SBC4004を組み立ててみました(1)準備編

4004

いつもお世話になっているオレンジピコショップさんのサイトで気になるものを見つけてしまいました。

最初の1チップマイクロプロセッサ4004の機能をFPGAで実装して、当時の電卓Busicom-141PFを再現しようというものです。

作者のページを拝見すると、「4004プロセッサ50周年」ということで気合が入っています。

基板は大型でサイズは168.9mm×149.9mmです。キー配置も独特で7セグメントLEDがずらりと並びこれまでに無いものです。

FPGAを使っていることもありパーツ数もそれほど多くないので、製作してみようと決めました。またFPGAを使っているので4004以外の実験やFPGAの学習にも応用できるかもしれません。

専用基板の入手

到着した基板はなかなかの大きさで、最近は10cm×10cm以下の基板しか触ってこなかったので、その迫力に感動です。

sbc4004_pcb1.jpg

FPGAではなく実物の4004を使うこともでき、サーマルプリンタも接続できる設計になっていますが、当然4004は持っていないので、今回は最小構成で製作することにしました。サーマルプリンタは機会があれば後付けしたいと思います。

パーツの入手

今回そろえたパーツは以下の通りです。購入先など参考にしてください。

リファレンス 仕様 2023年6月時点の入手先例 価格 購入先
FPGA Cyclone II EP2C5T144 Mini Board ¥3,353 Aliexpress
Arduino Arduino Pro Micro(3.3V版) マイクロ USB ATmega32U4 プロマイクロ 3.3V 8 Mhz ボードモジュール Ar ¥763 Aliexpress
DS1 – DS4 KEM3461ASR 4桁 7セグメントLED 0.36インチ 赤色 カソードコモン(互換品) ★0.36★4桁7セグLED表示器(赤色) [3641][選択: 3641AS] ¥88 x 4 Aitendo
J1 – J4 2×14 ピンソケット ピンソケット 2×14 (28P) [FH-2x14SG] [C-03951] ¥40 x 4 秋月電子
J5, J6 1×12 ピンソケット ピンソケット(メス) 1×12(12P) [FH-1x12SG/RH] [C-10101] ¥45 x 2 秋月電子
SW1- SW30 12mm角型 透明キャップ付き タクトSW ★12×12★タクトスイッチ(20個入) [TS12X12N] ¥110 x 2 Aitendo
★10×10★タクトスイッチキャップ(20個入) [PLSA14CP-10] ¥110 x 2 Aitendo
★10×10★タクトスイッチ透明カバー(20個入) [CV10A] ¥110 x 2 Aitendo
SW31 – SW33 6mm タクトSW 手持ち
SW34 NKKスイッチズ A-18AH ON-OFF-ON トグルSW

【A-18AH】基本レバー形トグルスイッチ(ON)-OFF-(ON) 幅9.8mmピッチ2.54mmの基板取り付け形

日米商事
マルツ
U6 AMS1117CD-3.3(互換品) ★BELLING★LDOレギュレータ(6個入) [BL1117-XXCY][出力電圧: 3.3V] TO-252-2L ¥100 Aitendo
U10, U11 74ACT573 LED表示ラッチ/セグメントドライバ ¥267 x 2 若松通商 
U12 東芝 TBD62083APG LED桁ドライバ 8chシンクタイプDMOSトランジスタアレイ TBD62083APG [I-10669] ¥100 手持ち
D13 3mm赤色LED OSR5JA3Z74A(互換品) 手持ち
D14 3mm黄緑色LED OSG8HA3Z74A(互換品) 手持ち
D15 3mm白色LED OSW4YK3Z72A(互換品) 手持ち
D17 3mm黄色LED OSY5JA3Z74A(互換品) 手持ち
J9 2×8 ピンヘッダ、ショートジャンパ 手持ち
J10 2×3 ピンヘッダ、ショートジャンパ 手持ち
J12 2.1mm type Jack_DC 手持ち
C1 16V, 33u タンタル 電解コンで代用 2.54mm 手持ち
C2 – C5, C7 – C1 50V 0.1u積層セラミック 2.54mm 手持ち
R1 – R4 1K 1/8W 1/6Wで代用 手持ち
R32, R33 1K 1/8W 1/6Wで代用 手持ち
R5 – R20 100 1/8W 1/6Wで代用 手持ち
J11 2×5 ピンヘッダ L型 L​型​ ​ピ​ン​ヘ​ッ​ダ​ ​2​列​×​0​5​P​ ​2​.​5​4​m​m​ピ​ッ​チ​ ​L​2​5​4​0​-​2​×​5 ¥53 千石電商
J13 2×8 ピンヘッダ 2​.​5​4​m​m​ピ​ッ​チ​ ​ス​ト​レ​ー​ト​ ​ピ​ン​ヘ​ッ​ダ​ ​2​列​×​0​8​P​ ​S​2​5​4​0​-​2​x​0​8 ¥32 千石電商
ICソケット DIP-18 1個 手持ち
ICソケット DIP-20 2個 手持ち

Cyclone II EP2C5T144 Mini BoardやArduino Pro Micro(3.3V版)は国内で流通しているものもあるのですが、特に急いでいなかったので、AliExpressで安価なものを購入しました。

すこし時間がかかりましたが、これでパーツの準備はできました。

sbc4004_parts1.jpg

SBC4004を組み立ててみました(2)組み立て編に続きます。

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