SD-Karte mit AVR

SD-Karte am Z9001 - die Lösung von Kingstener

neue Version mit Micro-SD-Card und ATMega328p, Bild Kingestener

Von Kingstener habe ich ein fertig aufgebautes SD-CARD-Interface für die KC's bekommen. Zur Nutzung am Z9001 kann man das noch abspecken, benötig wird i.W. nur ein Mikrocontroller ATMEGA32 und eine SD-CARD-Fassung (s. neue Variante im Bild). Die Hardware wird am User-Port und anstelle des Kassettenrecorders am Tape-Eingang angeschlossen und fungiert als digitaler Kassettenrecorder. Am Z9001 muss nichts verändert werden! Nach RESET wird automatisch ein kleines Monitorprogramm an den Tape-Eingang gesendet, was auf dem Z9001 gestartet wird und die weitere Kommunikation mit der SD-Karte über den USER-Port übernimmt. Das ganze ist wirklich recht schnell und funktioniert sehr gut!

Ich will die Software noch ein wenig ausbauen, mit dem Ziel, dass die Systemfunktionen zur Kassettenarbeit komplett auf die SD-Card umgebogen werden, so dass von jedem Programm aus direkt und schnell auf SD-Karte geschrieben und gelesen werden kann.

http://www.kingsteners.homepage.t-online.de/Erweiterungen, MSD2KC87, Download aller Unterlagen etc. vom Dropbox-Link auf der Seite.

Kingsteners Lösung baut auf dem SD-Interface von Arne Fitzenreiter http://www.fitzenreiter.de/kc85/kc85cf.htm auf; diese wiederum basiert auf dem SD-AVR-FAT-Treibern von Holger Klabunde http://www.holger-klabunde.de/avr/avrboard.htm#cf.

	Kommandos (diese werden alle im Mikrokontroller ausgeführt - das Terminalprogramm im Z9001 ist nur wenige Byte groß)!
	Die Leiterplatte. Am z9001 kann fast alles oberhalb des Mikrocontrollers entfallen. Die Fassung für die SD-Karte ist auf der Leiterseite. Die SD-Karte schaut oben hervor (blau).
	Verzeichniswechsel, Directory listen, Programm laden

• Software sd2kc.zip
• Schaltung plaenesd2kc.zip, siehe auch unten!

KC ↔ Terminalprogramm zur Byte-Ein- und Ausgabe ↔ User-Port ↔ SDKC-Modul

KC ↔ Kassettenrekorderanschluss ↔ SDKC-Modul

Die SD-Karte ist FAT32-formatiert. Auf ihr sind die Programme „load87“ und beliebige Z9001-Programme im TAP-Format abgelegt. Unterverzeichnisse sind natürlich möglich.

Das Modul wird am Userport und am Kassettenrekorderport angeschlossen.

Nach Einschalten des Z9001 erhält auch das Modul Spannung vom Z9001 und es wird das Programm „load87“ von der SD-Karte an den Kassettenanschluss ausgegeben. Wenn man schnell ist, kann man beim Booten am Z9001 noch „SDX“ <ENTER> eingeben. Ist man zu langsam und es erscheint „bad record“, muss man am Modul reset drücken und es halt nochmal versuchen.

Das Programm SDX - das Terminalprogramm - startet automatisch. Mit H gibt es eine Hilfe, mit L programmname wird ein Programm eingelesen. So einfach ist das!

Im Megamodul ist die Terminalsoftware SDX mit enthalten. Damit kann bei Nutzung des Megamoduls das Audiokabel auch komplett entfallen.

Die Schaltungsunterlagen von Kingstener plaenesd2kc.zip sind unverändert. Wird das Modul nur für den z9001 genutzt, kann fast alles oberhalb des Mikrocontrollers entfallen (s. Stromlaufplan). Dann ist ein kompakterer Aufbau möglich.

Initial muss der Controller den Bootloader (bootloader-0x7838434B.hex) einprogrammiert bekommen. Das geht mit einem externen AVR-Programmer oder einer selbstgebauten Lösung, wie etwa unter USB-Anschluss beschrieben. Wichtig ist das korrekte Setzen der Fuses:

Fuses: bootsz1, bootrst, keine crc Kontrolle¹⁾

BOOTSZ1 = 0 und BOOTSZ0 = 1 (Boot Flash section size 2048 Byte = 1024 Word, Start Address 3C00h) (!!)
BOOTRST = 0: Ein Reset führt direkt zur Ausführung des Boot Loaders
Ext. Quarz (CKSEL = 1111, SUT=11) (SUT=10 lt. u.a. Angaben, vgl. Bild und Liste)

Holgi's AVR / ATMega Prommer, http://www.holger-klabunde.de/avr/avrboard.htm#AVR / ATMega Prommer

Mein AVR ausgelesen mit Wellon-Programmer VP-280:

CKSEL0:Disable CKSEL1:Disable CKSEL2:Disable CKSEL3:Disable SUT0:Disable SUT1:Enable BODEN:Enable BODLEVEL:Enable BOOTRST:Enable BOOTSZ0:Disable BOOTSZ1:Enable EESAVE:Disable CKOPT:Disable SPIEN:Disable JTAGEN:Disable OCDEN:Disable Lock Bit1:Disable Lock Bit2:Disable Boot Lock Bit01:Disable Boot Lock Bit02:Disable Boot Lock Bit11:Disable Boot Lock Bit12:Disable

Der Atmega-Microcontroller kann auch später im fertigen Gerät über das SPI-Interface programmiert werden!

Der verwendete Bootloader stammt aus dem mikrocontroller-Forum SD_Bootloader_für_AT_Mega, sd2iec_Bootloader_2008-02-23.zip. Er wurde minimal angepasst (main.c, makefile).

Befindet sich auf der SD-Karte eine Datei SD2KC.BIN mit neuerer Version als im Controller gespeichert, so kopiert der Bootloader diese Datei in den internen Flash als Firmware (= Betriebssystem) für sich und startet dieses. Damit ist auf einfachste Weise ein Update der Firmware möglich. Beim flashen blinkt dann die LED (normalerweise).

Die aktuelle Versionsnummer steckt im Quellfile KCSCF.C (Zeile 43, //Kennung für den Bootloader...), kann aber auch nachträglich im BIN-File gepatcht werden.

Auf die Mit FAT16 formatierte SD-Karte müssen die beiden Programme

• load87
• SD2KC.BIN

ins Root-Verzeichnis.

Der Bootloader programmiert den AVR beim Start mit SD2KC.BIN, wenn die Version auf der SD-Karte neuer ist als die im AVR befindliche.

Z9001-Programme müssen in TAP-Format vorliegen. Sie können beliebig in Unterverzeichnissen der SD-Karte liegen.

Da nur 8+3-(DOS)-Filenamen angezeigt werden, sollte man die TAP-Dateien entsprechend umbenennen. Bei längeren Dateinamen wird sonst die Kurzform mit ~ im Namen angzeigt. Das ist problematisch, da der Z9001 keine Tilde auf der Tastatur hat und man so den Dateinamen nicht eingeben kann. Ein kleines Perl-Programm tap_rename.pl benennt die TAP-Dateien um in 8.3-Dateinamen: Es wird der originale KC-Programmname aus der TAP-Datei geholt. Bei BASIC wird der Typ weggelassen.

Zum Update über SD-Karte nochmals der Hinweis, der Bootlader verarbeitet nur FAT12 oder FAT16! Sicher sind aus Erfahrung Karten bis 512MB, darüber hinaus funktionieren verschiedene Karten bis etwa 4GB nur noch teilweise mit oder ohne Tricks oder gar nicht. Das SD-OS V1.2 dagegen verarbeitet FAT12/16/32, getestet mit diversen Micro-SD, SD und SDHC Karten bis 16GB.

Ich habe erstmal eine relokatible Version von SDX erstellt, die sich ans vorhandene RAM-Ende stellt. Damit muß man nicht mit verschiedenen Versionen arbeiten.

Die Software für den ATMEL ATMEGA32 Mikrocontroller basiert i.W. auf der FAT-Engine von von Holger Klabunde http://www.holger-klabunde.de/avr/avrboard.htm#cf.

Aus Holgers Paket FATSingleOpt41.zip stammen unverändert die Quell-Dateien

COMPACT.C COMPACT.H DIR.C DIR.H DOS.C DOS.H drivefree.c drivefree.h DUMPSECT.C DUMPSECT.H FAT.C FAT.H FIND_X.C FIND_X.H LCD.C LCD.H mem-check.c mem-check.h MMC_SPI.C MMC_SPI.H PRINTF.C PRINTF.H README.TXT READRAW.C READRAW.H RENAME.C SERIAL.C SERIAL.H

sowie (ans konkrete Projekt angepasst) DOSDEFS.H MYDEFS.H

Von Kingstener und Arne Fitzenreiter stammen COMMANDS.C COMMANDS.H KCFILE.C KCFILE.H KCSCF.C PPORT.C PPORT.H TAPE.C TAPE.H