Desvendando o Atari, parte 2 - Desenhando um R6532

Há alguns anos eu dei início a uma série sobre o Atari e seu hardware, bem no início deste blog. Minha intenção era criar uma série de posts que abordavam dois assuntos principais do blog: eletrônica e jogos eletrônicos.
Bem, faz 6 anos que postei o primeiro texto da série, e não postei mais nada sobre o assunto. Um dos posts sobre o KiCad usou inclusive um componente do Atari, o R6532, como exemplo de criação de componentes. Eu pretendia criar todos os componentes do Atari no KiCad, para depois dar continuidade à série do Atari. Infelizmente fiquei devendo esta continuidade.
E é por isto que estou retomando a série do Atari, analisando melhor o esquemático desta placa. Aqui fica claro por que escolhi o Atari: não só ele é mais antigo (não teremos problemas de abordar seus esquemáticos aqui), mas também temos aqui um esquemático mais simples e que nos possibilitará compreender vários conceitos básicos sobre o hardware de jogos eletrônicos.
Nesta série então iremos redesenhar alguns esquemáticos do Atari encontrados no site Atari Age (escolhemos a versão PAL para refletirmos as configurações de nosso país). Vamos usar o conhecimento adquirido através da série sobre o KiCad.

Redesenhando o R6532

O nosso primeiro passo será desenhar todos os componentes do Atari que não são encontrados na biblioteca padrão do KiCad. Entre eles estão o processador 6507, o TIA PAL, conectores de joystick e o CI 6532 (que agrupava periféricos como o timer, memória RAM e portas de I/O).
Como mencionei antes, já desenhamos o R6532 em nossa série sobre o KiCad. Vamos redesenhá-lo, para criarmos uma biblioteca de componentes específica para o Atari.
O primeiro passo é abrir o KiCad. Estamos usando a nova versão do software (4.0.4) para esta tarefa. Vamos criar um novo projeto com o nome de Atari para podermos criar nossos componentes:

Figura 1. Criando um novo projeto

Figura 2. Definindo o nome do projeto

Com um projeto ativo no KiCad, os botões de edição de biblioteca são habilitados. Vamos criar primeiro os símbolos de nossos componentes que serão usados no esquemático. Para isto, vamos clicar no botão Schematic Library Editor na interface do KiCad.

Figura 3. Abrindo o editor de bibliotecas de esquemático

Uma vez no editor de bibliotecas, vamos criar um novo componente.

Figura 4. Botão para criação de componentes

Note que não selecionamos nenhuma biblioteca de trabalho. Isto porque, a partir deste nosso novo componente, vamos criar uma nova biblioteca. As configurações que vamos escolher para o R6532 são as mesmas que usamos na série sobre o KiCad.

Figura 5. Configurações do R6532

Feito isto, Estamos prontos para desenhar nosso R6532. O KiCad já coloca algumas propriedades do componente no desenho, como Nome do componente e o RefDes. Coloque o cursor do mouse em cima de alguma destas propriedade e digite M para movê-la. Vamos agora inserir os pinos de nosso componente, clicando no botão de adição de pinos:

Figura 6. Localização do botão de adição de pinos.

Clicando na área de desenho, veremos a tela de Propriedades do Pino. Vamos começar nosso desenho com o barramento de dados do R6532, então definimos as propriedades do primeiro pino, D0, a seguir:

Figura 7. Propriedades do pino D0

Segundo o Datasheet do R6532, o pino D0 é o pino 33. Da mesma forma, adicionamos os pinos D1 (32), D2 (31), D3 (30), D4 (29), D5 (28), D6 (27) e D7(26).

Figura 8. Pinos adicionados ao desenho.

Como podemos ver, os nomes dos pinos ficaram um pouco grandes para o espaçamento que deixamos. Podemos afastar mais os pinos, ou então redimensionar os textos. A segunda opção é melhor, para que nosso componente não ocupe muito espaço. Para isto, vamos posicionar o cursor do mouse em cima do pino e digitar E:

Figura 9. Editando o tamanho do nome dos pinos

Vamos usar um tamanho de 25mils para os nomes.
Assim que editarmos os pinos do barramento de dados, podemos passar para os pinos do barramento de endereços. O trabalho aqui é o mesmo para o barramento de dados e não precisamos repetir a explicação. Seguindo o exemplo do esquemático no site da Atari Age, vamos deixar um espaço de 100mils entre o barramento de dados e o de endereços (considerando que estamos usando 50mils entre os pinos de cada barramento). Isto destaca visualmente os dois barramentos e indica a qualquer um que ver o desenho que aqueles são dois barramentos separados. O resultado fica assim:

Figura 10. Pinos de dados e endereço

Para finalizar o lado esquerdo do componente, vamos adicionar os sinais de controle do R6532. Depois disto, no lado direito, colocaremos as duas portas de I/O existentes neste processador. Deve-se observar a direção dos pinos especificada no datasheet, como está descrito neste desenho:

Figura 11. Direção dos pinos no R6532

Ou seja, os pinos de endereço (A0-A6) são pinos de entrada, todos os pinos de controle exceto o pino IRQ são de entrada, o resto é bidirecional. Certifique que seus pinos estão assim para facilitar qualquer detecção de defeitos que o KiCad possa fazer.
Adicionei também, ao contrário do modelo do site Atari Age, os pinos de alimentação do R6532 como pinos visíveis. Assim evito qualquer tipo de confusão. Os pinos ficarão, portanto, desta forma:

Figura 12. Posicionamento dos pinos do R6532.

Falta agora desenhar o corpo do componente. Vamos usar para isto a ferramenta de desenho de retângulos para isto.

Figura 13. Botão de desenho de retângulos.

Desenhamos então o corpo do componente, depois posicionamos melhor as propriedades do componente para ficarem próximas a este corpo. Clicando-se duas vezes no texto R6532, editamos também o tamanho deste texto para diminuí-lo um pouco.

Figura 14. Editando o tamanho do texto.

Assim criamos o primeiro componente de nossa biblioteca.

Figura 15. Desenho do R6532 completo.

Falta ainda um detalhe para nosso componente ficar perfeito: precisamos mover a âncora do componente para o primeiro pino de nosso desenho. A âncora é a referência de nosso componente: quando você o seleciona no EEschema e o move, é este ponto que ficará "preso" ao mouse. Esta âncora é representada no desenho pelo encontro das duas linhas azuis. Para movê-la, usaremos o botão específico:

Figura 16. Botão para mover âncora.

Vamos escolher o pino D0 para ser nossa âncora, clicando no botão e depois na ponta de nosso pino. O desenho portanto ficará assim:

Figura 17. Desenho com a âncora no pino D0.

Criando a biblioteca

Agora que temos nosso primeiro componente, podemos criar nossa biblioteca de componentes do Atari. Para isto, existe um botão na barra superior do editor de bibliotecas.

Figura 18. Botão usado para adicionar o componente à uma nova biblioteca.

Ao clicar, o KiCad pedirá um nome para a biblioteca. Daremos o nome de Atari.lib. Como é uma nova biblioteca, o KiCad avisa que ela não poderá ser acessada até você adicioná-la em seu projeto no EEschema.

Conclusão

Criamos o nosso primeiro componente do Atari. O próximo passo será criar todos os outros componentes necessários para se desenhar o esquemático do Atari.