第三十四章:成功的做出了最小系统

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    第三十四章:成功的做出了最小系统(第1/2页)
    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。
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    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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