Wir basteln uns ein Interface

Was den Atari ausmacht: Es ist nicht immer nur die Frage der Performance oder der Fortschrittlichkeit eines Computers, die über seine Beliebtheit entscheidet. Neben vielem ist es beim Atari auch die Tatsache, dass er sich ausgezeichnet für Hardwarebasteleien jeglicher Art eignet. Aus diesem Grund werden wir - auch auf Wunsch vieler Leser - häufiger Bastelvorschläge und Bastel-Tipps in der ST-Computer vorstellen.

Mit einem gut ausgestatteten Computer kann man eine Menge wichtiger Dinge tun: Man kann z.B. seinem Konterfei in der viele MB Arbeitsspeicher fressenden Bildbearbeitung einen Satz neuer Ohren verpassen, das Ganze in Photoqualität ausdrucken und mit dem Ergebnis Freunde und Bekannte beeindrucken - oder man kann sich in stundenlanger Kleinarbeit atemraubenden Lötdämpfen und aggressiven Ätzmitteln aussetzen, um mit Computerhilfe einige LEDs zum Leuchten zu bringen. Hohn und Spott werden der Lohn für diese bahnbrechende Elektronikentwicklung sein, doch genau damit wollen wir uns hier befassen. Interfaceschaltungen gab und gibt es für den Atari zugegebenermaßen schon eine erkleckliche Anzahl. Störend dabei ist aber in der Regel die Komplexität der Schaltungen, die dem Hobbybastler ein Verstehen der elektronischen Zusammenhänge unmöglich macht. Schaltungstechnische Spitzfindigkeiten, Spezialbauelemente und ellenlange Logikgleichungen für Gals und Pals tun ihr übriges, um den euphorischen Elektronikneuling in einen von Selbstzweifeln geplagten Nur-Konsumenten zu verwandeln. Mit einigen kleinen Basteleien (Schaltungsenwicklung wäre wohl zu dick aufgetragen) wollen wir diesem Trend entgegenwirken und dem engagierten Bastler das eine oder andere Erfolgserlebnis vermitteln.

Da stellt sich natürlich als erstes die Frage, was im Rahmen dieser Serie denn so alles gebaut werden soll: Prinzipiell alles, was mit Standardbauelementen realisierbar ist und keine fundierten Kenntnisse voraussetzt. Anregungen und erprobte Schaltungsvorschläge aus der Leserschaft sind herzlich willkommen, ebenso konstruktive Kritik und Verbesserungsvorschläge.

Heute geht es zunächst erst einmal darum, welche Ausrüstung man haben sollte und welche Bauelemente zu beschaffen sind, damit zukünftige Basteleien auch durchgeführt werden können. In der nächsten Ausgabe wollen wir dann tatsächlich einige LEDs mit dem Rechner ansteuern und danach "Daten einlesen". Das Erzeugen und Messen von Spannungen steht etwas weiter hinten auf dem Programm. Wie es dann weitergeht, hängt auch ganz wesentlich von den Wünschen und Anregungen aus Bastlerkreisen ab, fangen wir also erst einmal vorne an.

Anfangsüberlegung

Der auserwählte Rechner dürfte wohl klar sein: der allseits geliebte Atari. Ob 520er oder TT, ob mit oder ohne Festplatte, viel oder wenig RAM - spielt alles keine Rolle, nur laufen muss er. Ein monochromer bzw. hochauflösender Monitor für die Programmiergeschichten wäre wohl nicht schlecht, ist aber nicht Bedingung.

Weiteres Nachdenken erfordert die Entscheidung, welche Schnittstelle denn nun für unsere Zwecke mißbraucht werden soll. Die parallele Schnittstelle scheidet aus, da sich sonst kein Drucker betreiben lässt. Die serielle Schnittstelle bietet uns, wie der Name schon vermuten lässt, lediglich einen seriellen Datenstrom, der über Schieberegister erst in eine für uns genehme Form gebracht werden müsste - viel zu aufwendig. Gleiches gilt für die MIDI-Schnittstelle.

Was bleibt also - genau, der Romport. Hier finden wir reichlich Daten- und Adressleitungen, die zudem auch noch sehr einfach zu programmieren sind. Der Pferdefuß sei nicht verschwiegen: Der 40polige Slot, der an jedem Atari ab ST-Baureihe zu finden ist, hält für uns einen gar unüblichen Kontaktabstand von 2 mm bereit. Ein entsprechender Romportstecker muss also selbst gefertigt werden (soviel zu "Standardbauteilen").

Unsere Schnittstelle

Der Romport, auch Modulschacht genannt, dient eigentlich der Aufnahme eines Programm- oder Diagnosemoduls, das, je nach Programmierung, sofort nach dem Einschalten abgearbeitet wird oder wie ein Massespeicher vom Desktop aus angesprochen werden kann. Wie der Name ROM (Read-Only-Memory) schon sagt, kann auf diese Schnittstelle nur lesend zugegriffen werden. Ein Schreibversuch wird vom Atari mit Bomben belohnt, Trotzdem ist es möglich, über die Adressleitungen Daten "nach draußen" zu schaffen, aber mehr dazu später. Der Romport verfügt über 40 Kontakte, deren Signale sich in vier Gruppen unterteilen lassen:

1. Versorgungsleitungen 3 x Masse und 2 x +5 Volt
2. Adressleitungen 15 Stück (A1 bis A14)
3. Datenleitungen 16 Stück (DO bis D15)
4. Steuerleitungen
   (siehe hierzu auch Romport-Belegungsplan oben rechts)

Auf den ersten Blick wirkt die Signalfuh-rung recht ungeordnet, auf den zweiten übrigens auch, aber damit werden wir leben (müssen).

Eine nähere Betrachtung der einzelnen Leitungen offenbart schnell die möglichen Risiken bei der Benutzung des Romports: Unkritisch ist der Masseanschluß (Pins 38 - 40). Hier liegen 0 Volt an, dieser Anschluß bildet damit das Bezugspotential für unsere externen Basteleien. Die für die Versorgung von Rom-Modulen vorgesehene 5 Volt-Spannung (Pins l und 2) kann für umfangreichere externe Schaltungen oft nicht den nötigen Strom liefern. Je nach Rechnertyp und bereits eingebauten Hardwarezusätzen liegt die maximal mögliche Stromentnahme so zwischen 0 und l Ampere. Wer seinen Mega l mit PAK, Fastram- und Grafikkarte ausgerüstet hat, könnte wohl eher noch ein wenig Strom gebrauchen, übrig ist da mit Sicherheit nichts. In so einem Fall muss die externe Hardware eine eigene Stromversorgung erhalten.

Die Daten- und Adressleitungen sowie die Signale /UDS und /LDS stammen direkt vom Prozessor. Ein Kurzschluß auf diesen Leitungen führt aber keineswegs zur sofortigen Zerstörung, der Rechner fährt dann eben nicht hoch. Der Zweck der Daten- und Adressleitungen dürfte klar sein, doch /UDS und /LDS bedürfen der Erklärung:

Da der 68000er Prozessor einen 16 Bit breiten Datenbus hat, braucht er eigentlich nicht jedes Byte (= 8 Bit) einzeln anzusprechen, denn es werden ja immer 2 Byte (= l Word) auf einmal bearbeitet. Rein theoretisch reicht es also, wenn man nur jedes zweite Byte adressiert. Damit wäre dann die Adressleitung AO überflüssig. Einige im und am Atari verwendeten Komponenten verfügen jedoch nur über die Möglichkeit einer byteweisen Verarbeitung von Daten, dazu gehören zum Beispiel Floppy- und DMA-Controller. Um mit diesen Komponenten umgehen zu können, ist es notwendig, auch einzelne Bytes anzusprechen. Hier liegt nun der tiefere Sinn dieser beiden Signale. /UDS bedeutet "Upper Data Strobe" und wird aktiv, wenn auf eine gerade Adresse zugegriffen wird, /LDS bedeutet "Lower Data Strobe" und wird beim Zugriff auf ungerade Adressen aktiv. Der "/" vor dem Signalnamen sagt uns, dass diese Signale "Lo-aktiv" sind. Das bedeutet, dass sie dann aktiv sind, wenn ihre Spannung 0.8 Volt unterschreitet, also gegen Masse geht. Bleiben noch /ROM3 und /ROM4. Diese Signale werden im ST(E) vom Glue erzeugt, bei TT und Falcon von Spezial-chips. Sie sind ebenfalls Lo-aktiv und dienen der Auswahl eines von zwei je 64 KB umfassenden Adressräumen, die am Romport zur Verfügung stehen.

Der Adressraum des Romports

Viele haben sicherlich schon davon gehört, dass sich am Romport nur maximal 128 KB verwalten lassen. Das mag für umfangreiche Programme sicherlich recht mager sein, für uns bedeutet das aber, dass wir über 130.000 Schaltmöglichkeiten zur Verfügung haben! Damit sollten wir in jedem Falle auskommen und werden auch entsprechend verschwenderisch damit umgehen. Wie kommt man mit den zur Verfügung stehenden Leitungen aber auf gerade 128KB?

Dazu betrachten wir die anliegenden Signale 'mal ein bißchen genauer: Wir haben 16 Datenleitungen, die bei der Adressierung keine Rolle spielen, weil eben nur Daten darüber laufen. Weiterhin haben wir 15 Adressleitungen, nämlich A1 bis AI 4. Schon interessanter, denn damit können wir 2 hoch 15, also 32.768 Adressen ansprechen. Diese 32.768 Adressen können entweder gerade sein, dann ist /UDS aktiv, oder ungerade, dann ist /LDS aktiv. Somit hätten wir schon 65.536 ansprechbare Adressen. Jetzt kommen /ROM3 und /ROM4 ins Spiel und verdoppeln unsere Möglichkeiten noch einmal, macht 131.072 Adressen. Das sind aufs Bit genau 128 KB. Der Adressraum des Romports hat, wie eine Wurst, auch einen Anfang und ein Ende, aber dazu mehr, wenn es interessant wird.

Die Grundausstattung

Ein Lötkolben allein genügt nicht, soviel steht fest. Wie bei allem im Leben gibt es aber auch hier Sachen, die zwingend erforderlich sind, und andere, die die Arbeit erleichtern. Ich mache an dieser Stelle dabei keinen Unterschied, weil ich in frühen Tagen mit unzulänglichen Arbeitsmitteln meine liebe Not hatte und deshalb vorbelastet bin. Außerdem möchte ich niemandem die Möglichkeit vorenthalten, seine masochistische Ader auszuleben.

1. Der Lötkolben

Man hört und liest immer wieder von empfohlenen Lötkolben mit "geringer Leistung" oder "15 Watt" oder dergleichen. Das wollen wir gleich einmal als Unsinn zu den Akten legen. Ein Lötkolben kann gar nicht genug Leistung haben. Zur Erläuterung: Die Temperatur an der Lötspitze beträgt üblicherweise zwischen 350 und 370 Grad Celsius. Bei einer Lötung sinkt die Temperatur naturgemäß ab, weil die Lötspitze an das kalte Lötgut gehalten wird. Ein Lötkolben mit geringer Leistung wird die Lötspitzentemperatung nicht so schnell wieder auf das Soll bringen können wie einer mit hoher Leistung. Der Effekt ist eine längere thermische Belastung des Lötgutes und ein weniger flüssiges Arbeiten.

Lötkolben, die ohne Trafo direkt am Stromnetz betrieben werden, sind für Elektronikarbeiten nur bedingt zu gebrauchen. Zum einen gibt es keine vernünftige Temperaturregelung, weiterhin sind die Lötspitzen zu klobig und benetzen schlecht, die Leistung ist zu niedrig (in der Regel 30 Watt), das Kabel ist nicht flexibel genug, und man hat weder Ablage noch Reinigungsschwamm.

Da ist es schon besser, in den sauren Apfel zu beißen und sich eine Lötstation zuzulegen. Die Marke ist dabei egal, aber so um die 100 DM muss man als Ausgabe schon wenigstens einkalkulieren.

2. Lot und Flußmittel

Richtig gelesen, das Lötzinn heißt in Wirklichkeit Lot.

Es gibt eine Vielzahl von Loten, die sich in ganz bestimmten Eigenschaften voneinander unterscheiden. Dabei spielen Kriterien wie Schmelztemperatur, Leitfähigkeit und natürlich der Preis eine große Rolle. In der Elektronik hat sich bei Lötungen auf Kupferleiterplatten eine ganz bestimmte Sorte durchgesetzt: L-Sn60PbCu2 (Spitzname: Elektroniklot). Das "L" steht dabei für "Lot", der Rest dieser eigenartigen Bezeichnung hat natürlich ebenfalls einen tieferen Sinn,

das ist nämlich die Zusammensetzung unseres Lotes. Wer in der Chemiestunde aufgepaßt hat, kommt schnell dahinter: Sn ist das chemische Zeichen für Zinn, Pb für Blei und Cu für Kupfer. Wir haben in unserem Lot also 60% Zinn (Sn60) und 2% Kupfer (Cu2), der Rest ist Blei. Warum ausgerechnet diese Zusammensetzung? Ganz einfach: In dieser Zusammensetzung ist unser Lot "eutektisch", das heißt, es geht bei Erwärmung über seinen Schmelzpunkt von 183 Grad hinaus vom festen direkt in den flüssigen Zustand über, ohne erst zu einer Art "Brei" zu werden. Diese Eigenschaft hat beim Löten echte Vorteile. Der Kupferanteil sorgt dafür, dass sich bei Lötungen die Kupferleitbahn nicht so schnell auflöst.

Flußmittel gibt es mindestens soviele wie Lote. Aber auch hier haben sich in der Elektronik ganz bestimmte Typen durchgesetzt. Normalerweise findet sich das Flußmittel als Flußmittelseele im Lötdraht. Die Bezeichnung sollte aber auf der Spule angegeben sein und in etwa F-SW26 lauten.

Auch hinter dieser Bezeichnung verbergen sich wichtige Informationen: Das "F" steht für Flußmittel (schau an), "SW" bedeutet "Schwermetall" und "Weichlöten", die angehängte Zahl gibt Aufschluß über die Art der Rückstände. Werte von 26 und größer sagen uns, dass die Rückstände nach dem Erkalten nicht mehr aggressiv sind und deshalb nicht entfernt werden müssen. Finger weg von Lötfett (z.b: F-SW21) oder säurehaltigen Flußmitteln (z. B. F-SW11)!

Die richtige Kombination aus Lot und Flußmittel für unsere Zwecke ist Lötdraht mit Flußmittelseele, Durchmesser l mm. Auf der Spule steht also: L-Sn60PbCu2 und F-SW26 (F-SW32 ist auch ok).

3. Entlötlitze, Entlötsaugpumpe

Beides wichtige Hilfsmittel zur Entfernung von Lot. Die häufig vertretene Ansicht, Entlötlitze sei das einzig Wahre, kann ich nicht teilen. Nach meinen Erfahrungen ist beides zwingend erforderlich.

4. Seitenschneider

Genau genommen heißt das Ding, das wir brauchen, "Feindrahtschneider" und ist zum Durchtrennen von Kupferdrähten bis l mm Durchmesser gedacht. Die billigen Dinger reichen vollkommen und kosten so 10 DM.

5. Flachzange

Breite ca. 3 - 5 mm, wenn man mal was umbiegen will.

6. Kram

Das sind wichtige Utensilien, die sich mit der Zeit ansammeln. Dazu gehören zum Beispiel Teppichmesser, Schraubendreher mit l,5mm-Klinge, Säge, Abisolierzange, Zugang zu einem Schraubstock, Platinenhalter oder so was, Malerpinsel (so l"), Spiritus zur Entfernung von Flußmittel und eine Rolle Klopapier.

7. Der Arbeitsplatz

Der Wohnzimmer- oder Küchentisch ist nicht das Gelbe vom Ei, aber es hat sicherlich nicht jeder die Möglichkeit, sich eine Bastelecke oder dergleichen einzurichten. Hell soll es sein und gut belüftet, der Lötdämpfe wegen. Der Tisch sollte möglichst nicht wackeln und eine vernünftige Arbeitshöhe haben. Tapeziertische sind, trotz ihrer verführerisch großen Arbeitsfläche, ungeeignet.

Bauelemente und so

Was wir für die erste Zeit brauchen, ist verdächtig wenig. Wahrscheinlich fällt mir der Rest nach Drucklegung ein, aber ein paar Kleinigkeiten lassen sich sicher auch noch besorgen, wenn's hart wird.

1. Romportstecker

Sicherlich der härteste Brocken, da als Bauelement nicht käuflich zu erwerben. Wer über die Möglichkeit verfügt, Platinen zu ätzen, kann für sich (und vielleicht auch für andere Interessierte) so ein Ding selbst herstellen. Man nehme eine beidseitig kupferkaschierte Leiterplatte und säge sie so zurecht, dass sie in den Romport paßt, also auf 41,5 mm Breite. Nach einer Probesteckung erkennt man auf der Kupferfläche Kratzspuren der Romportkontakte. Diese Kratzspuren decke man mit Anreibesymbolen oder Ätzresist ab und werfe das Ganze ins Ätzbad - fertig. Wer sich von diesen Mühen freikaufen möchte, besorge sich irgendeine Platine für den Romport (Scannerinterface, Epromkarte o.a.) und säge den für uns interessanten Stecker möglichst großzügig ab.

2. Flachbandkabel

40polig soll es sein und ca. 10 cm lang. Am besten nimmt man ein IDE-Kabel für den Anschluß von Festplatten und schneidet sich ein Stück ab, da ist dann auch gleich der richtige Stecker dran. Das Ende ohne Stecker wird später am Romportstecker angelötet, und zwar im Wechsel eine Ader oben, die nächste unten. Dabei ist die markierte Ader Pin l und gehört dementsprechend an Pin l unseres Romportsteckers.

3. Platinen

Lotpunktraster soll es sein, die Verdrahtung ist einfacher als bei Platinen mit Lötstreifenraster. Eine Europakarte (160 mm x 100 mm) reicht für den Anfang.

4. Bauelemente

Da brauchen wir (zunächst) nicht viel: 2 x Pfostenleiste 2reihig, 2 x 32 Pins 4 x IC-Sockel 20pol 2 x IC 74LS374 2 x IC 74LS244 l x Elko lOOuF 4 x Kondensator lOOnF (ca.) 8 x LED, 3 mm, Farbe egal 8 x Widerstand 330R (ca.)

Dazu natürlich Strippe, möglichst dünn. Klingeldraht ist ungeeignet, viel zu dick und zu starr, dann besser einzelne Litzen aus dem Flachbandkabel verwenden.

Die Programmierung

Für heute war's das im wesentlichen. Bleibt nur noch die Klärung der Programmierfrage. Programmierkenntnisse sind für diese Geschichte eigentlich nicht erforderlich, aber eine Programmiersprache sollte man schon besitzen. Die Beispiele hier werden in GFA-Basic sein, weil es so schön einfach ist, sich aber problemlos auf jede andere Hochsprache übertragen lässt.

Wenn Sie. weitere Fragen bzgl. der Hardware-Bastelvorschläge haben, wenden Sie sich bitte direkt an die Redaktion unter dem Stichwort "Hardware-Basteleien".

Ulrich Skulimma

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