm des C16, kann mit einem angeschlossenen Keyboard mit F12 per Image Injection das File in den C16-Speicher kopiert werden. Das geht so schnell, dass man nicht merkt, ob zwischen der Enter Taste und dem Ready am Commodore Basic Bildschirm, etwas passiert ist. Mit RUN startet man das Spiel und es kann losgehen \ud83d\ude00<\/p>\n

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C16\/Plus4 Game: BigMac<\/p><\/div>\n

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