2015 — VERKAMI: 5 years of crowdfunding
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Project in CastellanoEnglish

Project description

Design and development of an electronic device capable of implementing classical computers and other 8-bit systems, such as the ZX Spectrum, using a FPGA chip.

Being an open software & hardware project, it also serves as a platform for research and development for students or hobbyists.


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What is the ZX-UNO?

The ZX-UNO is a small size (86 W x 56 H mm) electronic circuit board. Its main goal is to serve as trainer for the implementation of 8-bit systems as classical computers and game consoles, and especially for implement, as faithful and accurate as possible, the behaviour of the classic ZX Spectrum microcomputer, without using any type of emulation, since the board contains hardware to reimplement the original system and not a CPU that runs some kind of software emulator.

The core of the ZX-UNO, and the device that makes all this possible, is a FPGA chip from Xilinx.

What does it have and what can I do with it?

The design of the ZX-UNO has been carefully designed to be very versatile.

Initially it is ready to behave as a Spectrum, but thanks to the writeable/upgradeable 32 Mbit FLASH memory on board, it can be rewritten many times, storing cores for other machines, as long as the electronic circuit for such machines can be fitted inside the provided FPGA (see specifications).

Several input and output for audio, video, peripherals such as keyboard, mouse, joystick, SD storage, etc, connectors included make it perfect to implement classic machines without resorting to external hardware, and with the expansion socket, possibilities are even greater, allowing to develop future add-ons as secondary processors, memory upgrades, digital video & audio outputs, or network connectivity.

Besides, due to its open hardware/software design, the ZX-UNO can be used for FPGA prototyping at colleges and universities.

We provide all the schematics, technical documentation and source code so you can enter this fascinating world and try to implement your own projects, which doesn´t necesarily need to be related to classical computing. (Eg: similar or even less powerful hardware has been used to build a logic analyzer, video test pattern generators, etc)

Technical information is available for download from the project website www.zxuno.com. The forum can be freely browsed (no registration is needed for read only access).



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Technical features:

  • FPGA Xilinx Spartan-6 XC6SLX9-2TQG144C.
  • Static Memory 512K, AS7C34096A-10TIN.
  • 50MHz oscillator.
  • Superfo's 1 transistor EAR Circuit.
  • Composite video output using an AD724 with XTAL 4.43MHz / 3.58MHz for PAL/NTSC operation (user selectable)
  • PS/2 connector for keyboard and mouse.
  • RCA jack for composite video.
  • Stereo audio jack connector.
  • Mono jack connector for EAR (audio in)
  • Molex 1.25mm connector for JTAG and RGB / VGA.
  • Socket for SD/MMC cards (microSD also possible, with an adapter).
  • Expansion port.
  • Micro-USB power connector.
  • PCB Size: 86x56 mm. (Compatible with Raspberry Pi 1 cases although some machining is needed).

The ZX-UNO also includes a boot time setup program (similar in appareance to most PC Setup BIOSes), from which the user can configure:

  • Memory testing, EAR signal level testing, keyboard testing
  • Silent Boot (no ZX-UNO logo at boot time)
  • Spectrum keyboard implementation (issue 2 or 3)
  • Machine timings (48k, 128k ..)
  • Enable or disable contended memory
  • Enable or disable DivMMC feature and/or DivMMC NMI trap
  • Choose default ZX Spectrum to boot from, or choose default core (for other non-Spectrum machines)
  • ZX Spectrum ROM manager (add, delete, update)
  • Core manager (allows adding other machines' cores, up to 9 cores, without having to use an external JTAG programmer)

And because it is in continuous development, surely we will have more configuration options in upcoming updates.


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About the project:

The ZX-UNO was born in 2012 in a forum thread www.zonadepruebas.com as an idea for a faithful reproduction of a Spectrum hardware.

Device design has reached version 4.1. Up to now, a total of 4 design revisions have been built, manually soldering about 40 test prototypes. The ZX Spectrum FPGA core has passed through a major rewrite and improving during this time, and lately, other machines' cores have been written or ported.

Fellow forum members have contributed with feedback and many ideas, such as case designs for 3D printers, new software, new cores, and even some of them have redesigned the PCB starting from the initial design available at the project repository, to suit their needs, hence building his/her own version of the ZX-UNO. The idea is to have an affordable, easy to configure and completely open design for a ZX Spectrum clone computer, endorsing people that already have one prototype to continue adding cores and features.

So, at this stage of the project, the main core not only implements a normal ZX Spectrum. ZX-UNO has allowed us to add many fancy features to the Spectrum itself, such as:

  • ULAplus (extended video capabilities with many more colors, HiColour and HiRes Timex modes, Radastan mode (128x96x16 colours), raster interrupt, etc.).
  • Turbosound (2xAY-3-8912 working together to give 6 sound channels).
  • Faithful timing compatibility with 48k, 128k / +2 and Russian Pentagon.
  • 7Mhz CPU turbo mode.
  • DivMMC with support ESXDOS latest version.
  • Mappable keyboard and joystick.
  • RGB output and VGA with or without emulated scanlines.
  • Kempston Mouse

and even more to come.

You can also use the FPGA iinside the ZX-UNO to implement other machines, such as Sam Coupe (512KB memory), Jupiter ACE (with 52KB memory) or Master System (with SD memory card to load cartridges), among others. Being fully upgradeable, you can charge yourself available cores you want in the ZX-UNO.

Unleash its full power!

The ZX-UNO is not designed as a pure "plug and play" system, though. It requires some knoledge of working with PC´s, the ZX Spectrum and ESXDOS to operate with, in order to perform tasks as upgrading firmwares or managing ROMs and cores. Nevertheless, for everyday use, its operation is still simple.


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Additional information about ZX-UNO

Out of factory, the ZX-UNO is configured with the ZX Spectrum core and OpenSE as its boot ROM.

  • Wikipedia link about the ZX Spectrum* designed on 1982 by Sir Clive Sinclair.

  • Information about OpenSE *, a ROM developed by Andrew Owen.

It allows you to use other cores available for the same or compatible FPGA.


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What do I need to make it work?

For a bare bones operation you need:

  • a 5V USB power adapter, such as a power adapter for a mobile or tablet, or the USB port from your TV/monitor.
  • A TV or monitor with composite video input and composite video/audio cable (male RCA-RCA for video, stereo 3.5mm jack to doble male RCA for audio)
  • A PS/2 keyboard.

For full enjoyment, you would also need:

  • SD card to load and save your programs and games.

  • RGB-SCART cable to connect to your TV with great quality SCART (available separately)

  • Or VGA cable to connect to your preferred monitor (available separately)

  • For the more nostalgic: If you want to load programs and games from your original tapes, you can connect a cassette EAR output to the audio input EAR and ejoy oldskool loads. You can also do this by connecting your mobile phone, mp3, tablet, PC (iPhone 5 users may need some boost for proper loading)

  • A standard Atari joystick or joypad * / Sega * with one or two fire buttons.


Who we are and how and when will we do all this?

  • Antonio José Villena Godoy (avillena)
    President of the AZXUNO association. He works at the R&D department of the IMAGINA ARTIFICIAL INTELLIGENCE, S.L, company at Málaga, Spain. Author and maintainer of the ZX-UNO BIOS.

  • Jordi Bayó (Hark0)
    Secretary of the association. Graphic designer. Corporate image author. Package design. Keyboard stickers design.

  • Samuel Baselga López (Quest).
    Analyst-programmer for the web environment. Specialized in PHP and JS frameworks. He is the author of various core portings to the ZX-UNO, and author for the framework that makes possible to use and store more than one core in the same FPGA without having to use specialized JTAG programmers.

  • Miguel Angel Rodríguez Jódar (mcleod_ideafix).
    Treasurer of the association. Full time lecturer at dept. of Architecture and Computing Technology, University of Seville. Author and maintainer of the ZX Spectrum, SAM Coupé and Jupiter ACE cores.

  • Don "Superfo". Design, layout and routing for the three first versions of the board.

The goal of the crowdfunding campaign is to raise money to manufacture and distribute a limited number of ZX-UNO (250 units) as we think it is not a product for the masses, but rather for original machine lovers and microelectronic hobbysts.

The ZX-UNO team is formed by five people: for of us are from different locations within Spain (Málaga, Zaragoza, Barcelona and Sevilla), and the fith component, Superfo, is from California, USA. We are fans of the world of electronics and classical computer. We are normal people, but with great enthusiasm for taking this project forward. We work on the project in our spare time, and we attend retro fairs to meet. To legally support this project, we have constituted ourselves as a non-profit association, with fiscal identification.

How will we use your contributions:

  • Money raised from contributions, will be used solely to cover the costs generated by the purchase of materials and components needed to make the ZX-UNO, manufacturing and assembly, distribution, testing and derived costs from graphic design and implementation, and kick off of ZX-UNO Developers Association.

The timetable for the project is:

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The non-profit ZX-UNO Developer Association (AZXUNO) has been created to manage all the legal paperwork required to manufacture and distribute an electronic product.


Deliveries

Shipment fees are included in the ZX-UNO rewards for express delivery within Spain mainland. Canary Islands, Ceuta and Melilla have also shipment fees included, but the delivery will be handled by "Correos certificado".

For international shipment, you will have to add the "International Shipment" reward to your product reward. NOTE: due of US export restrictions, we are not allowed to send the ZX-UNO to countries for which the US has forbidden import of their technology. Please, check that yours is not one of these countries, as we won´t be able to send you your ZX-UNO.


Cases

We have included a reward, limited to 50 units, of a cased ZX-UNO. Cases are originally Raspberry Pi cases, manually machined by ourselves to fit all the ZX-UNO connectors.

They come in black color, and will include a sticker with the the ZX-UNO logo already in place:

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Stickers for the keyboard

We have also included a reward for all those who want to back us up with a ZX-UNO. For a little more, you will get a sheet of stickers to apply to the keyboard you intend to use with the ZX-UNO for easy command reference.

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EXPLANATORY NOTES:

All trademarks mentioned are copyright of their respective owners.

The ZX-UNO, for legal reasons, will be distributed only with free software, such as openSE, SE Basic roms, and / or free game ROMs from members of fellow collaborations of the AZXUNO association. the update methods ZX-UNO is indicated to use your ROMs and games.

The use of other ROMs with the ZX-UNO should be only for educational purposes and board testing. The llicense for the entire project, when otherwise is not mentioned, is Creative Commons Share Alike. (CC-by-SA).

Our aknoledge to Cutreman (Rafael Peña) for creating the feature video for this campaign.

 

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Q&A(18)

  • Hola. Si he entendido bien, no se incluye la rom original de los spectrum, sino una rom libre. ¿Cómo de complicado será actualizarlo a una rom original? ¿qué diferencias hay entre una rom y otra para alguien que sólo quiere jugar?. Gracias

    Made by dustin

    Desde la BIOS hay una opción desde la cual puedes cambiar, añadir o quitar ROMs de arranque para el core de ZX Spectrum, así que puedes poner la ROM (de 48K, 128K o +2A) que quieras. Ahora mismo la opción implica cargar la nueva ROM usando una ultracarga por EAR. Estamos mejorando la BIOS para permitir cargas de ROMs desde la tarjeta SD.

  • Hola! ¿Qué es una hermosa máquina Esta UNO ZX! Felicidades hermosa idea! Pero tengo una duda; y en el conector de expansión Hacer original de ZX Spectrum (BusExpansion), que estará presente en la ZX UNO? O menos acceso a las señales de que la puerta?

    Made by lazlo

    Desde hace tiempo tenemos dos propuestas de diseño para un conector de expansión compatible con el Spectrum. En el foro iremos dando detalles a medida que vayamos progresando en este addon

  • Seria interesante incluir algun tipo de recompensa para los primeros mecenas, como puede ser un numero de serie en las primeras cajas que salgan a la venta o nota de agradecimiento por confiar en el proyecto. Gracias

    Made by Astorri

    Hola! Estamos precisamente hablando los miembros del equipo a ver cómo podemos hacer para expresar nuestro agradecimiento a todos los mecenas. La idea que hay ahora mismo sobre la mesa es algún tipo de "easter egg" en el Spectrum... ;)

  • ¿Vais a aumentar el numero de recompensas?, nos hemos quedado sin nuestro zx-uno :(

    Made by Angel Pescador Portas

    Hola! La campaña (esta campaña) ha terminado. Nuestra capacidad de fabricación para esta primera vez ha sido de 250 unidades, y comprendremos la frustración de todos los que han llegado tarde. No obstante, y dado que el proyecto es completamente abierto y documentado, más tarde o más temprano, si no somos nosotros serán otros, habrá una nueva hornada de ZX-UNOs

  • Me sumo a la peticion para que hagais mas cajas. Podriais incluso añadirlas como una recompensa mas y hacerlas en impresion 3D.

    Made by kowols

    Hay diseños de carcasas para el ZX-Uno que mejias3d ha puesto a disposición de quien quiera hacérselo por su cuenta, o usando alguno de los servicios que ya existen para encargar reproducciones de diseños 3D. Consulta el foro del ZXUNO para más información.

  • Hola, cuando se llegue a 200 zx-uno, se cerrará la campaña? Es el primer día y apenas quedan ya. Qué tan activa está y se prevee que esté la comunidad de desarrollo para este hardware? Saludos.

    Made by KDarkblade.

    Pues sí. Nuestra capacidad de fabricación, al menos para esta campaña, es de 250 unidades, y todas tienen ya dueño, así que la campaña ha finalizado. Muchas gracias a todos los que habeis aportado y/o difundido el proyecto!! :)

  • Para conseguir una imagen mas Retro y parecida a la original ¿Tiene modo Scanlines implementado o se está estudiando añadirlo en el futuro? Gracias

    Made by Astorri

    El modo de VGA, para los cores de Spectrum, SAM Coupé y Jupiter ACE tienen scanlines que pueden activarse o desactivarse a voluntad. En modo de video compuesto o RGB-SCART no. Mira como quedan en el core de SAM Coupé (no tengo ninguna foto de cómo quedan en el Spectrum): http://www.zxuno.com/forum/viewtopic.php?f=15&t=82

  • Quería preguntarlos por la posibilidad de conectar el ZX-Uno a un monitor VGA para conseguir la mejor calidad posible. Tiene un conector proparado para esa opción,pero ¿es posible encontrar el cable ya fabricado o necesita hacerselo uno mismo?Gracias

    Made by Astorri

    Hola Astorri!

    Estamos todavía negociando para que nos hagan cables en masa. Indicaremos cuándo estarán disponibles y dónde, en cuanto esté el tema cerrado.

    No obstante, los esquemas para el montaje son sencillos si dispones del material y podréis fabricaros uno sin problema!

    Un saludo!

  • Primero felicitaros por la campaña. Acabo de aportar y lástima lo de tan pocas carcasas. :-( No obstante ¿será posible al menos obtener pegatinas con el logo de ZXUNO para personalizar mejor nuestras carcasas y teclados?

    Made by jsj

    Hola jsj!

    Pues de hecho estamos valorando lo de las pegatinas con el logo, y es muy posible que finalmente las incluyamos en todos los envíos, sin coste adicional :)

    Seguiremos informando!!

  • Estoy muy interesado en el ZX UNO, pero sin carcasa me da un poco de reparo porque nunca he montado nada de este tipo de maquinas. Es sencillo hacer algo con una caja de raspberry? Si no me veo que lamentandolo mucho me quedare sin mi ZX UNO...

    Made by Miguelone

    Hola Miguelone!!

    Echa un ojo a las respuestas que hemos dado a otros compañeros :D esp osible que haya carcasas más adelante tras la campaña (no sabemos seguro) pero también pondremos más adelante tutoriales de como modificar cajas compatibles (no todas lo son) y puedes encontrar quien te imprima uno de los varios modelos de cajas 3D que corren por los foros y la comunidad :D

    Un saludo!!

  • Great project - good luck for production run! Greets from the german ZX-Team :-)

    Thank you!!! :D

  • De 8bits me encantaria ver el amstrad cpc y sobre todo el msx, en sus varias versiones.¿hay algo en camino? Y el Sinclair QL¿es viable?Igualmente¿es viable meter el zxone en una carcasa de spectrum+ o 128k averiados y usar su teclado?

    Hola! De las máquinas que comentas, no hay nada en camino por el momento, pero como hemos comentado a otro compi, esto está en contínuo desarrollo... quién sabe :) podría haber cores de esas máquinas en el futuro. Animamos a toda la comunidad a participar en el mundo FPGA y echar un cable con los ports! :D

    Respecto a meter el ZX-UNO en carcasas de spectrums reales, puede que en el futuro haya algo que facilite dicha opción, quién sabe.. ;)

    Saludos!

  • yo he intentado participar pero despues de poner los datos de la tarjeta me pone esto: Faltan datos. Por favor, compruebe que su "navegador" acepta cookies. Missing data. Please check that your navigator accepts cookies y no me deja continuar :(

    Made by Manuel

    Hola Manuel!

    Podrías probar con otro navegador? Nos consta que con las versiones actuales de Firefox y Chrome otros usuarios han podido realizar la aportación.

    Un saludo!

  • Habría posibilidad de implementar en un futuro un core del C64? No se si las caracteristicas de este FPGA lo permitirian, CPU,SID.....) Un saludo!

    Hola! Dado que el ZX-UNO está en constante desarrollo, no descartamos la posibilidad de que se porte un core de C64 en el futuro. Por el momento no lo hay, pero creemos que puede entrar sin problemas en la FPGA. Ahora mismo hay en desarrollo uno de VIC-20 que está funcionando de forma experimental. Además es un proyecto abierto. ¡Animamos a todos los entusiastas que traten de hacer sus propios ports de máquinas! :D

  • Hola. Bais a poner mas de zx-uno + carcasa personalizada? Es que se ha agotado muy rápido y es la que yo quería. Gracias, saludos.

    Made by Juan Esteban Olmo Mari

    Te respondo como a otros compañeros: Las unidades con carcasa tenían que ser limitadas, dado que es un trabajo manual costoso que hacemos nosotros mismos. Pero ¡No os preocupeis! Es posible que una vez finalizada la campaña nos planteemos hacer más, dependerá del tiempo que dispongamos. No obstante publicaremos tutoriales de cómo mecanizar tu propia carcasa y también hay planos de carcasas 3D aportados por la comunidad!

    Un saludo! :D

  • Una pena que no se haya añadido una carcasa con el nombre ZX-OUNO troquelado como se ve en una de las fotos, habrá que conformarse con la ofrecida.

    Made by IMD

    ¡Hola! Como ya hemos comentado a otros compañeros, hay disponibles planos 3D de carcasas como la que comentas :) En la comunidad y foros se han aportado varios modelos. ¡Seguro que puedes conseguir hacer o que te impriman una de esas! :D

    Saludos!

  • Las recompensas del ZX-Uno+carcasa personalizada están agotadas a día de hoy, ¿se harán más?

    Las unidades con carcasa tenían que ser limitadas, dado que es un trabajo manual costoso que hacemos nosotros mismos. Pero ¡No os preocupeis! Es posible que una vez finalizada la campaña nos planteemos hacer más, dependerá del tiempo que dispongamos. No obstante publicaremos tutoriales de cómo mecanizar tu propia carcasa y también hay planos de carcasas 3D aportados por la comunidad!

    Un saludo! :D

  • ¡Hacer más cajas! 😭

    Made by Kripton

    Las unidades con carcasa tenían que ser limitadas, dado que es un trabajo manual costoso que hacemos nosotros mismos. Pero ¡No os preocupeis! Es posible que una vez finalizada la campaña nos planteemos hacer más, dependerá del tiempo que dispongamos. No obstante publicaremos tutoriales de cómo mecanizar tu propia carcasa y también hay planos de carcasas 3D aportados por la comunidad!

    Un saludo! :D

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ZX-UNO

ZX-UNO

Raised €18,131
of €16,500
100% funded Conseguido!
ZX-UNO: ZX Spectrum computer clone based on FPGA
ZX-UNO: Clon de ordenador ZX-Spectrum* basado en FPGA
Created in: Cornella De Llobregat

Thanks! This crowdfunding campaign ended on March 19, 2016.

 
  • Pledging €7
    111 PATRONS

    One Sticker Kit for the keyboard

    A complete sticker kit for the keys of your PS/2 keyboard, following the key map which ZX-UNO uses.

    Add this reward if you have pledged for a ZX-UNO already and you want to add a sticker kit.

  • Pledging €10
    35 PATRONS

    Extra for international shipping:

    Add this reward if you want the ZX-UNO to be sent outside Spain.

  • Pledging €65
    NO MORE REWARDS LEFT

    One ZX-UNO:

    A ZX-UNO board, mounted and tested. Ready to use

    For international patrons outside Spain, you must pledge to the 10€ reward to cover shipping costs.

  • Pledging €77
    NO MORE REWARDS LEFT

    One ZX-UNO + personalized case:

    A ZX-UNO board, mounted and tested. Ready to use + A manually modified Raspberry Pi 1 case by ZX-UNO team members. Includes installed adhesive logo.

    For international patrons outside Spain, you must pledge to the 10€ reward to cover shipping costs.

Thanks! This crowdfunding campaign ended on March 19, 2016.

 

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Equipo ZX-Uno
El proyecto ZX-Uno consiste básicamente en diseñar y construir un ordenador con una FPGA. Diseñado para soportar máquinas de 8 bits. El equipo ZX-Uno, responsable del proyecto, está formado por: - AVillena. - McL... Read more
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