Karabas Pro vs ZX Evolution: Dva FPGA klony ZX Spectra

Úvod

V minulých článcích jsem se zabýval hodně klonem počítače ZX Spectrum - ZX Evolution. Popisoval jsem rozšiřující karty a různě variace ZX Evolution. Při procházení různých videí, jsem narazil i na klon, který se jmenuje Karabas Pro.

V tomto článku zkusme porovnat právě: Karabas Pro od Andy Karpova a ZX Evolution od týmu NedoPC. Oba jsou open-source, oba jsou postaveny na čipech Altera FPGA, oba cílí na Speccy nadšence – přesto jsou to velmi odlišné stroje s odlišnou filozofií.

Karabas Pro

Původ a filozofie

Karabas Pro je projekt Andreje Karpova (andykarpov), zveřejněný na GitHubu pod licencí MIT. Název sice odkazuje na postavu z pohádky Pinocchio, ale s největší pravděpodobností navazuje na autorovu předchozí práci – Karabas-128, jednodušší klon postavený na CPLD.

Ústřední myšlenka projektu je elegantní: vytvořit menší variantu sovětského klonu Profi (Профи) s reálnými řadiči disketové a pevné mechaniky, přičemž celá deska svými rozměry odpovídá standardní 3,5" disketové mechanice. Veškerá logika – včetně CPU – je implementována softwarově uvnitř FPGA čipu Altera EP4CE10 (Cyclone IV). Fyzický Z80 procesor tedy na desce není; místo toho běží T80 soft-core přímo v hradlovém poli.

Hardwarová výbava

Karabas Pro je vybaven celou řadou moderních i retro periferií. Klávesnice a myš se připojují přes PS/2 konektory, video výstup je VGA (vyžaduje monitor se 50Hz podporou). Pro zvuk jsou k dispozici dva čipy AY-3-8912 v režimu Turbosound, dále Soundrive a SAA1099. Joystick je podporován jak ve formátu Kempston, tak SEGA.

Pro ukládání dat lze využít 3,5" disketovou mechaniku s Beta-disk kompatibilním řadičem, CF kartu přes IDE rozhraní nebo SD kartu (přístupnou jako Z-Controller nebo DivMMC). Deska dále obsahuje modul reálného času (RTC) a slot pro ESP8266 s podporou WiFi přes ZiFi API – takže lze například stahovat soubory přímo ze sítě.

Od revize E nabízí deska až 6 MB SRAM (4 MB přístupné jako paměť hosta, 1–2 MB jako ROM). Turbo režimy umožňují přepnout CPU na 7 MHz (bez čekacích cyklů) nebo 14 MHz (s čekacími cykly).

Firmware implementuje mimo jiné:

• Klasický ZX Spectrum mód i Profi hi-res hi-color mód (512×240 s paletou)
• ZX Profi CMR porty pro rozšíření periferií
• FDD řadič fungující v CP/M i klasickém módu
• HDD řadič (Profi CP/M + PQ-DOS)
• Turbosound (2× AY-3-8912), Soundrive a SAA1099
• SD kartu přes Z-Controller i DivMMC
• WiFi přes ESP8266 se ZiFi API
• ROM banku s Flash Tool od Doctor Maxe (upgrade firmware bez programátoru)
• ROM banku s FDImage Tool pro práci s obrazy disket (TRD, SCL, PRO, TD0, FDI)
• OSD menu a fullscreen overlay pro nastavení všech parametrů

ZX Evolution

Původ a filozofie

ZX Evolution (také označovaný jako PentEvo) je dílem ruského týmu NedoPC – hardwaroví designéři Vadim Akimov (LVD), Roman Chunin (CHRV) a Dmitry Dmitriev (DDP), software Vjačeslav Savenkov (Savelij). Projekt vznikl s cílem vytvořit Spectrum-kompatibilní stroj s moderními periferiemi, použitelný jako plnohodnotný retro počítač.

Na rozdíl od Karabas Pro, který klade důraz na miniaturizaci, je ZX Evolution navržen jako plnohodnotná základová deska ve formátu MiniITX (172×170 mm). Počítá se s klasickou PC skříní, ATX napájením a rozšiřovacími sloty pro ZX BUS karty.

Hardwarová výbava

Srdcem ZX Evolution je FPGA Altera EP1K50 s obvodem ATMEGA128 jako periferním mikrokontrolérem. Na rozdíl od Karabas Pro používá ZX Evolution skutečný fyzický procesor Z80 v provedení QFP (od Rev.C). CPU pracuje na 3,5 MHz v klasickém módu, 7 MHz v turbu a 14 MHz v mega-turbu.

Deska disponuje 4 MB RAM a 512 KB ROM. Video výstup nabízí RGB i VGA (přes scandoubler). Zvuk zajišťuje AY čip, beeper a Covox (PWM DAC). Pro ukládání dat slouží:

• Disketová mechanika s Beta-disk kompatibilním řadičem WD1793
• IDE rozhraní (jeden kanál, až dvě zařízení master/slave)
• SD(HC) karta
• RS-232 sériový port

Deska má dva rozšiřovací sloty ZX BUS pro přidání dalšího hardwaru, konektor pro PAL kodér (pro připojení ke starším CRT televizím), podporu originální ZX klávesnice a joysticku, páskový interface (in/out) a RTC obvod.

Firmware a konfigurace

Základní konfigurace BASECONF emuluje Pentagon timing a nabízí plnou kompatibilitu se ZX Spectrum softwarem. Existují však i alternativní konfigurace:

• ZXEVO TS – přidává hardwarové sprity a rozšířené video módy
• ScorpEvo – emuluje Scorpion ZS 256 Turbo+

Tato flexibilita je jedna z největších předností ZX Evolution – díky FPGA lze změnou konfigurace získat zcela jiný stroj. Dokumentace je rozsáhlá a zahrnuje uživatelský manuál, schémata, osazovací schémata i soupis součástek – vše volně dostupné.

Přímé srovnání

Parametr	Karabas Pro	ZX Evolution
CPU	Soft-core T80 v FPGA (EP4CE10)	Reálný Z80 QFP + FPGA EP1K50
Turbo módy	7 MHz, 14 MHz	7 MHz, 14 MHz
RAM	Až 4 MB (Rev.E: až 6 MB SRAM)	4 MB
ROM	Až 2 MB (více ROM bank)	512 KB
Video výstup	VGA (50 Hz)	RGB + VGA (scandoubler)
Video mód	512×240 Profi hi-color s paletou	Klasický ZX + rozšíř. (TS konfigurace)
Zvuk	2× AY (Turbosound), SAA1099, Soundrive	AY, Beeper, Covox (PWM)
Disketová mechanika	Beta-disk kompatibilní FDD řadič	Beta-disk kompatibilní (WDC1793)
HDD / CF	CF karta (IDE), PQ-DOS + CP/M	IDE (2 zařízení), SD(HC)
SD karta	Ano (Z-Controller + DivMMC)	Ano (SD/SDHC)
WiFi	ESP8266 + ZiFi API	ESP8266 + ZiFi API
Joystick	Kempston + SEGA	Kempston + ZX originální
Klávesnice / myš	PS/2	PS/2 + originální ZX klávesnice
Sériový port	UART přes ESP / uBus	RS-232
Rozšiřovací sloty	uBus konektor	2× ZX BUS sloty
RTC	Ano (Profi RTC)	Ano
Rozměry PCB	~88×88 mm (3,5" FDD footprint)	172×170 mm (MiniITX)
Napájení	5V / 12V (Rev.D+)	ATX nebo +5V / +12V
Upgrade firmware	Flash Tool v ROM (bez programátoru)	Přes MCU bootloader
OSD menu	Ano (fullscreen overlay)	Ne (konfigurace přes reset servis)
Open source	Ano (MIT licence)	Ano (nekomerční HW zdroje)
Stav projektu	Aktivní (release únor 2026)	Aktivní (firmware i HW revize, prodává Tetroid)

Silné stránky a slabiny

Karabas Pro – přednosti

• Kompaktní rozměry – vejde se vedle 3,5" mechaniky
• Integrovaná WiFi přes ESP8266 a ZiFi API
• OSD menu pro snadnou konfiguraci bez PC
• Flash Tool v ROM – upgrade firmware bez programátoru
• Velká SRAM (až 6 MB od Rev.E)
• Aktivní vývoj, časté releasy
• Výborná kompatibilita s Profi a CP/M softwarem

Karabas Pro – slabiny

• VGA výstup vyžaduje monitor se 50Hz podporou
• Soft-core CPU – může mít drobné odchylky od reálného Z80
• Menší komunita než ZX Evolution
• Bez RS-232 (jen UART přes ESP / uBus)

ZX Evolution – přednosti

• Reálný fyzický Z80 CPU – maximální hardwarová kompatibilita
• Dva ZX BUS rozšiřovací sloty
• Alternativní konfigurace (TS, ScorpEvo) pro různé emulace
• Robustní MiniITX formát s ATX napájením
• RS-232 sériový port
• RGB výstup pro CRT monitory a televizory
• Rozsáhlá dokumentace
• Aktivní vývoj – pravidelně vychází nové verze firmware i HW revize desky

ZX Evolution – slabiny

• Velké rozměry – potřebuje skříň nebo pevnou montáž
• Starší FPGA (EP1K50) s menší kapacitou než EP4CE10
• Bez OSD menu – konfigurace přes reset servis

Závěr: Komu se hodí který stroj?

Karabas Pro je ideální volbou pro toho, kdo chce kompaktní, moderně vybavený klon se zaměřením na Profi/CP/M prostředí, WiFi konektivitu a pohodlné OSD nastavení. Projekt je aktivně udržován a rozšiřován, firmware je snadno aktualizovatelný přímo z počítače.

ZX Evolution naproti tomu osloví ty, kdo vyžadují maximální hardwarovou kompatibilitu díky reálnému Z80, chtějí rozšiřovat funkčnost přes ZX BUS sloty nebo potřebují RGB výstup pro připojení k CRT obrazovce. Je to aktivně vyvíjená a robustní platforma s dobrou dokumentací, pravidelně aktualizovaným firmware i novými HW revizemi desky – a velkou komunitou především ve východní Evropě.

Za mě osobně vyhrává ZX Evolution, už jen možností rozšířitelnosti přes ZX BUS, což je zároveň i nevýhoda - PC skříň, klávesnice atd... ale to se dá popravdě překousnout. Jak jste na tom Vy? Karabas Pro nebo ZX Evolution?

Zdroje

• GitHub – andykarpov/karabas-pro: https://github.com/andykarpov/karabas-pro
• NedoPC – ZX Evolution: http://nedopc.com/zxevo/zxevo_eng.php