D8080A 单板机 - 嘉立创EDA开源硬件平台

1971年，英特尔发布了著名的4004 CPU

1972年，英特尔发布了8008 CPU，它是一款单芯片的TTL电平兼容PMOS工艺8位处理器，采用冯架构，寻址能力16KB。它被认为是现代x86架构的起源。

1974年，英特尔8080 CPU问世，它改进了8008的一些问题，将直接寻址空间扩大到64KB。增加了中断处理机制，且拥有了寄存器对操作能力，一次可以转移或者向数据栈操作16位二进制数。且它的指针栈和数据栈全部转移到外部的RAM里，栈基地址由SP寄存器寻址。发展到8086之后变成了数据、堆栈、代码、辅助四个基地址指针寄存器

就是这款CPU，为后来的8080总线协议打下基础，该总线形式一直沿用到8085,8086等CPU

值得注意的是，它的寄存器堆上有W和Z，这两个只是中转寄存器，用于复杂指令过程中的暂存，不对程序暴露。

下图：8080逻辑框图

8080采用双列直插DIP-40封装，供电为三组：+5V主电，+12V时钟电源、-5V辅助电源（供内部动态逻辑部分使用）

引脚排列如下图：

一般CPU都有三大总线：地址总线、控制总线、数据总线，8080也不例外。

但就如同8085的地址、数据线复用，CDP1802的高低位地址线复用一样，引脚不够用的8080也采用了复用总线，但很有特色：它是数据总线和控制总线复用。

在每个指令周期，凡涉及到外部存储器或IO读写的，都先把控制信号通过锁存器输出。

一般可以使用INTEL 8212 锁存器，配合一些逻辑门和三态门，完成控制总线的复用，以及数据总线的驱动。如下图所示：

IOW、IOR是IO口空间（256）的读写信号，MEM W、MEM R是存储器（RAM和ROM）的读写信号

另外，8080需要两个相位的时钟信号，手册中给出了分立方案，但一般使用8224时钟信号发生器来生成时钟和复位信号，如下图所示：

同理，控制总线和数据总线复用控制器也可以使用8228芯片。

基于此，本设计采用8080A CPU，8224时钟信号发生器、8228总线驱动器等芯片，完成了8080 CPU最小系统和单板机的构建。

在256 byte的IO寻址空间内，分配了扫描显示数码管，LCD1602，MC6850通用异步串行数据收发器（UART），SN76489音频发生器等。

实物图如下所示：

封面图：

使用的MC6850串口芯片比常见的8251简单很多，少了一些引脚，而且只有两个读寄存器和两个写寄存器，非常简单易用。内部分频器是1/16/64，因此，本设计采用11.0592M晶振为CPU提供1.2288MHz主频的同时，再经过一个16分频器，将76800Hz时钟信号送到MC6850，因此，该芯片支持三种异步收发波特率：76800Hz、4800Hz、1200Hz。下方demo程序里的就是4800Hz设置，使用串口监视软件就可以进行收发实验。

下图：右上角的SN76489，由于76489写指令速度非常慢，将他的数据总线挂载到0x00 地址的IO输出口，将他的CS接地，将它的WR信号连接到0x60地址IO口的^1引脚，可以使用软件延时方式，将数据写入。

（8080 CPU不能因为它而降低运行速度，一来不值当，二来8080内部是动态逻辑，时钟太慢就不能正常运行了）

调试过程缩影：