Z80电脑总设计蓝图

大学四年接近尾声，三年学了许多与专业无关的方面，反倒是本专业的东西什么都没学会，这个项目算是我总结三年来所学的成果。
项目使用Z80作为CPU，这是国内现在最容易买到，还便宜的8bit时代处理器。性能在那个时代也是比较强的。6502虽然也不错，但比较难买到，而且还比较贵。最新的Z80型号中有20MHz的，与当时普遍的4MHz来比较，可以说是相当的快了。
设计参照FAP Z80 Computer，此项目中有许多可学之处，有兴趣可以去看看。与FAP Z80 Computer不同，我将总体设计分为：底部总线板，控制板，CPU板，内存板，显卡及声卡板，I/O板。其中有相同之处也有不同之处，我会在下边详细说明。

大体上的设计在于重视系统的灵活性。因为各模块使用了比较贵的控制芯片，所以在实现本身功能的同时，尽量将模块设计成单独的系统，以后还可以作为开发板来使用。

底部总线板

底部总线板用于各板之间的信号连接，采用双排40Pin的排插组成，每个模块都有80条线路。40条已经安排使用了，用于Z80所有的引脚引出。剩下40条用来作为备用的功能扩展使用。

控制板

控制板由STM32F407作为控制器，加上2.2寸显示屏和少量按键组成。采用高性能的F4系列是为了更好的监控和控制Z80的运行。基础功能：三总线数据的监视，运行的控制，EEPROM的读写。较高的性能可以实现指令的解析，作为与电脑进行通信的从机，在电脑上实现上位软件来控制F4进而控制Z80，实现比较复杂的功能。

CPU板

CPU板主要是将Z80的所有引脚进行引出到总线上。通过双端芯片进行缓冲，提高引脚的驱动能力。

内存板

内存板由ROM和RAM组成。Z80的地址总线为16位，可寻址一共64K的内存空间。其中ROM的大小暂时定为32K,位于0X0000到0X7FFF，用于以后对系统的引导。RAM的具体大小还未定下，计划是通过分页机制来实现大于64K空间限制的寻址，每个分页定为16K。

显卡及声卡板

显卡和声卡板由FPGA实现。显卡部分有VGA接口，如果有可能还会加入HDMI接口。主要功能是实现彩色的文本模式显示。256个（1字节）可选的文本块。每个文本块的像素都可以独立编辑色彩。实现类似Gamboy的PPU功能。声卡部分参考Github上的一个项目，暂时还没有研究。

I/O板

I/O板部分实现与外设的通信。提供USB接口，ESP-01接口，SD卡接口等。I/O卡最后设计，前边的工程量就很大了，等做完前边的工作再详细思考这个的设计方案。