Mikrorechnerbausatz Robotron Z1013
…wie alles einmal vor recht langer Zeit begann.
März 1987
Ich lese wie immer meine Zeitschrift Practic und finde in Ausgabe 02/1987 einen spannenden Artikel „Mikrorechnerbausatz Z1013 – Daten, Bezug und Erweiterungen“. Mein technisches Interesse ist sofort geweckt und so schicke ich einige Tage später eine Postkarte mit Rückantwort als Bestellung an das Robotron Fachgeschäft nach Erfurt.
Der Bausatz wird stolze 965 Mark kosten – das ist im Jahr 1987 weit mehr als mein Monatslohn.
Der RAM Arbeitsspeicher vom Z1013 wird 16 KByte groß sein. Ein heute aktueller PC hat 16 GByte. Das sind 1024 * 1024 = 1048576 (über ein Million mal mehr Speicherzellen)
Im Rahmen der Konsumguterproduktion wird seit November 1985 vom VEB Robotron-Elektronik Riesa ein Mikrorechnerbausatz hergestellt.
Trotz der Bezeichnung „Bausatz“ erhält der Kaufer einen funktionstüchtigen Mikrorechner auf der Basis U 880 mit allen zur Bedienung notwendigen Funktionseinheiten. Er besteht aus einer bestückten und geprüften Leiterplatte, einer Folienflachtastatur (32 Tasten) und einer umfangreichen Dokumentation. Auf 200 Seiten (A5) werden Grundlagen des Aufbaus, der Wirkungsweise, der Bedienung und Nutzung sowie mehrere Programme in Maschinencode und Basic geboten
Der Anwender benötigt außer dem Z 1013 einen externen Netztrafo (12V, 1 A), und ein handelsübliches Schwarzweiß-Fernsehgerät. Nach dem Anlöten der mitgelieferten Folienflachtastatur können die ersten Versuche gestartet werden.
Die Dokumentation enthalt dazu Beispiele, um die Monitorkom-mandos trainieren zu können. Das dazu notwendige Betriebssystem ist in 2 KByte ROM gespeichert.
In der Grundausbaustufe stehen 16 KByte mit dynamischen RAM zur Verfügung.
Ein 2,7 KByte BASIC-Interpreter wird im Maschinencode-Listing angegeben. Mit ihm sind die angegebenen Beispielprogramme ausführbar.
Damit nicht jedesmal alle Programme neu eingetippt werden müssen, besteht die Möglichkeit, mit einem Kassetten- oder Spulentonbandgerät über das vorhandene Magnetbandinterface zu laden und auszulagern. Der verwendete Zeichengenerator ist kompatibel zum KC 85/1. Zusätzlich enthält er noch Schachfiguren. Es stehen damit 96 Ziffern, Buchstaben und Sonderzeichen und 146 Blockgrafikzeichen zur Verfügung.
Das erzeugte Fernsehbild (Kanal 3) besteht aus 32 Zeilen mit max. 32 Zeichen je Zeile. Zur Zeit wird der Z 1013 mit 1 MHz Taktfrequenzausgeliefert. Demnächst wird auch für den Bevölkerungsbedarf auf 2 MHz wie bei der Industrievariante übergegangen. Vom VEB Robotron-Vertrieb werden Magnetbandkassetten mit den Programmen aus dem Begleitmaterial zum Z 1013 und mit einem 10,5K BASIC-Interpreter vorbereitet. Nach Erscheinen informieren wir ausführlicher. Der Bezug des Mikrorechnerbausatzes kann im Moment nur über das „Fachgeschäft für Heimelektronik“ des VEB Robotron-Vertrieb Erfurt erfolgen. Interessenten werden gebeten, sich mit einer Antwortpostkarte an das
Robotron-Fachgeschäft für Heimelektronik
Juri-Gagarin-Ring 25
Erfurt
5020
zu wenden.
Sie erhalten dann eine Bestätigung ihrer unverbindlichen Vormerkung für die Bestellung. Nach z. Z. längerem Warten werden die Kunden mit einer vorgedruckten Postkarte aufgefordert, ihr Gerät in Erfurt persönlich abzuholen. Nachnahmeversand ist nur in Ausnahmefällen möglich. Die Vorführung des Gerätes in Erfurt beim Kauf ist mit einer kurzen Einweisung verbunden. Erfahrungen zeigen, daß dadurch ein großer Teil der ersten Hindernisse und Störquellen ausgeschlossen wird.
Gesellschaftliche Bedarfsträger bestellen beim Hersteller VEB Robotron-Elektronik, Pausitzer Str. 60, Riesa, 8400, mit Wirtschaftsvertrag.
08.10.1987
Ich kann nach langen 8 Monaten Wartezeit endlich meinen Z1013 aus Erfurt abholen. Hurra !!!
hier einige Scans meiner Unterlagen:
Garantieurkunde
Cover Bedienungsanleitung
Schaltplan ZRE Baugruppe
Schaltplan Z1013 ZRE Baugruppe
Schaltplan Z1013 E/A Baugruppe und Stromversorgung
Schaltplan Z1013 16 Kbyte Speichererweiterung
Schaltplan Z1013 Bilschirmansteuerung und HF Modulator
Bestückung vom Z1013 Mikrorechnerbausatz
Mit einem Junost schwarz/weiss Fernseher, einem 12 Volt Transformator und der mitgelieferten Flachfolientastatur tippte ich fleissig die Programme aus den beiliegenden Anleitungen ab und schrieb erste eigene Programme.
Später erweiterte ich den Z1013 und baute Zusatzbaugrupppen mit handgezeichneten doppelseitigen Leiterplatten. (leider fehlen mir dazu die alten Unterlagen)
- 16 KByte Speichererweiterung mit huckepack aufgelöteten 8 x U256 dynamischen Speicher-IC’s
- Verstärkung der +5 Volt Versorgungsspannung
- Einlöten der vorgesehenen 2 x U224 statischen RAM Bausteine und Auflöten weiterer zwei IC’s im Huckepack mit Batteriespannungspufferung
- eigene aktive Systembusverlängerung mit 5 Erweiterungssteckplätzen
- 8 fach ROM Erweiterungsmodul
- AD Wandlermodul mit C501 und Relaisumschaltern
- PIO Erweiterungsmodul mit 8-fach Siebensegmentanzeigen
- CTC / SIO Erweiterungsleiterplatte (an dieser nutzte ich eine IBM PS2 Computertastatur)
- Eigenbau 4 x 15 Tastatur für Monitorversion A2 (hier wurde einfach auf den Monitor ROM 2.02 eine Fassung gelötet)
August 2024
Mein Mikrorechnerbausatz Z1013 hat mit allen Originalanleitungen, den Schaltplänen, allen Baugruppen, der selbstgebastelten Tastatur und den Tonbandkassetten 38 Jahre gut verpackt in einem Koffer im Keller und der ungeheizten Garage gewartet. Nachdem ich vor wenigen Wochen las, „Der legendäre Zilog Z80 wird eingestellt„- wird also nicht mehr hergestellt, ist es Zeit, das gute Stück wiederzubeleben. Mit diesem Mikrorechnerbausatz – meinem ersten Computer – habe ich Programmieren gelernt und unzählige Stunden Spass gehabt.
Schon längere Zeit hatte ich mir einen älteren kleinen Grundig Farbfernseher mit Scart-Anschluss aufgehoben. Schnell war die alte Technik wieder aufgebaut. Netzteil anklemmen, Bildschirm über Koaxialanschluss verbinden, Kanal einstellen und schon war ein Bild vom Z1013 zu sehen. Ein Kassettendeck spielte problemlos die alten Kassetten mit den Programmen. Alle meine Tonbandkassetten konnten problemlos verwendet werden um die alten Programme wieder in den Z1013 einzulesen.
Überlicherweise musste man nach dem Start des Z1013 auf die rote Reset Taste drücken um das Monitorprogramm an Adresse 0xF800 zu starten.
>>> Mein Startbild sah irgendwie komisch aus. Der Bildspeicher ist ja noch nicht zurückgesetzt, es müssen hier also wahllos alle Zeichen vom Zeichensatz zu sehen sein. Es waren aber nicht die kompletten wirren Zeichen des Zeichensatzes zu sehen, es gab senkrechte schwarze Linien. Nach dem Druck auf Reset war auch der Startschriftzug nicht korrekt zu lesen. Jedes Zeichen wird normalerweise am Z1013 mit 8 mal 8 Bildpunkten dargestellt. Aber 4 von den 8 Bildpunkten fehlten bei jeder Zeile.
… meine Z1013 Instandsetzung – 1. Fehler
Nach vielen Messungen und Versuchen stellte sich heraus, dass der IC mit der Bezeichnung A22 (Schieberegister D195 / Aufdruck 155NP1) defekt sein muss.
Den Schaltkreis entfernte ich mit einer Flex und lötete später Pin für Pin einzeln aus. Mit Entlötlitze machte ich die Lötstellen frei um später die Fassung für den neuen IC einzulöten.
>>> Hurra, jetzt sind wieder alle Pixel des Anzeigespeichers korrekt zu sehen.
… meine Z1013 Instandsetzung – 2. Fehler
Mit dem Monitor A2 funktioniert der Z1013 einwandfrei. Nur wenn ich den Monitor 2.02 aktiviere, werden nach einem Reset nicht alle Bildschirmzellen zurückgesetzt. Im oberen Teil ist ein nicht zurückgesetzter Block von 8 mal 32 Zeichen zu sehen. Das ganze sieht mir nach der Window-Funktion vom Z1013 aus. Diese kann man im Monitor an einer beliebigen Zeile aktivieren. Oberhalb bleib das Bild stehen und der untere Teil scrollt wie gewohnt.
Tatsächlich ist der Fehler immer wieder reproduzierbar. Die obersten 8 Zeilen werden im Monitor 2.02 nicht gelöscht. Ich mache einen RAM Test über alle Adressen. Siehe da, die RAM Zellen 0x1a, 0x4a, 0x101a, 0x104a … konnten nie auf 0x00 gelöscht werden. Nun war mir auch klar, warum nicht alles funktionierte.
Die RAM Zellen 0x49/0x4a (Anfangsadresse des Bildschirm Rollbereich) sorgt im Monitor 2.02 für eine Fensterdarstellung. Weitere Tests zeigen, immer nur Bit 0 ist betroffen. Daher kam nur ein IC (A40 U256) in Frage. Über Ebay besorgte ich mir Ersatz. Natürlich lötete ich nicht den IC direkt ein, sondern verwendete wieder eine IC Fassung. Ich hatte mir mehr U256 bestellt als benötigt. Über diese Fassung konnte ich nun auch alle anderen Speicherbausteine prüfen und testen.
Hätte es ggfs. an einer anderen Stelle einen RAM Speicherfehler gegeben, wäre eine Fehlersuche und Beseitigung sehr viel aufwändiger. Man hätte alle 8 Stück U256 auslöten und ersetzen müssen. Möglich wäre es aber auch, einen Eprom mit einem Testprogramm zu brennen, wo jeder der 8 Speicher-IC’s einzeln auf Funktion geprüft wird. Als Ausgabe hätte man eine LED verwenden können. Es wäre erforderlich gewesen, dann das ganze Testprogramm nur im Eprom laufen zu lassen.
28.08.2024
Der Kühlkörper auf dem 5 Volt Spannungsregler 7805 am Z1013 wird auch ohne gesteckte Zusatzbaugruppen sehr heiss. Anfangs montierte ich hier einen kleinen 4cm Lüfter. Das zwar leise, aber permanente Surren störte mich. Ich entwarf einen kleinen effektiven Schaltregler der aus der 12 Volt Wechselpannung des eh vorhandenen Netztrafos 5 Volt erzeugt. Bewusst habe ich einen einstellbaren Schaltregler gewählt und drehe hier langsam die 5 Volt Spannung hoch, bis der Original Spannungsregler entlastet (merklich kälter) wird. Momentan sind hier 5,12 Volt einreguliert. Durch Kabelverluste liegen etwas mehr als 5 Volt am Z1013 an. Das Schaltreglerprinzip mit dem LM2576 liefert ohne Erwärmung maximal 3 A. Eine Leiterplatte werde ich dafür nicht entwerfen!
12.09.2024
Die originale Flachfolientastatur funktioniert leider gar nicht mehr. Meine selbstgebaute Tastatur mit 15 x 4 Einzeltasten prellt zwar etwas, aber funktioniert noch recht gut. Sie kann leider nur mit dem Monitor A2 verwendet werden. Da ich lieber beim Originalmonitor 2.02 bleiben möchte, muss eine andere Lösung gefunden werden. In der Mitte der 90’ger Jahre hatte ich mal eine eine PS2 Computertastatur über die selbstgebaute SIO Karte angeschlossen. Ich habe aber jetzt eine tolle elegante kleine Zusatzleiterplatte für den Z1013 gefunden, in dem ein ATTINY2313 das serielle PS2 Signal in ein passendes für den Z1013 wandelt. Die Schaltung ist simpel und ruckzuck löte ich mir diese per Lochraster zusammen. Da sowohl der Assembler und auch der HEX Code zu finden ist, funktioniert jetzt auch eine Computertastatur mit PS2 Stecker an meinem Z1013. Das ist eine irre Erleichterung! 1000 x Danke an den Entwickler „Uwe Gubsch“.
Die Software im ATTINY2313 arbeitet mit dem internen Takt von 8 MHz nahezu am Limit. Es gibt viele Merkwürdigkeiten, fehlende Zeichen und komische Zeichen bei einem Neustart. Besonders fehlt mir aber die schließende Klammer. Die Bugs in der Software sind schnell gefunden und gefixt. Weiter unten zum Download die von mir angepasste Softwareversion. Als Taktgeber setze ich einen 20MHz Quarz ein. Ein 20 MHz Quarz ist für wenige Cent zu bekommen und das Timing der Interruptroutinen läuft sicherer. Eine Leiterplatte werde ich heute und morgen für den Z1013 / PS2 Tastaturadapter nicht entwerfen. Ich hätte aber schon einen passenden EFS 3 x 13 Stecker für später da.
Download ZIP-File Z1013 Tastaturadapter auf PS2 (Assembler- und HEX Code) – 14 KByte
24.09.2024
Als nächstes musste die alte Busverlängerung wieder komplettiert werden. 2004 hatte ich mal einen Bustreiber DS8286 benötigt und diesen hier ausgelötet. Über Ebay konnte ich mir Ersatz beschaffen und an alter Stelle einlöten. Eine Fassung konnte ich hier leider nicht setzen, der DS8286 hat wieder 2,5mm Raster und solche Fassungen hatte ich nicht da. Die Busverlängerung ist ja aktiv. Alle vom Z1013 kommenden Signale werden mit drei Stück DS8286 gepuffert und an die fünf EFS Federleisten weitergeleitet. Die 8 Leitungen vom Datenbus werden nur durchgeschleift, da sie ja schon auf dem Z1013 mit A1 (auch wieder ein DS8286 Bustreiber) gepuffert werden. Es gibt neben dem Reset und NMI Schalter auch eine Resetlogik (Automatisches Reset beim Einschalten). Durch den externen Reset Taster werden auch alle gesteckten Baugruppen sicher zurückgesetzt. Leider fehlen mir Pläne wie ich das damals umgesetzt hatte.
16.10.2024
Leider sind die alten Robotron EFS Steckverbinder kaum noch aufzutreiben. Für alle Steckverbinder am Z1013 wurden solche Steckverbinder verwendet. Auch das Rastermaß 2,5mm passt nicht mehr zum heute verwendeten 2,54mm Raster. Nach etwas Recherche werde ich mir einen passiven Adapter vom EFS Stecksystem zum DIN41612 System anfertigen. Die DIN Steck- und Federleisten sind überall erhältlich und von guter Qualität. Da der EFS Stecker hatte 2 x 29 Anschlussstellen, der DIN Leiterplattenverbinder hat 2 x 32. Die Reihenfolge lasse ich so wie ich sie am EFS Stecker vorfinde. Die drei zusätzlichen werde ich mal später für Sonderfunktionen / -signale reservieren.
Für Messungen habe ich alle genutzten Signalleitungen beschriftet und die Leiterplatte so entwickelt, dass ich auch mal zwei dieser Platten hintereinander stecken kann.
Download Schaltung als PDF (83 KByte)
Download Layout und Bestückung oben als PDF (47 KByte)
Download Layout und Bestückung unten als PDF (17 KByte)
06.11.2024 – Zusatzkarte Programmspeicher mit SD Karte
Das Laden und Speichern von Programmen mache ich nicht mehr über mein Kassettendeck. Mit einem älteren Windows 7 Laptop nutze ich die Anwendung KCLOAD. Über diese kann ich Programme im Format Z80 in meinen Z1013 laden und auch wieder in eine Z80 Datei schreiben. Der Z1013 muss aber zwingend mit 2 MHz Takt laufen! Es ist jedoch etwas umständlich immer den Laptop einzuschalten und dann die Soundkarte vom Laptop (kleine Klinkenstecker) mit dem Z1013 (Diodenbuchse) zu verbinden.
Es reift die Idee einen Datenträger zu nutzen und diesen direkt aus dem Z1013 zu verwenden. Schon in anderen Projekten nutze ich SD Karten. Diese lassen sich, formatiert mit FAT32 und etwas Software auslesen und auch wieder beschreiben. Als Prototyp baue ich eine CTC / SIO Karte die auch mit einem Raspberry Pico bestückt ist. Der Raspberry Pico übernimmt die Aufgabe die SD Karte auszulesen und zu beschreiben. Die Datenübertragung zwischen Pico und dem Z1013 erfolgt seriell über die SIO. Leider kann man aus dem 2 MHz Systemtakt keine passenden Taktraten mit der CTC gewinnen. Die Fehlerquote der Taktabweichung bei 8 Bit wäre viel zu hoch. So werde ich nicht über die CTC den Takt gewinnen, sondern setze einen zusätzlichen Taktgeber mit einem 9,8304 MHz Quarz ein. So ein Quarz ist problemlos zu bekommen und nach einer Teilung durch 16 erhält man 614,4 KHz. Diesen Takt kann die SIO mit einem Verteiler von 32 auf 19200 Baud herunterteilen. Ich werde also 19200 Baud zwischen Raspberry Pico und SIO verwenden. Auch der Pegel muss noch etwas angepasst werden. Der Pico arbeitet mit 3,3 und der Z1013 mit 5 Volt. Sollte ich mal später eine Leiterplatte entwickeln, werde ich keine CTC verwenden. Später werde ich aber einen Raspberry Pico W verwenden, die Software schreibe ich mit Micropython.
Link zu GITHUB (Z80 Assembler und Micropython Software)
Funktionen der Software ( Version V0.99 Stand: 12.01.2025)
– Initialisierung der NMI Funktion, der SIO und der @L und @S Programmaufrufe
– Z80 Files der SD Karte anzeigen und nach Wahl in den Speicher des Z1013 laden
– beliebigen Speicherbereich als Z80 File auf die SD Karte schreiben (der Header analog Headersave wird passend erstellt)
Da man den W Type des Pico ins Internet bringen kann, kommt bestimmt darüber auch mal eine Netzwerk- / Internetfähigkeit in den Z1013. Nach einem Test funktioniert auch der neue Raspberry Pico 2.
10.12.2024 – Zusatzkarte EPROM Speicher 0xF800 bis 0xFFFF
Die Zusatzkarte mit dem SD Programmspeicher muss vor der Verwendung initialisiert werden. Zusätzlich ist auch Z80 Programmcode erforderlich, der die seriell mit 9600 Baud ankommenden Daten (Programmbytes) in den Z1013 Arbeitsspeicher schreibt. Das hier ist eine kleine EPROM Karte mit einem 27C256 der aus 16 Stück 2 KByte EPROM Fenstern, ein Fenster im Speicherbereich F800 bis FFFF für den Z1013 präsentiert. Die Umschaltung welches der 16 Teile des EPROMs 27C256 im Z1013 erscheint, wird mit einem 4-fach DIP Schalter gesteuert. Den EPROM kann man während der Erprobung der Programme Stück für Stück beschreiben. Die 2 KByte Fenster auf dem 32KByte EPROM liegen an 0x0000, 0x0800, 0x1000, 0x1800… Das Programm muss aber unbedingt auf 0xf800 gebunden werden und beim Schreiben des EPROM’s muss der passende Offset angegeben werden.
Download Schaltung als PDF (31 KByte)
Download Layout und Bestückung als PDF (36 KByte)
Bild in der Mitte – ein Programm wird in wenigen Sekunden geladen und zeigt mit jedem Sternchen einen 100 Byte Block dar.
Bild rechts – Nach dem Download habe ich das Programm von Hand gestartet – Prima – es läuft (Kistenschieben mit Sokoban)
29.12.2024
Ein treuer Begleiter um EPROM’s und EEPROM’s zu benutzen (GQ-4×4) der genau die Funktionen bietet die ich benötige. Hier kann ich ein klare Kaufempfehlung aussprechen (ist für kleines Geld bei Ama… zu bekommen und funktioniert super auch mit Windows 11)
… wird fortgesetzt (letzte Änderung 12.01.2025)