Toepassing: Een computer op een liniaal

Wie kent ze niet, de goedkope printplaatjes (PCB rulers) in de vorm van een liniaal, met opdruk van componenten afmetingen, elektronica symbolen en informatie.

Waarom eigenlijk geen echte elektronica op dit soort liniaaltjes? Dat moet Bradley Slattery van Bradsprojects hebben gedacht voorafgaand aan de ontwikkeling van de Digirule.

De Digirule1 en 1A

De eerste Digirule was een interactieve "binaire" liniaal bedoeld om vertrouwd te raken met de werking van digitale elektronica, zoals logische poorten, flipflops, tellers, etc.
Met behulp van een op de liniaal aanwezige CR2032 batterij en een PIC18F45K20 microcontroller kunnen met behulp van 9 drukknoppen en 32 leds de werking van 7 logische poorten, 4 typen Flipflops en een 4 bit Teller worden gedemonstreerd.

Let op de juiste manier van het plaatsen van de batterij (zie beschrijving) anders kan de batterijhouder worden beschadigd.

Een grappig detail is dat de cm en inch waarden op de liniaal als binaire waarden zijn opgedrukt. Op de achterkant staat informatie over de logische poorten, Flipflops en andere zaken.

Via een ingebouwde "verborgen functie" zitten er ook nog eens 8 extra functies in, zoals een Gray teller, schuifregister, dobbelsteen, spelletje, etc.

De verborgen functies zijn als volgt op te roepen:

• Zet de Digirule uit door middel van de schakelaar. 
• Houd Knop A ingedrukt terwijl de DigiRule wordt aangezet totdat led B begint te knipperen. 
• Selecteer met de "Up" en "Down" knoppen van de 4bit Counter de gewenste functie uit de tabel hieronder en druk op knop B.

Een tweede manier (zonder de liniaal uit en aan te hoeven zetten) is de volgende:

• Houd de knoppen A en B tegelijk ingedrukt totdat alle leds gaan knipperen (Reset)
• Druk meteen daarna knop A in.

Keuze	Functie	Opmerking
0001	Normale modus	Standaard functionaliteit.
0010	Gray teller	Zie Wikipedia voor uitleg.
0011	Flitsende LED'	De snelheid kan worden ingesteld met de up/down knoppen.
0100	7 bit schuifregister	Ingang te besturen met de knoppen A en B.
0101	Led test	Alle leds lichten op.
0110	Persistence of Vision display	Beweeg de liniaal snel in horizontale beweging heen en weer, je ziet dan tekst, smiley, etc.
0111	Dobbelsteen	Het willekeurige getal 1 - 6 verschijnt als binaire waarde op de "Counter" leds.
1000	Spelletje "Catch the XOR"	Druk op knop B zodra de XOR led oplicht. Als het raak is wordt de score verhoogd op de "Counter" leds en wordt de snelheid verhoogd. 1x mis en de teller gaat weer naar 0.
1001	4 bit logica unit	Selecteer een functie met de "Logic Gates" knoppen, voer een combinatie van 4x 1 en 0 in via de up/down knoppen, druk op de A knop om de 1e 4 bits te bewaren, herhaal dit met de 2e combinatie en bewaar deze met knop B. Het resultaat verschijnt nu op de Flipflop selectie leds.

De 1A versie is een licht verbeterde versie met een betere kwaliteit drukknopjes en verbeterde firmware. Helaas zijn deze linialen niet meer leverbaar. Voor meer details en instructie video zie Tindie.

De Digirule2, 2A en 2U

Een 8 bits programmeerbare computer op een liniaal ! Hier zijn inmiddels 3 versies van uitgebracht. De eerste versie 2 uitgebracht in 2018 is evenals de Digirule 1 uitgevoerd met een PIC18F45K20 microcontroller. Deze bevat 33 instructies die met behulp van 8 invoer knoppen en 8 leds kunnen worden ingevoerd / weergegeven. Per programma is er ruimte voor 256 bytes geheugen en er kunnen 8 programma's worden opgeslagen (8 bit data en adres) Ook het adres wordt weergegeven met 8 leds.

De in 2019 vernieuwde Digirule2A is uitgebreid met 2 extra instructies en de Run / Stop leds zijn onder de knop geplaatst in plaats van er boven. Voor de rest is deze identiek aan de Digirule2.

De Digirule 2A

In 2020 verscheen de Digirule2U met maar liefst 54 instructies, een USB C aansluiting en een ingebouwde seriële debug monitor en assembler. Deze liniaal is uitgerust met een PIC18F46K20 microcontroller. Deze beschikt ten opzichte van de vorige controller over een dubbele hoeveelheid Flash en RAM geheugen (64kB / 3kB).
De mogelijkheden van deze 24 Euro kostende liniaal zijn vergelijkbaar met computers uit de jaren '70 zoals de Kenbak-1 ($750 bij de introductie in 1971), de Altair 8800 ($650 in 1975) of de Imsai 8080 ($440 als bouwpakket, eind 1975).

De Digirule 2U

De Digirule2U is prima te combineren met de Video Terminal emulator uit mijn vorige BLOG via de Rx en Tx op de Expansion Port, maar aansluiten op een PC met een USB C kabel en een terminal emulator kan natuurlijk ook.

Alle software en handleidingen zijn te downloaden op github.com 

Momenteel (oktober 2021) is alleen nog de Digirule2U leverbaar via Tindie. 

De linialen in actie