Superfo Harlequin 128 — jak zbudowałem klona ZX Spectrum 128K

W jednym z poprzednich wpisów poruszałem temat emulatora środowiska ZX Spectrum, dającego namiastkę obcowania nie tylko z samym komputerem, ale także z emulowanym magnetofonem i telewizorem. Jednak nawet najlepszy emulator nie daje takiego wrażenia jak obcowanie z realnym komputerem.Najbardziej oczywistym rozwiązaniem jest zakup oryginalnego ZX Spectrum, jednak rozwiązanie to nie jest wolne od wad, o których już kiedyś także wspominałem. Nieco innym, ciekawym rozwiązaniem jest… zbudowanie klona ZX Spectrum.

Na rynku jest dość sporo rozmaitych współczesnych klonów legendarnego komputera. Większość z nich skutecznie eliminuje największe wady swojego pierwowzoru. Nie ma się co oszukiwać. Prawdziwy Spectrum był produkowany tanio, nie był wolny od wad i wcale nie jest nieśmiertelny. Nawet jak mu wpiszemy odpowiednie POKE.

Wszystkie współczesne klony zaprojektowano tak, aby wyeliminować niezwykle delikatny i awaryjny układ ULA, którego produkcja została już dawno zakończona, a sprawnych układów na rynku wtórnym jest coraz mniej.

Osoby zajmujące się projektowaniem klonów ZX Spectrum idą raczej w dwóch kierunkach. Jedni starają się minimalizować ilość układów inni… starają się, by klon wyglądał w miarę możliwości tak samo, jak pierwowzór. Pierwsza opcja niezbyt mi się podobała. Ja wiem, że mniejsza awaryjność, że cuda na kiju… Moim zdaniem, nie wygląda to tak jak powinno. Za to druga...

Międzynarodowy projekt Harlequin

Pracę nad Harlequinem trwały 3 lata, zanim uzyskał on status w pełni ukończonego projektu. Brali w nim udział: Chris Smith, Jose Leonardo, Miguel Angel, Ingo Truppel oraz Don „Superfo” Dindang czyli zespół hiszpańsko-niemiecko-angielski. Na temat Dona nie udało mi się znaleźć bliższych informacji.

Przez te 3 lata zespół zajmował się nie tylko inżynierią wsteczną związaną z układem ULA, ale zaprojektowaniem płyty w ten sposób, by wyglądem była ona jak najbardziej zbliżona do pierwowzoru. Oczywiście najważniejszym aspektem był maksymalna zgodność z prawdziwym ZX Spectrum. Nie chodziło tu jednak tylko o możliwość uruchomienia programów. Chodziło o zgodność pełną, obejmującą takie detale jak czas reakcji pamięci, dokładne taktowanie video, a także specyficzne aspekty komputera, takie jak przydział pamięci oraz typowe zachowanie architektury ZX Spectrum — np. „floating bus”, który był czasem wykorzystywany przez programistów.

Jeśli chodzi o rozpracowanie układu ULA, nie można pominąć osoby Chrisa Smitha, który poświęcił naprawdę masę czasu na stworzenie dokładnej dokumentacji działania tego układu, co zaowocowało także powstaniem chyba najlepszej książki technicznej o tym układzie.Jeśli ktoś ma ochotę zapoznać się z procesem odtwarzania układy ULA, polecam świetny blog Chrisa http://www.zxdesign.info

Na zestaw Harlequin trafiłem trochę przypadkiem, ale z miejsca urzekł mnie swoją elegancją. Holenderski sklep Bytedelight oferuje zestawy w dwóch wersjach.

  • Harlequin 48K
  • Superfo Harlequin 128

Zestawy Harlequina można kupić w trzech wariantach:

  • Sama płyta, z instrukcją montażu oraz listą elementów. Same podzespoły elementy organizujemy całkowicie we własnym zakresie.
  • Płyta z instrukcją oraz komplet wszystkich niezbędnych podzespołów. Zestaw do samodzielnego montażu.
  • Gotowy i złożony Harlequin.

Z uwagi na fakt, że ROM komputera jest ciągle objęty prawami autorskimi, sklep nie oferuje w sprzedaży ciągłej pamięci ROM. Owszem, zdarzają się kości pochodzące z demontażu, ale rozchodzą się raczej jak ciepłe bułeczki, zwłaszcza te do pochodzące z Sinclaira 128K i nowszych. Z pamięcią ROM pochodzącą z ZX Spectrum 48K raczej nie ma problemu. Zostawmy na razie ROM, zbudujmy własny komputer.

Przygotuj sobie dobrą muzykę i filiżankę kawy

Takie zdanie znajdziemy gdzieś na początku instrukcji montażu Harlequina. Zanim jednak będziemy czytać instrukcję, trzeba go zamówić.

Zdecydowałem się na wersję wyposażoną w 128KB pamięci RAM, będącej odpowiednikiem ZX Spectrum 128K, którego ceny rynkowe są dość wysokie (od 800 do 1600 zł), a na posiadanie tego modelu ciągle mam ochotę. Po złożeniu zamówienia niespełna tydzień czekałem na paczkę z Holandii, przygotowując sobie zawczasu stanowisko pracy. A więc dobra lutownica kolbowa z cienkim grotem, odpowiedni zapas cyny, szkło powiększające i dużo, dużo topnika. Oraz oczywiście czas i cierpliwość.

Harlequin zapakowany jest w bardzo skromne pudełko, jednak wszystkie elementy wewnątrz są bardzo dobrze zabezpieczone na czas transportu. Płyta w woreczku elektrostatycznym, układy scalone w piance i woreczku antystatycznym. Elementy elektroniczne posegregowane w ponumerowanych woreczkach w ten sposób, by ich montaż był wygodny nawet dla osoby, która nie ma pojęcia, czym różni się kondensator od rezystora. Dodatkowo bardzo obszerna, dobrze zilustrowana i konkretna instrukcja, wyjaśniająca nie tylko gdzie co ma się znajdować na płycie, ale także podpowiadająca jak konfigurować komputer po złożeniu lub … ach o tym później. Miłym akcentem były dodane dwa ciasteczka do zestawu, pasujące oczywiście do wspomnianej kawy.

Paczka dotarła w środku tygodnia, więc postanowiłem sobie, że montaż komputera rozpocznę w weekend, tak aby mieć na to sporo czasu i spokoju. Nie wytrzymałem. Zacząłem oglądać, mierzyć, przykładać i wiecie... samo poszło. Jeszcze tego samego dnia miałem przylutowane wszystkie rezystory.

Płyta komputera to naprawdę bardzo porządnie wykonany laminat, którego nie powstydziliby się najwięksi producenci elektroniki. Wszystko na niej jest dokładnie opisane, a jeśli z jakichś powodów opis na płycie się nie zmieścił, jest o tym stosowny zapis w papierowej instrukcji. Naprawdę, ciężko się pomylić i zrobić to źle. Pomocne jest także dość wyraźne zdjęcie w instrukcji, oraz rozrysowany schemat układów.

Teoretycznie montaż powinien zająć około 3-4 godzin. Przyznam, że mnie złożenie Harlequina zajęło nieco więcej czasu. Bez wątpienia pływ na to miała chęć delektowania się samym faktem składania komputera oraz tym, że bardzo chciałem, aby wszystko było równo i ładnie poukładane na płycie.

Instrukcja dołączona do komputera prowadzi nas niemal za rękę. Elementy z woreczka nr 1 zawierającego same rezystory o oporności… montujemy w R1, R2, R3 itd. Kondensatory z woreczka 5 montujemy w C11, C22, C31 itd. 

Projekt Harlequina przewiduje montaż układów scalonych na podstawkach, co jest bezpieczniejsze w trakcie montażu i łatwiej je później serwisować. Dodatkowo komputer można złożyć w wersji PAL lub NTSC, a w zestawie znajdziemy nie tylko dokładną instrukcję jak zrobić komputer w potrzebnej wersji, ale też elementy dla wersji PAL i dla wersji NTSC. Ściśle rzecz biorąc, chodzi tu o kwarc, który ma inną częstotliwość dla wersji PAL, a inną dla NTSC.

Projektanci Harlequina pokusili się także o drobne modyfikacje, nazwijmy to, idące z duchem czasu. Tak więc komputer został pozbawiony modulatora RF, który w oryginale i tak wszyscy już wyłączają i posiada wyjście Composite. Dodatkowo komputer został wyposażony w gniazdo Mini DIN RGB. Kolejną modyfikacją są gotowe wyprowadzenia dla gniazda Joystick, czego nie było w oryginalnym ZX Spectrum.

Montaż komputera jest dość prosty dla osób umiejących posługiwać się lutownicą. Choć poziom trudności nieco wzrasta wraz z postępami w montażu, na spodniej części płytki, gdzie odbywa się lutowanie, jest wystarczająco dużo miejsca, aby sprawnie montować podzespoły do płyty. Czarna płyta z lśniącymi na srebrno punktami lutowniczymi prezentuje się naprawdę okazale i jest bardzo wygodna podczas montażu.

Po przylutowaniu wszystkich układów i podstawek, w moim wypadku konieczna była jeszcze kąpiel komputera w płynie ICC, bo na topniku nie oszczędzałem i po skończonej pracy komputer się kleił. Gdy komputer wysechł, została już tylko przyjemność montowania układów scalonych w podstawkach. Brakuje tylko pamięci ROM.

Na rynku można znaleźć ROM z ZX Spectrum 48K i można go z powodzeniem użyć w Harlequinie, po drobnej modyfikacji, szczegółowo opisanej w instrukcji. Jednak nie po to chciałem mieć ZX Spectrum 128K, by mieć w nim ROM z klasycznego Spectrum.

Poszukiwania oryginalnej kości ROM okazały się na szczęście udane, choć to czysty przypadek. O pomoc zwróciłem się do polskiej społeczności sympatyków komputerów Sinclaira i zaproponowano mi montaż pamięci EPROM z odpowiednim ROM-em. Harlequin przewiduje możliwość obsługi EPROM-ów o pojemności nawet 512 KB, które można podzielić na osiem banków i tym samym mieć 8 różnych wersji pamięci ROM, jeśli ktoś odczuwa taką potrzebę. Przełączanie między wersjami ROM odbywa się przy pomocy zworek lub przełącznika DIP (w zależności od użytej kości EPROM). Gdy zamówiłem już EPROM, ku mojemu zdziwieniu trafiła do mnie oryginalna kość z „Toastracka”. 

Gdy już wszystkie elementy znalazły się na swoich miejscach, postanowiłem sprawdzić komputer z użyciem specjalnej kości ROM do testowania Spectrum. Testy wypadły pomyślnie i pozostało oczekiwanie na zamówioną w sklepie ZXRenew obudowę komputera.

Początkowo planowałem staruszka ZX Spectrum umieścić w obudowie lekko przeźroczystej, a Harlequina w obudowie białej. Ostatecznie stwierdziłem, że grzechem jest ukrywać tak piękną elektronikę, więc Harlequin wygrał przeźroczyste ubranko. Po blisko tygodniu pracy miałem gotowy komputer.

Pozwolę sobie w tym miejscu nawiązać do obudów sprzedawanych przez ZXRenew. Tym, co jest ważne, są one naprawdę świetnie spasowane i materiał, z którego są wykonane obudowy, jest naprawdę dobrej jakości. Jedynym zastrzeżeniem, jakie mogę mieć, to zbyt słaba taśma dwustronna, którą przykleja się Faceplate. Warto ją zastąpić mocniejszą taśmą żelową.

Podczas używania Harlequina 128K wszystkie gry, jakie pamiętałem i w jakie miałem ochotę zagrać, działały bez problemu. Większość programów demonstracyjnych także nie sprawiała problemów. Najnowsze produkty demo sceny uruchamiały się zupełnie prawidłowo i w pełni wykorzystywały wbudowany układ audio AY-3-8912. Być może są jakieś różnice w działaniu, kolorach czy charakterystyce dźwięku, ale jestem pewien, że przeciętny użytkownik ZX Spectrum nie zauważy nawet takich różnic.

Także większość interfejsów powinna prawidłowo działać z Harlequinem. Oryginalne komputery ZX Spectrum miały zasilanie 5V, 9V i 12V. Ponieważ w Harlequinie zastosowani zasilanie o napięciu tylko 5V, nie będą działały te urządzenia, które do pracy potrzebują napięcia wyższego niż 5V.

Tanio nie jest

Cóż, zabawa w klona nie jest tania. W tej cenie można kupić sprawne ZX Spectrum 48K, choć z pewnością nie da się kupić wersji 128K „Toastrack”.

  • Zestaw Harlequin – 85,87 Euro
  • Obudowa – 24,88 GBP
  • Folia – 7,48 GBP (można taniej w Polsce kupić, ale jakościowo są nieco gorsze)
  • Mata z klawiaturą – 10,88 GBP
  • Faceplate – od 8,88 do 13,88 GBP w zależności od koloru.
  • Zasilacz najtaniej wychodzi w Polsce i jakościowo nie jest zły - 20 zł.

Do tego potrzebne jest 5 śrubek do skręcenia obudowy, bez trudu znajdziecie takie w sklepach metalowych za grosze, ale jeśli ktoś chce to 1,88 GBP, oraz nóżki gumowe 1,98 GBP, ale myślę, że samemu bez trudu można takie zrobić.

Przy ewentualnych zakupach, sugeruję kupować najpierw zestaw Harlequin, gdyż od sprzedawcy dostajemy kod na 5% rabat w sklepie w UK ZXRenew, oferującym elementy obudowy ZX Spectrum.

Na koniec jeszcze małe nawiązanie do dwóch przywołanych w tekście sklepów. Prowadzący owe sklepiki są entuzjastami i są naprawdę bardzo pomocni w przypadku problemów. Ben Versteeg prowadzący Bytedelight odpowiada na maile z kilkudniowym opóźnieniem, ale zawsze odpowiada.

Mistrzem dla mnie był natomiast człowiek prowadzący ZXrenew. Gdy o 21:30 zadałem mu pytanie, jak długo trzeba czekać na realizację zamówienia od momentu jego złożenia i opłacenia, powiedział, że do Polski około jednego tygodnia. Gdy złożyłem zamówienie, po 40 minutach otrzymałem maila z numerem nadania RoyalMail.Podczas powtórnych zakupów, już po zapłaceniu zreflektowałem się, że potrzebuję dodać do zamówienia jeszcze jeden element. Napisałem od razu do ZXRenew, żeby mi dorzucił brakującą cześć do zamówienia, a ja mu zapłacę Paypalem czy w jakikolwiek inny sposób. Nie chciałem płacić dwa razy za przesyłkę. Niestety, następnego dnia moje zamówienie uzyskało status nadane i numer nadania RoyalMail. Cóż było począć, złożyłem kolejne zamówienie z brakującym elementem i opłaciłem za kolejną paczkę.

Ku mojemu zaskoczeniu, po kilku godzinach zamówienie uzyskało statut wysłane oraz dostałem nowy numer nadania, a na mojego Paypala wpłynął zwrot połowy kosztu za wysyłkę.

Podsumowanie

Doskonale zdaję sobie sprawę, że wartość klona jest nieco wyższa niż rynkowe ceny ZX Spectrum, ZX Spectrum +. Tylko model "Tostrack" ma wyższe ceny giełdowe. Teoretycznie... nie warto. 

W tym miejscu sypię głowę popiołem przed naszym blogowym kolegą Pampkinem, który niegdyś zamieścił fantastyczny wpis o budowie klona ZX-81. Wówczas stwierdziłem w komentarzu, że rozumiem radochę, ale to chyba nie warto, skoro komputer ZX-81 jest dość tani i łatwo go znaleźć na aukcjach. 

Teraz przyznaję Pampkinowi rację. Samodzielne składanie komputera i radość w momencie jego pierwszego uruchomienia daje tyle frajdy, że owa różnica w cenie jest kwestią kompletnie pomijalną.