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杂志“资源导航”栏目的忠实读者们可能已经注意到了我对老技术的新应用多有偏爱。所以说，当我发现李•哈特（Lee Hart）的“会员卡”套件时就立刻抓住机会自己动手装配起来，读者也不会觉得奇怪。会员卡套件相当于1976年Cosmac Elf计算机的现代版。Elf计算机基于RCA公司的CDP1802处理器，是一款颇具影响力的早期微型计算机。而也许更令人惊奇的是，对于现代创客来说，要想组装出一台只靠几节5号电池就能运行一年的微控制器设备，也许会员卡正是他们的“敲门砖”。
最初的Elf计算机可以追溯到个人微机的英雄时代，那时，如今的标准键盘和位图显示器还没有成为令我们轻松使用计算机的标准配置。输入工作需要借助一组扳钮开关，手动设置每个字节中的每个比特。人们使用纯机器代码编程。而读取输出信息则需要借助一台每页仅能显示一个十六进制数字的双位LED显示器和另外一台所谓的“Q LED”显示器。在输出端方面，会员卡套件甚至比其原型更为严格：“数字”输出以二进制数显示一个字节，通过一列8块LED读取。如果没有可擦写标志器和长长的磁带，根本不能进行原始计算。
Q LED利用了CDP1802处理器不同寻常的特征之一，正是由于这些特征，Elf计算机及其后续版本才能够在20世纪80年代广为流行，并且至今仍有用武之地，尤其是在航空航天领域。Q LED直接连接在一个处理器引脚上，通过单指令即可开关。可以轻松地将外部电路连接到该Q引脚上，编写控制软件也相对容易，这意味着该引脚可用来与各种外部设备进行通信，例如序列接口或扩音器。将Q引脚的输出端与扬声器相连并以适当的频率开关，就可以生成乐音。因此，Elf计算机受到了合成音乐先驱们的欢迎，其在1979年的首届费城计算机音乐节上的瞩目便充分印证了这一点。
1802处理器的另一个特色是拥有4个特殊的输入引脚，它们的状态均可使用一条单指令读取和拓展，极大地简化了从外围设备接收输入信息所需的物理电路和软件。1802处理器还有一个特有的便利之处，即它的时钟速度可以动态调整，可从大约1.8兆赫（会员卡的时钟速度）直接调整到零。中止时钟并不会造成处理器重置，且1802处理器无须暂停，时钟就可以重启。在较低的时钟速度下，1802处理器所需要的电压微乎其微，而且只需要极少量的电力。有了这些特征，如果有人需要一款在未来依靠一个小型太阳能电池便能运行的可靠嵌入式控制器，那么他对1802处理器可能也会感兴趣。
哈特开发的标准会员卡套件售价79美元，我又多付了10美元，在套件中增加了一个前端面板。除此之外，哈特还出售不包含任何组件的基本款印制电路板，但购买含有组件的套件可以得到1802处理器，并且免去了与eBay分销商打交道的麻烦。（1802处理器的当前制造商英特矽尔公司一年只销售几千台军事规格的处理器，每台售价124美元，仅接受批量订单。）
套件的外观为两块像三明治一样夹在一起的互连电路板。底部的电路板实际上就是一台完整的计算机，包含1802处理器、系统内存和一些辅助电路。顶部的电路板相当于一个“前端面板”，上面包含用于输入和输出的扳钮开关和LED显示器，以及一个电源插座和一个25针插座。25针插座可用于连接套装和计算机的并行端口。
底部的电路板无需前端面板也可运行。电路板配备一块32千字节的静态随机存取存储器（RAM）芯片，但是如果你还额外购买了一些第三方组件，便可以再安装一块RAM芯片或电可擦只读存储器（EEPROM）。有了这些芯片，你就可以永久性地使用引导程序和其他代码了。哈特还在套装中加入了一个大容量电容器，可以将RAM芯片的内容保存几小时。
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Elf计算机被缩小至能够放入欧托滋锡罐大小，这意味着组装工作是一个极其复杂而又精细的操作过程（尽管我遇到的大多数难题都是因为运气太差，而不是哈特的设计）。编写不过几十比特大小的软件程序也是一项乏味的工作，而且还很容易出错。
幸运的是，自从2014年2月份进行了硬件修正之后，会员卡套件已经包含了性能得到改进的序列通信支持程序，你可以使用一款Arduino控制器随心所欲地从主机中装载程序，并与主机进行通信。
这里有两个技巧：首先，你必须事先决定串口是采用“TTL”电平（与多个串口转USB适配器共同工作）还是“RS-232”电平（与老式计算机上的串行端口进行连接）。两种电平所需要的电路系统略有不同。其次，我们必须使用自己的软件处理串行端口（这时安装EEPROM的能力便派上用场了）。幸运的是，我们可以从哈特的网站以及Retrotechnology.com的页面上获取许多这方面的帮助和建议，以及许多有关会员卡和1802处理器的其他事宜。
由于我没有EEPROM刻录机，所以我研究一款基于Arduino的接口，该接口将通过前端面板上的并行端口连接。其目标是复制原版Elf的十六进制键盘和显示器的功能，同时又能通过计算机加载更长的程序，但是这只能作为另一篇文章的主题了。目前能够调用Elf计算机可用的部分样本程序已经令我非常满足了，这其中包括《大众电子》杂志中向世人介绍计算机的系列文章中所提到的部分程序。其中之一便是只有32比特的操作系统ETOPS-256。它并不是一个复杂的操作系统，但却是唯一一个我可以说自己有幸能够完全了解的。
作者：Stephen Cass
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