68k-MBC of autora Just4Fun. Domácí retro jednodeskový počítač. Navazuje na předchozí autorovy projekty Z80-MBC2 (Zilog Z80) a V20-MBC (NEC V20).

Počítač je postavený na Motorola 68008 (1982). Procesor původně vznikl jako levnější varianta procesoru M68k (1979) a lišil se především 8bitovou vnější sběrnicí. Díky tomu mohli výrobci navrhovat levnější hardware s použitím běžných 8bitových pamětí, řadičů a periferií. V komerční sféře tento procesor proslavil počítač Sinclair QL (1984).

Projekt 68k-MBC nabízí možnost, jak si vyzkoušet oživení 16bitového počítače bez nutnosti shánět někdy už nedostupné historické součástky.

Víc na hackaday.io

Hardwarová architektura

Architektura základní desky v plně osazené verzi je minimalistická. Skládá se ze tří hlavních integrovaných obvodů a jednoho volitelného GPIO expandéru.

Srdcem počítače je 16/32bitový mikroprocesor Motorola MC68008. Uvnitř čipu se skrývá plnohodnotná 32bitová architektura s 32bitovými datovými i adresními registry, ovšem vnější datová sběrnice je pouze 8bitová. Instrukce se proto musí z paměti načítat po částech, kvůli čemuž procesor dosahuje zhruba 50–60 % výkonu své plnohodnotné varianty MC68000.

Moderním prvkem je řídicí mikrokontrolér Microchip PIC18F47Q10. Tento čip plní funkci I/O subsystému, zajišťuje TTL kompatibilitu pro propojení s procesorem a obsluhuje I2C sběrnici. Zásadním způsobem usnadňuje stavbu, protože supluje roli EPROM paměti (obsahuje firmware) a stará se o bootování, díky čemuž stavitelé nepotřebují klasický programátor historických pamětí.

Operační paměť systému tvoří statická RAM (SRAM), která na rozdíl od pamětí typu DRAM nevyžaduje neustálé oživování. K dosažení maximální kapacity 1 MB (1024 kB) se využívají dva paměťové čipy SAMSUNG K6T4008C1B-DL70. Každý z těchto čipů disponuje kapacitou 512 kB (524 288 bajtů), rychlou přístupovou dobou 70 ns a je dodáván v nízkopříkonové variantě v průchozím pouzdře DIP.

Na desce lze dále nalézt 16bitový I/O expander MCP23017. Tento obvod poskytuje 16 volně programovatelných bidirekčních digitálních pinů na konektoru J7, které lze využít k připojení tlačítek, LED diod nebo tiskárny. Pokud není osazen, tento konektor zůstává nefunkční.

Operační systémy a software

Při startu systému se spustí CP/M nebo Enhanced 68K Basic nebo sLoad/Autobook pro přímé nahrání nebo spuštění bare-metal kódu.

Mě zaujal převším OS CP/M-68K, port CP/M odladěný přímo pro architekturu Motoroly.

Pomocí multi-boot menu lze nastavit v jakém režimu se má spouštět.

Pokud potřebujem multi-boot menu vyvolat - RESET, stiknout a držet USER tlačítko, pustit RESET.

68k-MBC - A091020-R140221
IOS - I/O Subsystem - S310121-R231021

IOS: Full HW configuration detected
IOS: Found RTC DS3231 Module (21/09/26 10:37:02)
IOS: RTC DS3231 temperature sensor: 28C
IOS: Found GPE Option
IOS: CP/M Autoexec is OFF

IOS: Select boot mode or system parameters:
 0: No change (4)
 1: sLoad
 2: Enhanced 68K Basic
 3: Autoboot
 4: Load OS from Disk Set 0 (CP/M-68K v1.3)
 5: Change Disk Set 0 (CP/M-68K v1.3)
 6: Change serial ports speed
 7: Change CP/M Autoexec (->ON)
 8: Change RTC time/date

Enter your choice >

Úložiště a periferie

Floppy disky pro systém CP/M, se uchovávají na SD kartě. Tyto disky jsou emulovány mikrokontrolérem jako soubory s obrazem ve formátu .DSK.

Vzhledem k tomu, že systém není primárně herní konzolí a nedisponuje vlastním grafickým čipem (na rozdíl od počítačů Amiga či Atari ST), veškerá komunikace s uživatelem probíhá přes sériovou linku (RS232 / USB). Jako obrazovka a klávesnice typicky slouží běžné PC s terminálovým programem (například tio / PuTTY), nebo lze připojit dedikovaný doplňkový hardware s VGA výstupem, jako je terminál uTerm nebo třeba PicoTerm.

Anachronismus v době gigahertzů

Dneska i nejlevnější chytré hodinky disponují tisícinásobně vyšším výpočetním výkonem a kapacitou paměti než sálové počítače ze sklonku 20. století. V době vícejádrových gigahertzových procesorů, všudypřítomné umělé inteligence a gigabytových webových aplikací působí stavba jednodeskového počítače s procesorem Motorola 68008 na první pohled jako podivínství.

Skeptik by se mohl oprávněně ptát: Proč v roce 2026 věnovat hodiny pájení, shánění součástek a ladění sériového přenosu něčemu, co neumí zobrazit ani jednoduchou webovou stránku a čehož celý operační systém zabírá méně místa než jedna fotka z mobilu? Je 68k-MBC jen slepou uličkou pro hrstku pamětníků podléhajících sentimentu?

Abychom našli poctivou odpověď, musíme se podívat na argumenty pro i proti a prozkoumat, co tento minimalistický stroj nabízí dnešnímu studentovi informatiky, elektronikovi nebo softwarovému nadšenci.

Skeptik volí emulaci

Při kritickém pohledu musíme přiznat, že stavba 68k-MBC naráží na řadu praktických i pragmatických limitů:

• Úplná absence moderních standardů: Počítač nemá grafický výstup, zvukovou kartu, ethernetový port ani rozhraní USB. Veškerá interakce probíhá přes sériovou linku, což okamžitě vylučuje jakékoliv moderní multimediální využití.

• Můžeme použít softwarovou emulaci Pokud je cílem pouhé spuštění historického softwaru či operačního systému CP/M-68K, běžný počítač zvládne běh emulátoru (jako je MAME, QEMU nebo specializované C-emulátory) v okně prohlížeče bez nutnosti utratit korunu za hardware. Emulátor navíc nabízí okamžitý přenos souborů, možnost uložení stavu a nesrovnatelně vyšší komfort.

• Nízká výpočetní rychlost: Taktovací frekvence v řádu jednotek megahertzů a 8bitová vnější sběrnice znamenají, že i náročnější kompilace zdrojového kódu v C nebo Pascalu trvá znatelně déle než v moderním prostředí.

Prizmatem “spotřebitele výpočetního výkonu"je 68k-MBC nepraktický anachronismus.

Optimista hledá kouzlo reálného hardwaru

Skutečný význam 68k-MBC se však neukrývá v tom, co počítač dělá, ale jak to dělá a jakým způsobem vznikl. Nejcennější přidanou hodnotou projektu je samotný proces stavby a bastlení (DIY – Do It Yourself).

Proces batlení, osazení desky a hlavně obří prastarý čip Motorola MC68008, vytváří zcela osobní vztah ke stroji. Připomíná to pocity rybáře, který po dlouhém čekání zasekne rybu, nebo RC leteckého modeláře, jehož vlastnoručně vyrobený model se poprvé odlepí od země.

Díky stavbě pak počítač není black boxem, ale srozumitelný systém, kde uživatel zná roli každého integrovaného obvodu od mikrokontroléru PIC až po SRAM.

Pocit z oživení: Na emulátoru vidíte jen simulaci. Na 68k-MBC vidíte reálné elektrické signály kmitající po měděných cestách desky plošných spojů. Každý znak na terminálu je výsledkem fyzického tok elektrického proudu skrz skutečný křemík.

Výuková laboratoř architektury

Pro studenta IT nebo elektroniky představuje 68k-MBC pěknou výukovou pomůcku. Dnešní operační systémy jsou tak složité, že pod vrstvami abstrakce znemožňují pochopit základní principy fungování počítače.

68k-MBC naopak nabízí přímočarý a transparentní přístup. A má slušnou komunitní podporu.

Široká paleta vývojových nástrojů

Otevřené dveře k historickému i modernímu programování:

1. Interaktivní začátky v Enhanced 68k BASICu: Vynikající prostředek pro rychlé experimenty, manipulaci s pamětí (příkazy PEEK a POKE) a tvorbu jednoduchých algoritmů bez nutnosti kompilace.

   Narazíme na nemožnost použít LOAD/SAVE na SD kartu. Řeší to copy/paste textových dat do terminálu.

2. Klasická textová editace a překlad v CP/M-68K: Procházet vývojovým cyklem přímo na cílovém stroji má své neopakovatelné kouzlo. Kód lze napsat v systémovém editoru SKED (nebo ED) a následně jej zkompilovat:

   • Alcyon C: Původní profesionální kompilátor jazyka C pro architekturu 68000, který odhalí vícestupňový proces kompilace (předzpracování, překlad do asembleru, assemblování a linkování).

   • Pascal/MT+ 3.3 for CP/M-68K: Legendární strukturovaný jazyk, který v 80. letech vládl akademické půdě a učil správným programátorským návykům.

   • CBASIC (C68) Basic Compiler: Přeložený BASIC pro ty, kteří požadovali vyšší rychlost než u běžného interpretu.

Emulátor COM a most k 8bitové historii

FV prostředí CP/M-68K je existueje emulační vrstva pro spouštění 8bitových aplikací (s příponou .COM určených původně pro procesory Intel 8080 či Zilog Z80). Díky tomuto emulátoru lze na 16bitové Motorole spouštět textové adventury a historický software:

H>COM ADVENT.COM
Adventure 1.0 - (c) 1982 The Software Toolworks

Welcome to Adventure!!  Would you like instructions?

32bitové jádro procesoru v reálném čase emuluje 8bitový instrukční kód, aby spustilo klasický ZORK 1/2/3 nebo ADVENT.

Zábavný projekt

Je tedy 68k-MBC pouze podivínským nesyslem? Trochu asi je, ale když už ho mám postavený…

Možná neulehčí každodenní práci, ale jeho hodnota spočívá v edukaci a retro zážitku. Je to stroj, který vrací do informatiky hmatatelnost a řemeslo. Pro studenta představuje nejlepší možnou učebnici architektury počítačů, pro bastlíře je to výzva třeba napsat něco v asembleru a pro retro nadšence nezaměnitelná brána do zlatého věku počítačové historie.

1 MB adresního prostoru

Z hlediska architektury instrukční sady je Motorola MC68008 plnohodnotným členem rodiny 68000. Uvnitř jádra pracuje s 32bitovými datovými i adresními registry, díky čemuž z pohledu softwaru disponuje souvislým, nesegmentovaným, říkáme plochým adresním prostorem.

Zatímco klasická Motorola 68000 vyvádí na pouzdro 24 adresních vodičů (umožňujících adresovat 16 MB), pouzdro DIP-48 čipu MC68008 fyzicky vyvádí 20 adresních piny ($A_{0}$ až $A_{19}$). Procesor tak dokáže přímo adresovat paměťový rozsah o velikosti přesně 1 MB
($2^{20\ } = 1\ 048\ 576$ bajtů), konkrétně v šestnáctkové soustavě od 0x000000 po 0x0FFFFF.

Fyzická realizace RAM a Virtual I/O Engine

Na plně osazené desce 68k-MBC (Full verze) je tento 1 MB adresního prostoru rozdělen mezi dvě fyzické statické paměti SRAM a speciální hardwarové rozhraní emulované mikrokontrolérem:

1. SRAM Čip 0 (0x000000 až 0x07FFFF – 512 kB): Spodní polovina paměti. Na úplném začátku (0x000000) sídlí resetovací vektory procesoru (stohový ukazatel SP a programový čítač PC). Při běhu operačního systému CP/M-68K zde leží struktury BIOS/BDOS a systémové proměnné.

2. SRAM Čip 1 (0x080000 až 0x0FFFFB – téměř 512 kB): Horní polovina paměti určená pro uživatelské programy, dynamickou alokaci (heap) a zásobník (stack).

3. Virtual I/O Engine / IOS (0x0FFFFC až 0x0FFFFF – 4 bajty): Samotná Motorola nemá samostatné I/O instrukce (jako IN/OUT u Intelu či Zilog Z80). Všechny periferie jsou mapovány přímo do paměti (Memory-Mapped I/O). Nejvyšší 4 bajty celého 1MB prostoru nesměřují do fyzické RAM, ale jsou zachytávány řídicím mikrokontrolérem Microchip PIC18F47Q10. Zde probíhá veškeré předávání opkódů a dat pro sériovou linku, SD kartu či RTC hodiny.

Na desce se nenachází žádná fyzická paměť ROM/EPROM. Při zapnutí napájení mikrokontrolér PIC nepustí hlavní CPU do běhu (drží jej v resetu/HALTu), naplní počáteční adresy v SRAM potřebnými zaváděcími instrukcemi a teprve poté uvolní procesor k vykonávání kódu.

Protokol sLoad pro vývoj bare-metal

Pro vývojáře, kteří chtějí z procesoru Motorola 68008 vyždímat maximální výpočetní výkon nebo potřebují rychle testovat nově napsaný kód bez zdlouhavého startu operačního systému, nabízí 68k-MBC režim sLoad.

Jak sLoad funguje

Pokud uživatel v multi-boot menu při startu desky zvolí možnost sLoad, nastane následující sekvence hardwarových kroků:

1. Aktivace zaváděče: Mikrokontrolér PIC (IOS) přepne sériový port do stavu očekávání a vypíše výzvu k příjmu dat ve standardizovaném textovém formátu Motorola S-record (soubory s příponou .sr nebo .s68).

2. Příjem a kontrola dat: Vývojář pošle z PC přes sériovou linku zkompilovaný soubor. PIC čte zprávu řádek po řádku, ověřuje kontrolní součty (checksums) a parsuje cílové paměťové adresy.

3. Přímý zápis do SRAM: Bity ze sériové linky zapisuje PIC přímo do paměťových čipů SAMSUNG SRAM na adresy určené v souboru S-record.

4. Skok na holé železo: Jakmile dorazí ukončovací záznam (např. řádek S7 či S9), PIC zruší signál HALT na procesoru MC68008 a nastaví jeho programový čítač přímo na startovní adresu nahrané aplikace.

Program zkompilovaný pro sLoad běží v režimu bare-metal – v paměti není žádný operační systém, který by zabíral instrukční cykly nebo omezoval přístup k hardwaru. Celý 1 MB RAM je k dispozici pouze pro vývojářskou aplikaci.

Křížový překlad (Cross-Compilation) pro 68k-MBC

Protože kompilace rozsáhlého zdrojového kódu v jazyce C zabere na 8MHz procesoru s 8bitovou sběrnicí desítky sekund až minut, moderní vývojový cyklus spoléhá na křížový překlad (cross-compilation).

GCC a vývojové prostředí v Dockeru

Křížový překladač běží na moderním pracovním stanici (x86_64 nebo ARM), ale generuje strojové instrukce rodiny Motorola 68000. Aby vývojáři nemuseli složitě řešit závislosti knihoven a staré verze systémů, využívá se dockerizovaný toolchain obsahující m68k-elf-gcc propojený s c-knihovnou Newlib.

Pracovní postup (Rapid Prototyping)

Proces vývoje aplikace probíhá ve třech bleskových krocích:

[ Moderní PC (VS Code / C) ] ──(GCC cross-compiler)──> [ out.sr (S-Record) ]
                                                               │
                                                 (Sériová linka / tio / minicom)
                                                               │
                                                               🞃
[ 68k-MBC / Bare-Metal ] <──(Zápis do SRAM přes PIC)─── [ Režim sLoad ]

1. Napsání kódu na PC: Kód je napsán v pohodlném prostředí moderního editoru.

2. Překlad do S-recordu: Příkazový skript zkompiluje C kód a pomocí nástroje objcopy přeloží výstupní binárku do formátu Motorola S-record (out.sr).

3. Nahrání a spuštění: Přes sériový terminál minicom se soubor pošle do 68k-MBC spuštěného v režimu sLoad. Celý proces od úpravy řádku kódu po jeho běh na reálné Motorole je okamžitý.

Tento přístup tak dokonale spojuje komfort moderního programování s retro zážitkem ze spouštění kódu na skutečném historickém křemíku.

Adresování Virtual I/O Engine (IOS)

Mikroprocesor Motorola MC68008 nemá dedikovaný instrukční prostor pro V/V operace (jaký známé například z architektur Intel x86 nebo Zilog Z80). Veškerá komunikace s periferiemi se proto provádí přes paměťově mapované V/V porty (Memory-Mapped I/O). Na základní desce 68k-MBC jsou pro tento účel vyhrazeny nejvyšší adresy z 1MB adresního prostoru, na kterých naslouchá řídicí mikrokontrolér Microchip PIC18F47Q10 (I/O Subsystem – IOS).

Komunikace s jakoukoliv periferií integrovanou v mikrokontroléru (nebo připojenou na I2C sběrnici) probíhá ve dvou krocích: nejprve se do portu řídicího příkazu zapíše tzv. Opcode (operační kód požadované periferie) a následně se z datového portu hodnota přečte nebo se do něj zapíše.

Přehled adres a operačních kódů (Opcodes)

Pro přístup k rozhraní IOS a integrovaným prvkům využíváme následující adresní porty a kódy:

• STORE OPCODE Port (0xFFFFD / $FFFFD): Zápisový port určený pro nastavení aktivního operačního kódu (příkazu) v mikrokontroléru PIC.

• EXECUTE WRITE DATA Port (0xFFFFC / $FFFFC): Zápisový port pro odeslání datového bajtu svázaného s dříve uloženým Opcode.

• EXECUTE READ DATA Port (0xFFFFC / $FFFFC): Čtecí port pro sekvenční vyčítání naměřených nebo stavových bajtů.

Příklady v Enhanced 68k BASICu

Minimální funkční kód pro obsluhu jednotlivých periferií. Všechny ukázky pracují s přímým přístupem do paměti pomocí příkazů POKE a PEEK.

Ovládání Uživatelské LED (USER LED)

Uživatelskou LED diodu ovláháme uložením Opcode $00 na adresu $FFFFD a následným zápisem logické hodnoty 1 (rozsvícení) nebo 0 (zhasnutí) na adresu $FFFFC.

pro zhasnutí zapíše 1 na $FFFFC

10 REM --- Rozsviceni USER LED ---
20 POKE $FFFFD, 0 : REM Ulozeni Opcode 0 (USER LED) 
30 POKE $FFFFC, 1 : REM Rozsvitit LED

pro zhasnutí zapíše 0 na $FFFFC

10 REM --- Zhasnutí USER LED ---
20 POKE $FFFFD, 0 : REM Obnoveni Opcode 0 
30 POKE $FFFFC, 0 : REM Zhasnout LED

Čtení stavu tlačítka USER (USER KEY)

Stav tlačítka USER zjistíme uložením Opcode $80 na adresu $FFFFD. Následné přečtení adresy $FFFFC vrátí hodnota 1, pokud je tlačítko právě stisknuto, nebo 0, pokud je uvolněno.

10 REM --- Cteni stavu tlacitka USER ---
20 POKE $FFFFD, $80 : REM Ulozeni Opcode $80 (USER KEY) 
30 K = PEEK($FFFFC) : REM Cteni stavu
40 IF K = 1 THEN PRINT "Tlacitko je STISKNUTO" ELSE PRINT "Tlacitko je uvolneno"
50 GOTO 20

Vyčítání času, data a teploty z RTC DS3231 (volitelný modul)

Při práci s modulem RTC DS3231 pošleme mikrokontroléru Opcode $84 na adresu $FFFFD. Mikrokontrolér naplní vnitřní vyrovnávací paměť a každé následující zavolání PEEK($FFFFC) vrátí postupně jeden z 7 datových bajtů v pevně daném pořadí: sekundy, minuty, hodiny, den, měsíc, rok (od r. 2000) a teplota čipu v $C$.

Protože hodnota teploty je vracena jako 8bitové číslo se znaménkem v kódování dvojkového doplňku, pro záporné hodnoty (kdy je hodnota bajtu vyšší než 127) provádíme odečet $256$.

10 REM --- Cteni casu, data a teploty z RTC DS3231 ---
20 POKE $FFFFD, $84 : REM Ulozeni Opcode $84 (DATETIME) 
30 S = PEEK($FFFFC) : M = PEEK($FFFFC) : H = PEEK($FFFFC)
40 D = PEEK($FFFFC) : N = PEEK($FFFFC) : Y = PEEK($FFFFC) 
50 T = PEEK($FFFFC) : IF T > 127 THEN T = T - 256 : REM Dvojkovy doplnek
60 PRINT "Cas:     "; H; ":"; M; ":"; S
70 PRINT "Datum:   "; D; "/"; N; "/"; Y + 2000
80 PRINT "Teplota: "; T; " C"

Zde je podrobná kapitola o GPE a I2C čipu MCP23017 zpracovaná ve formátu Typst se stejnou hlavičkou, ASCII schématem konektoru J7, přehlednou tabulkou registrového mapování / opcodů a stručnými ukázkami v Enhanced 68k BASICu.

Volitelné rozšíření GPE (GPIO Port Expander)

Počítač 68k-MBC ve své plné konfiguraci nabízí možnost osazení volitelného integrovaného obvodu na pozici U9. V oficiální dokumentaci se toto rozšíření označuje jako GPE Option (GPIO Port Expander). Srdcem tohoto rozšíření je 16bitový I/O expandér MCP23017 komunikující přes sériovou sběrnici $I^{2}C$.

Pokud čip na pozici U9 osazen není, zůstává 20pinový lištový konektor J7 (GPIO) na desce nefunkční. Piny konektoru J7 totiž nevedou přímo k procesoru Motorola MC68008, ale jsou připojeny výhradně na brány čipu MCP23017.

Detekce při startu (IOS Boot)

Během inicializace systému řídicí mikrokontrolér Microchip PIC18F47Q10 (I/O Subsystem – IOS) automaticky proskenuje interní sběrnici $I^{2}C$ na adrese 0x20. Pokud čip MCP23017 odpoví, vypíše bootloader na terminálu zprávu:

IOS: Found GPE Option

Přítomnost této zprávy potvrzuje, že je obvod správně napájen, pull-up rezistory na $I^{2}C$ sběrnici fungují a konektor J7 je připraven k použití.

MCP23017

Pposkytuje celkem 16 volně programovatelných digitálních vstupně-výstupních pinů rozdělených do dvou 8bitových portů:

• Port A (GPA0 až GPA7): 8 bitů přístupných samostatnými příkazy.

• Port B (GPB0 až GPB7): 8 bitů přístupných samostatnými příkazy.

Každý jednotlivý pin obou portů lze nezávisle nakonfigurovat jako vstupní nebo výstupní. Při konfiguraci pinu jako vstupu umožňuje čip aktivovat vnitřní slabý pull-up rezistor (cca $100k\Omega$), což eliminuje nutnost zapojovat vnější rezistory při připojování tlačítek, spínačů nebo joysticků spínajících proti zemi (GND).

Principy komunikace skrze Virtual I/O Engine

Procesor Motorola MC68008 neřídí čip MCP23017 přímým bitbangingem po sběrnici $I^{2}C$ Veškerou nízkoúrovňovou komunikaci s $I^{2}C$ sběrnicí přebírá mikrokontrolér PIC (IOS). Motorola pouze posílá vysokohmotnostní řídicí příkazy (Opcodes) na paměťové porty IOS:

• Zápis příkazu na adresu 0xFFFFD (STRPT – Store Opcode) určuje, jakou operaci má IOS s čipem MCP23017 provést.

• Následný zápis nebo čtení na adrese 0xFFFFC (EXWRPT / EXRDPT) předá nebo načte datový bajt.

Pinout konektoru J7 (GPIO)

PIN #       J7 (GPIO)        PIN #
       ----------------------------------
         1        VCC    VCC          2
         3       GPB0    GPA7         4
         5       GPB1    GPA6         6
         7       GPB2    GPA5         8
         9       GPB3    GPA4        10
        11       GPB4    GPA3        12
        13       GPB5    GPA2        14
        15       GPB6    GPA1        16
        17       GPB7    GPA0        18
        19        GND    GND         20
       ---------------------------------

Obsluha v Enhanced 68k BASICu

Pro správné použití jakéhokoliv pinu na konektoru J7 je nutné nejprve provést inicializaci: nastavit směr pinu (registry IODIRA / IODIRB) a v případě vstupního pinu zapnout interní pull-up rezistory (GPPUA / GPPUB).

Konfigurace pinů a rozsvícení LED na GPA5

Následující ukázka nastaví pin GPA0 (Pin 18 konektoru J7) jako vstup s Pull-Up rezistorem a pin GPA5 (Pin 8 konektoru J7) jako výstup, na kterém následně rozsvítí LED diodu (zapíše bit 5 neboli hodnotu $20 = 32).

10 REM --- Inicializace a rizeni GPIO pinů ---
20 EXWRPT = $FFFFC : STRPT =$FFFFD
30 REM GPA0 (bit 0) je Vstup (1), ostatni piny Vystup (0) -> maska $01
40 POKE STRPT, 5 : POKE EXWRPT, $01 : REM Opcode 5 = IODIRA
50 REM Zapnuti vnitrniho Pull-Up na GPA0 -> maska $01
60 POKE STRPT, 7 : POKE EXWRPT, $01 : REM Opcode 7 = GPPUA
70 REM Rozsviceni LED pripojene na GPA5 (bit 5 neboli $20 = 32)
80 POKE STRPT, 3 : POKE EXWRPT, $20 : REM Opcode 3 = WRGPA
90 PRINT "LED na pinu GPA5 rozsvicena."

Tlačítko na GPA0 ovládá LED na GPA5

V této ukázce tlačítko připojené na GPA0 spíná proti zemi (GND). Při stisku tlačítka se na pinu objeví logická 0. Kód čte stav celého Portu A, invertuje hodnotu bitu 0 a podle stisku rozsvěcí nebo zhasíná LED na pinu GPA5.

10 REM --- GPIO Zvonek: Stisk GPA0 rozsviti LED na GPA5 ---
20 EXWRPT = $FFFFC : STRPT = $FFFFD : EXRDPT =$FFFFC
30 POKE STRPT, 5 : POKE EXWRPT, $01 : REM GPA0 = Vstup (IODIRA)
40 POKE STRPT, 7 : POKE EXWRPT, $01 : REM GPA0 = Pull-Up (GPPUA)
50 REM --- Hlavni obnovovaci smycka ---
60 POKE STRPT, $81                 : REM Opcode $81 = RDGPA (Cteni Portu A)
70 V = PEEK(EXRDPT)                : REM Cteni stavu portu
80 IF (V AND 1) = 0 THEN GOTO 110  : REM Pokud je na GPA0 hodnota 0 (stisk)
90 POKE STRPT, 3 : POKE EXWRPT, 0  : REM Zhasnout LED na GPA5
100 GOTO 60
110 POKE STRPT, 3 : POKE EXWRPT, $20: REM Rozsvitit LED na GPA5 (bit 5)
120 GOTO 60

Čtení 8bitového stavu z Portu A (joystick)

Při připojení 5tlačítkového retro joysticku (4 směry + tlačítko FIRE spínající proti GND) na piny GPA0 až GPA4 stačí nastavit spodních 5 bitů Portu A jako vstupy a v cyklu vyčítat stav portu:

10 REM --- Cteni 8-bitoveho stavu Portu A ---
20 EXWRPT = $FFFFC : STRPT = $FFFFD : EXRDPT =$FFFFC
30 POKE STRPT, 5 : POKE EXWRPT, $1F : REM Spodnich 5 bitu jako Vstup (IODIRA)
40 POKE STRPT, 7 : POKE EXWRPT, $1F : REM Zapnout Pull-Up na GPA0-GPA4 (GPPUA)
50 REM --- Smycka cteni ---
60 POKE STRPT, $81                  : REM Opcode $81 = RDGPA
70 RAW = PEEK(EXRDPT)               : REM Načtení surovych dat
80 STAV = (255 - RAW) AND $1F       : REM Invertovani (stisk = 1) a orez
90 PRINT "Stav vstupnich pinu GPA0-GPA4: "; STAV
100 FOR I = 1 TO 200 : NEXT I        : REM Cekaci prodleva
110 GOTO 60

Konektor J4 (AUX)

Konektor J4 (AUX) představuje na desce 68k-MBC (revize A091020) víceúčelový rozšiřující port typu 2×9 pinů. Na tento konektor vyvedl autor systému přímý přístup k napájení, oběma sériovým portům mikrokontroléru PIC18F47Q10 (SER1 a SER2) i ke sběrnici $I^{2}C$.

Díky tomuto portu lze k počítači připojit druhý sériový terminál, Wi-Fi modem (ESP8266/ESP32), sériovou tiskárnu, externí USB převodník nebo další hardwarové periferie na sběrnici $I^{2}C$.

Pinout J4 (AUX)

PIN #              J4 (AUX)              PIN #
       -----------------------------------------------
         1              VCC    MCU_TX2_TTL         2
         3              VCC    MCU_TX2_USB         4
         5              SDA    MCU_RX2_TTL         6
         7              SCL    VUSB2               8
         9              GND    GND                10
        11              GND    GND                12
        13    MCU_TX1_RS232    MCU_TX2_RS232      14
        15    MCU_RX1_RS232    MCU_RX2_RS232      16
        17              GND    GND                18
       -----------------------------------------------------------

Funkční skupiny signálů

Piny konektoru J4 tvoří:

1. Sériový port 2 v TTL logice (Piny 2, 4, 6, 8): Umožňují připojit sekundární sériovou linku s napěťovými úrovněmi $0V~|~5V$ (TTL). Ideální pro přímé připojení USB-TTL adaptérů (CP2102, FT232), Wi-Fi modulů ESP8266/ESP32 nebo mikrokontrolérů Arduino/Pico.

2. RS232 Rozhraní pro SER1 a SER2 (Piny 13, 14, 15, 16): Tyto piny vedou přímo z integrovaného budiče RS232 na desce. Umožňují připojit klasická historická zařízením s rozhraním RS232 (například terminály DEC VT510/VT520, sériové tiskárny nebo externí modemy) bez nutnosti externího MAX232 převodníku.

3. Sběrnice $I^{2}C$ (Piny 5, 7): Přímý přístup k systémové sběrnici $I^{2}C$ pro připojení dodatečných senzorů, OLED displejů nebo dalších $I^{2}C$ periferií.