Dokumentation zur Hardware

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Haftungsausschluß: Die Autoren übernehmen keine, über die gesetzlich vorgeschriebene Produkthaftung hinausgehende Haftung für die Richtigkeit der veröffentlichten Schaltungen und sonstigen Anordnungen sowie der technischen Beschreibung. Für den ordnungsgemäßen Einsatz und die Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen für den Betrieb ist der Betreiber selbst zuständig.

Die USCC>4 Basiskarte

Die USCC>4 stellt die Trägerplatine für ein leistungsfähiges und variables PR-Konzept für den IBM-PC dar, das die bisherige 1991 entworfene BayCom USCC-Karte ablöst. Da sich das bisherige Schaltungskonzept enorm gut bewährt hat - die "alte" USCC ist in zahllosen Exemplaren bei Benutzern und Digipeatern im Einsatz - wurden kaum schaltungstechnische Veränderungen vorgenommen. Unser Hauptbestreben war es, das bisherige, an drei Modems fest gebundene Konzept etwa flexibler zu gestalten, dabei aber trotzdem den kompakten Aufbau ohne externe Modems beizubehalten. Herausgekommen ist dabei folgendes Konzept der USCC>4:

. Eine Basiskarte ohne Modems fungiert als Grundträger. Sie enthält das Businterface zum IBM-PC, eine zentrale Takterzeugung und zwei serielle Kommunikationsbausteine (SCCs Z8530), die insgesamt vier Modems ansteuern können. Die Karte besitzt selber keine Modems, aber vier Steckplätze für beliebig wählbare Einzelmodems. Durch das Einstecken eines Modems kopfüber in den Steckplatz werden alle Verbindungen zur Karte und zum Funkgerät automatisch hergestellt.

. Zur Basiskarte wird eine ganze Serie unterschiedlicher Modembausteine angeboten. Die derzeitige Palette reicht von einem Modem mit AM7911 mit 300/1200Bd über ein TCM3105-Modem mit 1200Bd bis zu einem DF9IC-Modem mit 9600, 19200 oder 38400Bd. Weitere Modems befinden sich in Planung.

Das folgende Bild zeigt den grundsätzlichen Aufbau der Karte:

Die Steckverbinder (9-polige Sub-D Stecker) für den Anschluß der Modems 0 und 1 (= spätere Kanäle 0 und 1) befinden sich dabei auf dem Metallabschlußblech an der Rückseite der Karte. Die Kanäle 2 und 3 besitzen 10-polige Pfostenreihen, an die handelsübliche RS-232 Flachbandkabel angeschlossen werden können, die an ihrem anderen Ende wiederum den bekannten 9-poligen Stecker tragen. Dadurch können alle Anschlüsse der Karte problemlos nach außen geführt werden.

Neu ist auch, daß die Karte nun einen 16-bit ISA-Slotstecker trägt. Dadurch können wahlweise auch die oberen Interrupts IRQ 10-15 genutzt werden und dem in manchen PCs herrschenden Interrupt-Mangel abgeholfen werden.

Dieses Handbuch behandelt nur Schaltungstechnik, Aufbau und Inbetriebnahme der Basiskarte. Für jede Modemvariante existiert wiederum ein gesondertes Handbuch. Wir wünschen viel Erfolg bei Nachbau und Inbetriebnahme der Karte!

Barsinghausen, München, Weillohe und Regensburg

März 1995

DG3RBU, DL8MBT, DK5RQ und DL5RL

Zur Schaltung

Schaltplan als GIF,
Schaltplan für Postscript-Viewer

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den in Heftmitte abgebildeten Schaltplan. Zunächst fallen dort einmal die bereits erwähnten "Serial Communications Controller Z8530", kurz auch SCC genannt, auf (IC 8 und 9). Der Z8530 stellt einen für den PR-Betrieb günstigen, universell verwendbaren HDLC/SDLC-Controller dar, der eine Reihe von Aufgaben für die digitale Datenübertragung übernehmen kann. Zu nennen sind hier beispielsweise die Checksummen (CRC) Berechnung, Frameanfang und Frameendeerkennung, Interrupthandling, Datenpufferung und Taktrückgewinnung sowie die Erzeugung der Baudratentakte. Jeder dieser Bausteine besitzt zwei Kanäle, an die auf der SCC-Karte die Modems über sechs Leitungen angeschlossen werden können. Zu nennen sind hier zunächst die Empfangs- und Sendedaten (RXD und TXD), auf denen der eigentliche Dateninhalt übermittelt wird. Dazu kommen noch vier Hilfsleitungen: über den low-aktiven /RTS-Ausgang wird die PTT des Modems und des Funkgeräts angesteuert. /DCD ist ein Eingang, der verwendet werden kann, um dem SCC mitzuteilen, wann gerade der Kanal belegt ist, er selbst also nicht senden darf. Die Erkennung, ob ein Signal anliegt, kann aber auch per Software durchgeführt werden, dann bleibt /DCD unbeschaltet. Zwei weitere Signale werden je nach Programmierung als Ein- oder Ausgänge verwendet: Nämlich RXC, der Empfangsclock und TXC, der Sendeclock. über eine steigende Flanke auf RXC teilt das Modem dem SCC mit, daß gerade ein gültiges Datum auf RXD anliegt, oder der SCC holt sich mit einer steigenden Flanke ein gültiges Datum vom Modem ab. Genauso wird mit einer steigenden Flanke von TXC entweder ein Datum vom SCC an das Modem übergeben oder das Modem holt sich ein gültiges Datum vom SCC ab. Wie diese beiden Leitungen verwendet werden, hängt dabei ganz von den Eigenschaften der angeschlossenen Modems ab, dementsprechend wird dann auch der Z8530 konfiguriert.

Der gesamte Rest der Schaltung dient nur zur Takterzeugung für die Modems und zum Anschluß der Z8530 an den PC-Bus. Beginnen wir bei der Takterzeugung. über Q1 sowie IC7E und IC7F wird der "Mastertakt" von 9.83 MHz erzeugt. Diese Frequenz wird dann auf die hintereinandergeschalteten Teiler IC5 und IC6 gegeben, die einerseits den SCC-Betriebstakt von 4.91 MHz erzeugen, andererseits einige für die Modems oft benötigte Takte bereitstellen: 2.45 MHz, 1.22 MHz, 614 kHz, 307kHz. Diese Taktfrequenzen werden auf die Steckverbinder St 13, 14, 15 gegeben und somit den Modems zugeführt.

Das Interface zum PC-Bus nimmt den größeren Teil des Digital-Schaltplans ein:

Zur Adressdekodierung wird hier ein anwenderprogrammierbarer Logikbaustein benutzt, ein GAL16V8. Dies spart auf der Karte drei herkömmliche ICs ein. Die Einsteckkarte konnte dadurch kleiner und somit kostengünstiger konstruiert werden. über Jumper J1 können sieben mögliche Basisadressen eingestellt werden, siehe Anhang "Jumper". Im Anhang sind auch die genauen GAL-Gleichungen aufgelistet. über IC7A und IC7B geschieht die Selektierung der Kanäle bzw. Daten/Kommandoregister der ICs 8 und 9. Die Adreßbelegung der Karte sieht wie folgt aus:

Basisadresse: Datenregister Kanal 0

Basis + 01h: Datenregister Kanal 1

Basis + 02h: Datenregister Kanal 2

Basis + 03h: Datenregister Kanal 3

Basis + 04h: Kommandoregister Kanal 0

Basis + 05h: Kommandoregister Kanal 1

Basis + 06h: Kommandoregister Kanal 2

Basis + 07h: Kommandoregister Kanal 3

Die Datenleitungen des PC-Bus werden mittels IC2 gepuffert und dann direkt auf die SCC-Bausteine gegeben. IC2 ist ständig durchgeschaltet, im Normalbetrieb werden die Daten vom PC-Bus auf den Kartenbus getrieben, lediglich im Falle eines Lesezugriffs wird die Richtung (an Pin 1) umgeschaltet.

Etwas komplizierter zu durchschauen ist das Gebilde in der Mitte des linken Schaltplanteils. Es handelt sich dabei um zwei verknüpfte Waitstategeneratoren, die ein korrektes Timing für die SCCs gewährleisten. Die erste der beiden "Verzögerungsleitungen" besteht aus IC3B, IC7C und IC4C. Ihre Aufgabe ist es, die fallende Flanke des IOW-Signals des PCs, das einen Schreibzugriff auf den SCC signalisiert, um etwa 50ns zu verzögern. Grund dafür ist die Tatsache, daß die Adresse A0 auf dem PC-Bus prozessorextern erzeugt wird (16-Bit-Maschine, kennt kein A0!). Dieses Signal steht bei vielen Boards daher um einige Nanosekunden später an als die anderen Adreßleitungen und in einigen Fällen entstanden dadurch Fehlzugriffe. Der zweite Waitstategenerator dient dazu, einen Zugriff auf die SCCs auf etwa 800 Nanosekunden zu verlängern. Grund dafür ist, daß die SCC-Bausteine nach einem Zugriff 5 interne Taktperioden Verarbeitungszeit benötigen, in diesem Zeitraum darf kein weiterer Zugriff erfolgen. Gelöst haben wir dieses Problem dadurch, daß über IC3D, C3, D3 und R7 und IC4A der Zugriff auf ca. 800nS verlängert wird. Die Interrupts, die von den SCCs erzeugt werden, gelangen über IC4B auf die angewählte Interruptleitung (Jumper 2, siehe Anhang).

Der Anschluß der Modems erfolgt über Steckplätze, die jeweils aus drei Steckverbindern bestehen. Der erste Steckverbinder dient dabei, die Signalleitungen vom SCC sowie +5V und Masse zu den Modems zu führen. Es handelt sich dabei um einen Standard-Steckverbinder nach DF9IC. Der zweite Steckverbinder führt die genannten Takte sowie die zusätzlichen Versorgungsspanungen -5V und -12V. Der dritte Steckverbinder dient zur Verbindung des Modems mit dem 9-poligen Funkgerätestecker. Die genaue Belegung der Stecker befindet sich im Anhang.

Zum Aufbau

Bestückungsplan als GIF

Beim Aufbau des Modems ist auf eine möglichst niedrige Bauhöhe zu achten, damit sich das Modem später problemlos in die USCC>4 einstecken lässt. Bestücken Sie daher alle Bauteile direkt auf der Platine aufliegend. Aus dem gleichen Grund können leider auch für die ICs keine Fassungen verwendet werden - mit Ausnahme des GALs, IC1 (20 polige Präzisionsfassung). Bestücken Sie zunächst die Widerstände und Dioden, anschließend die Kondensatoren. Die Tantal-Elkos sollten soweit möglich um 90 Grad umgebogen und liegend auf der Platine montiert werden. Zum Schluß werden die ICs sowie die zahlreichen Steckverbinder bestückt. Bitte beachten Sie unbedingt die Polung der Elkos sowie der Dioden und auch der Widerstandsnetzwerke R9-R12 (Punkt an der Seite!). Q1 wird liegend montiert und ggf. mit einem Tropfen Klebstoff fixiert. Auf der USCC>4 kommen für die Modemsteckplätze zweireihige Buchsen zum Einsatz, die Stecker befinden sich auf den Modemplatinen. Für J1 und J2/J3 werden zweireihige Stiftleisten eingelötet. Kontrollieren Sie abschließend nochmals die Bestückung und die Polung aller Bauelemente. Insbesondere falsch gepolte Tantal-Elkos können ERHEBLICHEN Flurschaden anrichten, so viel Zerstörungswut traut man den kleinen Gesellen gar nicht zu!

Inbetriebnahme der Karte

Die fertig bestückte Karte kann nun zunächst einmal ohne Modems in Betrieb genommen werden. Bevor Sie die Karte in den PC stecken, müssen zunächst einmal die Basisadresse und der Interrupt auf der Karte eingestellt werden. Setzen Sie zunächst die Basisadresse durch Stecken von Jumpern auf

Der Interrupt wird gesetzt durch Stecken eines Jumpers entweder auf J2 (IRQ 3-7) ODER auf J3 (IRQ 10-15). Keinesfalls darf auf J2 UND J3 gleichzeitig mehr als ein Jumper gesetzt sein! Die jeweilige Interrupt-Nummer ist ebenfalls auf der Platine aufgedruckt, bzw. siehe Jumperplan im Anhang. Alle folgenden Angaben gelten für die Basisadresse 300 (hex) und IRQ7, d.h. auf J1 ist kein Jumper gesetzt und auf J2 der Jumper, der am nächsten zu IC2 (74245) liegt.

Stecken Sie nun die Karte in einen freien Slot des Rechners und schalten Sie den Rechner ein. Keine Rauchzeichen? Ordnungsgemäßes Booten? Congrates, dann haben Sie den spannendsten Teil der Unternehmung bereits hinter sich gebracht! Falls es dagegen bereits hier oder in einem der folgenden Schritte Probleme gibt, konsultiere man bitte die Hinweise zur Fehlerbehebung im Anhang.

Nun muß Ihre Software auch auf die Karte und deren Adresse sowie auf deren Interrupt konfiguriert werden. Konsultieren Sie dazu Ihr Programmhandbuch. Wenn Sie die BayCom-Terminalsoftware verwenden, folgen Sie bitte folgenden Hinweisen:

Installieren Sie die Terminalsoftware mit INSTALL (Expreß-Installation) und tragen Sie bei der Anfrage nach der Hardware als Anzahl der SCC-Kanäle 4 ein. Setzen Sie alle anderen Parameter (COM, PAR96, KISS-Schnittstelle) auf 0. Nach Eingabe von Return werden Sie dann nach der Basisadresse und dem Interrupt gefragt, den Sie entsprechend eintragen (in unserem Beispiel $300 als Basisadresse (hex) und IRQ7 als Interrupt). Ansonsten brauchen Sie dann nur noch Ihr Callsign, Name und QTH einzugeben, alle weiteren Eingaben sind vorerst irrelevant. Selbstverständlich können Sie alternativ dazu, wie von den älteren BayCom-Programmversionen gewohnt, die Parameterdatei SCC.INI von Hand editieren (SCCBASE und SCCINT müssen entsprechend gesetzt werden.

Nach Beendigung des Installation starten Sie zunächst den Parameter-Compiler PARA. An seiner Ausgabe können Sie bereits erkennen, ob die USCC-Karte anspricht (entweder USER-SCC-Karte mit 4 Kanälen bei Adresse 300h gefunden oder SCC-Karte nicht gefunden). Eine weitere Testmöglichkeit besteht mit dem DOS-Debugger DEBUG, der sogenannte "Baudratengeneratortest":

Geben Sie nach dem Aufruf folgende Zeilen ein (hier für Basis 300h):

O 304 0d

O 304 AA

O 304 0d

I 304

(es wird also auf die Adresse 304 erst 0d, dann AA, dann nochmals 0d geschrieben und dann von 304 eingelesen). Der zurückgegebene Wert nach dem I-Befehl sollte AA sein, dann ist zumindest der erste der Z8530-Bausteine ansprechbar.

Wenn nun PARA die Karte erkannt hat, sollten sie L2 starten, am blinkenden Viereck in der oberen rechten Bildschirmecke erkennen Sie, ob der Interrupt funktioniert. Falls PARA die Karte erkennt, L2 aber nicht läuft, überprüfen Sie den Interruptjumper und den in der Software gesetzten Interrupt-Wert. Im Zweifelsfall mal mit einem anderen Interrupt versuchen, manchmal kann es Probleme geben, wenn Interrupts doppelt belegt sind. Auch bei den Interrupts >10 kann es bei manchen Rechnern zu Problemen kommen.

Ein Hinweis noch: Lassen Sie PARA laufen, es wird aber keine SCC-Karte gefunden, so wird von PARA automatisch auf die Benutzung von COM1 umkonfiguriert. Starten Sie in diesem Fall anschließend L2, so werden Sie durchaus von einem blinkenden Viereck begrüßt - aber leider stammen diese Interrupts nicht aus der Karte, sondern von der RS232-Schnittstelle. Achten Sie daher genau auf die Bildschirmausgabe von PARA und wenn Sie ganz sicher gehen wollen, lassen Sie ihren Oszi auf den gesetzten Interrupt-Jumper los: Sind hier nach dem Start von L2 zyklische 1-Pulse sichtbar (ca. 37.5Hz), so haben Sie die Gewißheit, daß die Karte funktioniert.

Bestücken der Modems und Anschluß der Funkgeräte

Haben Sie die ersten Tests geschafft, so können Sie die Einsteckmodems auf die Karte setzen. Normalerweise müssen diese nicht festgeschraubt werden, sie halten durch die Stecker automatisch. Wenn Sie ganz sicher gehen wollen, können Sie aber die Modemplatinen mit einem 12mm-Abstandsröllchen und einer M3-Schraube mit Mutter auf der Platine festzurren.

Für die Inbetriebnahme der USCC-Karte mit den Modems ist es dann noch nötig, die modemspezifischen Parameter für den entsprechenden Kanal zu setzen. Starten Sie dazu nochmals INSTALL und wählen Sie den Punkt "ändern einer Installation". Die ersten Bildschirmseiten können Sie dann jeweils mit <RETURN> quittieren (Hardware, Callsign etc.), bis Sie zur Einstellung der kanalbezogenen Daten für die SCC-Karte kommen (pro Kanal eine Bildschirmseite). Die für jedes Modem richtigen Daten finden Sie im entsprechenden Modemhandbuch. Der zugehörige Kanal wird durch die Position des Modems auf der Karte festgelegt. So ist beispielsweise Kanal 0 der Kanal, der am nächsten an der PC-Rückwand liegt. Kanal 3 ist entsprechend der Kanal, der am weitesten weg von der Rückwand angeordnet ist.

Der Anschluß der Funkgeräte kann dann erfolgen. Das Funkgerät für Kanal 0 wird an den oberen 9-poligen Sub-D-Stecker an der Kartenrückwand (ST2) angeschlossen. Das Funkgerät an Kanal 1 wird an ST1 (untere 9-poliger Stecker angeschlossen). Für Kanal 2 und 3 wird jeweils eine RS-232-Verlängerung an die 10-polige Steckerleiste unterhalb des jeweiligen Modemsteckplatzes angeschlossen. Diese Verlängerung ist ein Adapter von einer 10-poligen Buchsenleiste über ein Flachbandkabel auf einen 9-poligen Sub-D-Stecker. Pin1 (rote Kennzeichnung des Kabels) befindet sich dabei auf der Seite von St11 bzw. St12, bzw. die "Nase" des Steckers befindet sich auf der dem Modem zugewandten Seite. Im Anhang befindet sich eine Zeichnung mit der Lage aller Stecker und Jumper. Die Belegung aller Sub-D-Stecker ist identisch, eine Zeichnung befindet sich ebenfalls im Anhang!

Wir wünschen Ihnen viel Spaß mit der USCC>4 und allzeit störungsfreien Betrieb!

Kleines Fehlerbrevier

In diesem Kapitel sollen während der Entwicklungsphase und im praktischen Einsatz aufgetretene Fehlerbilder beschrieben werden und dem fehlersuchenden Anwender eine kleine Hilfestellung gegeben werden. Bitte in allen Fällen zuerst Bestückung prüfen und Karte immer erst ohne Modems testen!!!!

- Rechnernetzteil schaltet gleich nach Rechnerstart wieder ab.

- Rechner bootet nicht, wenn Karte steckt

- "Baudratengeneratortest" (Kapitel 4) funktioniert nicht.

- "Baudratengeneratortest" funktioniert, PARA erkennt die Karte aber nicht.

- PARA erkennt die Karte, L2 funktioniert nicht

- Bei Aussenden eines Frames auf einem Kanal bleibt die Anzeige auf SEND hängen

Anhang

Belegung der Funkgerätestecker (ST1, ST2, Stecker an Verlängerung)

(9-poliger Sub-D-Stecker, Sicht auf Steckervorderseite)

Belegung der Modemsteckplätze für Kanal 0 bis 3

Sicht auf die USCC>4-Platine

Lage der Stecker für die Funkgeräte und der Jumper

Für J2 und J3 gilt: Ist der dem Interrupt zugeordnete Jumper gesteckt, so ist der Interrupt gesetzt. Auf J2 und J3 darf INSGESAMT nur ein einziger Jumper gesetzt sein!

Technische Rückfragen und Reparaturservice

Für alle BayCom-Bausätze bieten wir Ihnen einen Reparaturservice an. Sie werden sicherlich verstehen, daß dieser Service nicht ganz kostenlos sein kann. Wir versichern Ihnen aber, die Reparatur so kostengünstig wie möglich durchzuführen, da sich unser Team sehr wohl in die Nöte des Bastlers hineinversetzen kann. Sofern die Reparaturkosten den halben Bausatzpreis nicht überschreiten, führen wir sie sofort durch, Sollte der Schaden größer sein, so nehmen wir vor der Durchführung mit Ihnen Verbindung auf. Bitte senden Sie Ihre Geräte direkt an Johannes Kneip. Sie erhalten hier ebenfalls Auskunft, wenn Sie technische Fragen haben. Für Fertiggeräte gewähren wir 12 Monate Garantie. Auch hier ist im Schadensfall Herr Kneip Ihr Ansprechpartner.

BayCom

Johannes Kneip (DG3RBU)

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Tel. 05105/585050 (abends)

FAX. 05105/585060

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Bestellinformationen:

4500 USCC>4, Grundkarte o. Modems, Bausatz incl. BayCom Terminalsoftware

4600 USCC>4, Grundkarte o. Modems, Fertiggerät incl. BayCom Terminalsoftware

4501 USCC>4, Leerplatine mit Bracket, GAL und Manual

4502 Erweiterungsbracket mit 2 9p.-SubD-Steckern für 3./4. Kanal

Johannes Kneip - baycom@baycom.de