XUM1541

1Cos'è la XUM1541

I drive Commodore parlano con il computer attraverso il bus seriale IEC: un cavo con la presa DIN a 6 poli e cinque segnali (ATN, CLK, DATA, RESET, SRQ) con tempi di pochi microsecondi. Un PC non ha niente del genere, e una semplice porta USB non riesce a rispettare quei tempi.

La XUM1541 risolve il problema con un microcontrollore che ha l'USB integrato: il suo firmware, scritto da Nate Lawson e distribuito con il progetto OpenCBM, gestisce da solo tutti i tempi del bus, mentre il computer gli manda solo comandi ad alto livello (“parla con il drive 8”, “manda questi byte”, “leggi la risposta”).

1What the XUM1541 is

Commodore drives talk to the computer over the IEC serial bus: a cable with a 6-pin DIN plug and five signals (ATN, CLK, DATA, RESET, SRQ) timed in microseconds. A PC has nothing like it, and a plain USB port cannot keep those timings.

The XUM1541 solves this with a microcontroller that has built-in USB: its firmware, written by Nate Lawson and shipped with the OpenCBM project, handles all the bus timing on its own, while the computer only sends high-level commands (“talk to drive 8”, “send these bytes”, “read the answer”).

2Com'è fatta

Nella versione più semplice non ci sono altri componenti: le linee del bus IEC vanno saldate direttamente ai pin del Pro Micro. Il firmware usa i pin in modalità “open collector” (li porta a massa oppure li lascia liberi), proprio come fa il C64.

2How it's made

In the simplest version there are no other parts: the IEC bus lines are soldered straight to the Pro Micro pins. The firmware drives the pins “open collector” style (it pulls them to ground or leaves them free), exactly like the C64 does.

Collegamenti facoltativi

• Cavo parallelo XP1541 (per le copie veloci di OpenCBM e per nibtools, con il drive modificato): D0–D7 sui pin 3, 2, RXI, TXO, A3, A2, A1, A0. Nel circuito di tebl è il connettore J2 a 2×8 pin.
• Versione con 7406: un invertitore open collector tra Pro Micro e bus, come nella ZoomFloppy originale; usa altri pin come ingressi (5, 15, 7, 4, 6) e un firmware diverso (PROMICRO_7406). Protegge meglio il microcontrollore e permette la lettura “nibbler” sulla 1571.
• LED con resistenza da 330 Ω per vedere quando la scheda è alimentata, e un pulsante di reset per riprogrammarla senza toccare i pin con un filo.

Optional connections

• XP1541 parallel cable (for OpenCBM's fast copies and for nibtools, with a modified drive): D0–D7 on pins 3, 2, RXI, TXO, A3, A2, A1, A0. In tebl's board it is the 2×8 header J2.
• 7406 version: an open-collector inverter between the Pro Micro and the bus, as in the original ZoomFloppy; it uses other pins as inputs (5, 15, 7, 4, 6) and a different firmware (PROMICRO_7406). It protects the microcontroller better and allows “nibbler” reads on the 1571.
• An LED with a 330 Ω resistor to see when the board is powered, and a reset button to reprogram it without touching pins with a wire.

3Costruirla

Per la nostra abbiamo seguito il progetto C64-XUM1541 di tebl: un circuito stampato pensato per non dover saldare fili, con il Pro Micro su zoccolo, la presa DIN e un pulsante. I file Gerber per farlo produrre sono nel suo repository (e su PCBWay). Lo stesso schema si può realizzare anche su millefori o con pochi fili.

3Building it

For ours we followed tebl's C64-XUM1541 project: a printed circuit board designed so you don't have to solder wires, with the Pro Micro on headers, the DIN socket and a button. The Gerber files to have it made are in his repository (and on PCBWay). The same circuit can be built on perfboard or with a few wires.

4Caricare il firmware

Il firmware ufficiale è nel repository di OpenCBM, già compilato per il Pro Micro:

• xum1541-PROMICRO-v08.hex: linee saldate direttamente al Pro Micro (il circuito di tebl);
• xum1541-PROMICRO_7406-v08.hex: versione con l'integrato 7406.

La versione 8 è quella che abbiamo provato con il programma di questa pagina. Il Pro Micro ha un bootloader (Caterina) che resta dopo la programmazione, quindi il firmware si può cambiare quando si vuole. Si programma con avrdude, che si trova già installato con l'Arduino IDE.

1. Collega il Pro Micro al PC con il cavo USB, senza drive collegato.
2. Premi due volte di seguito il pulsante di reset (o tocca due volte il pin RST con GND). Il LED lampeggia piano: per circa 8 secondi il bootloader compare come una nuova porta COM in Gestione dispositivi. Attenzione: non è la stessa porta che vedi prima del reset.
3. Entro quegli 8 secondi lancia avrdude con la porta del bootloader (qui COM10):

avrdude -p m32u4 -c avr109 -P COM10 -b 57600 -D -U flash:w:xum1541-PROMICRO-v08.hex:i

Con l'Arduino IDE avrdude si trova in %LOCALAPPDATA%\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\ (cartella bin, con avrdude.conf in etc da indicare con -C). Su Linux:

stty -F /dev/ttyACM0 speed 1200      # reset nel bootloader
avrdude -p m32u4 -c avr109 -P /dev/ttyACM0 -U flash:w:xum1541-PROMICRO-v08.hex:i

La guida di tebl consiglia la versione 7 del firmware, perché con la sua configurazione di OpenCBM la 8 non funzionava: se usi OpenCBM e hai problemi, prova la v07 dal suo repository. Il programma di questa pagina accetta le versioni 7 e 8.

4Loading the firmware

The official firmware is in the OpenCBM repository, already built for the Pro Micro:

• xum1541-PROMICRO-v08.hex: lines soldered straight to the Pro Micro (tebl's board);
• xum1541-PROMICRO_7406-v08.hex: version with the 7406 chip.

Version 8 is the one we tested with the program on this page. The Pro Micro has a bootloader (Caterina) that stays after programming, so the firmware can be changed whenever you like. It is programmed with avrdude, which already comes with the Arduino IDE.

1. Connect the Pro Micro to the PC with the USB cable, without a drive attached.
2. Press the reset button twice in a row (or touch the RST pin to GND twice). The LED pulses slowly: for about 8 seconds the bootloader shows up as a new COM port in Device Manager. Note: it is not the same port you see before the reset.
3. Within those 8 seconds run avrdude with the bootloader's port (here COM10):

avrdude -p m32u4 -c avr109 -P COM10 -b 57600 -D -U flash:w:xum1541-PROMICRO-v08.hex:i

With the Arduino IDE, avrdude is in %LOCALAPPDATA%\Arduino15\packages\arduino\tools\avrdude\ (folder bin, with avrdude.conf in etc to be passed with -C). On Linux:

stty -F /dev/ttyACM0 speed 1200      # reset into the bootloader
avrdude -p m32u4 -c avr109 -P /dev/ttyACM0 -U flash:w:xum1541-PROMICRO-v08.hex:i

tebl's guide recommends firmware version 7, because version 8 did not work with his OpenCBM setup: if you use OpenCBM and have trouble, try v07 from his repository. The program on this page accepts versions 7 and 8.

5Installare i driver

Windows

Windows non ha un driver per la xum1541: si installa con Zadig. Quale scegliere dipende dal programma che vuoi usare:

1. Collega la xum1541 (con il firmware già caricato) e apri Zadig.
2. Menu Options → List All Devices, poi scegli xum1541 nell'elenco (controlla che l'USB ID sia 16D0 0504).
3. A destra della freccia scegli WinUSB e premi Replace Driver (o Install Driver).

Il driver si può cambiare quando si vuole rifacendo gli stessi passi con Zadig: per esempio WinUSB per usare la pagina e libusb-win32 per tornare a OpenCBM.

Linux

Non serve un driver, ma un permesso: crea il file /etc/udev/rules.d/45-xum1541.rules con questa riga, poi ricarica le regole e ricollega la scheda.

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="16d0", ATTR{idProduct}=="0504", TAG+="uaccess"

sudo udevadm control --reload-rules

macOS

Non serve niente: la xum1541 è subito disponibile per il browser.

5Installing the drivers

Windows

Windows has no driver for the xum1541: you install one with Zadig. Which one depends on the program you want to use:

1. Plug in the xum1541 (with the firmware already loaded) and open Zadig.
2. Menu Options → List All Devices, then pick xum1541 in the list (check that the USB ID is 16D0 0504).
3. On the right of the arrow choose WinUSB and press Replace Driver (or Install Driver).

You can switch driver at any time by repeating the same steps in Zadig: for example WinUSB to use this page and libusb-win32 to go back to OpenCBM.

Linux

No driver is needed, only a permission: create the file /etc/udev/rules.d/45-xum1541.rules with this line, then reload the rules and replug the board.

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="16d0", ATTR{idProduct}=="0504", TAG+="uaccess"

sudo udevadm control --reload-rules

macOS

Nothing to install: the xum1541 is available to the browser right away.

6Usarla con il programma

1. Apri questa pagina con Chrome o Edge su computer (Firefox e Safari non hanno WebUSB).
2. Collega il cavo IEC tra la xum1541 e il drive, poi la xum1541 al PC, e accendi il drive.
3. Nel programma scegli ● Drive reale e premi Collega la xum1541: il browser mostra l'elenco dei dispositivi compatibili, scegli la xum1541. Il permesso resta: le volte successive basta Ricollega l'ultima.
4. Il pannello diventa verde con la scritta ONLINE e il drive risponde con il suo messaggio, per esempio 73,CBM DOS V2.6 1541,00,00. Inserisci un floppy e premi Directory.

Cosa puoi fare

• Dal floppy al PC: scarica un singolo file come .prg, oppure con Disco → immagine copia tutto il disco in un D64 (o D71, D81).
• Dal PC al floppy: trascina sul pannello del drive i file PRG, SEQ o P00, oppure apri un D64 nella scheda «Immagine disco» e scrivi sul floppy un file alla volta o l'immagine intera con Immagine → disco.
• Da CSDb: cerca una demo o un gioco, apri il file (anche dentro gli ZIP) e mandalo sul drive.
• Formattare, cancellare, rinominare, validare, mandare comandi DOS e aggiungere i classici separatori "----------------" DEL alla directory.

Quanto ci mette

Il programma usa il protocollo seriale standard, lo stesso del C64 senza caricatori veloci: qualche centinaio di byte al secondo. Un file da 30 blocchi (circa 7,5 KB) richiede una ventina di secondi; un disco intero letto blocco per blocco richiede circa dieci minuti. I trasferimenti veloci di OpenCBM (d64copy, circa un minuto a disco) caricano un programma nella memoria del drive: non sono ancora nel programma web.

Se qualcosa non va

• La xum1541 non compare nell'elenco: su Windows manca il driver WinUSB; su Linux la regola udev.
• Compare ma non si apre: un altro programma la sta usando (OpenCBM, VICE, un'altra scheda del browser), oppure il driver non è WinUSB.
• 99, DRIVER ERROR o «nessun drive risponde»: il drive è spento, il cavo IEC non è inserito bene o il numero di periferica non è 8 (cambialo nel menu Numero).
• La scheda Registro mostra tutti i comandi mandati al drive: copiala e mandacela se ti serve aiuto.

Senza xum1541 puoi provare tutto con la Simulazione: un drive virtuale in memoria che risponde come quello vero, ma non legge e non scrive nessun floppy. Il visualizzatore di immagini D64 e l'estrazione dei file funzionano in qualsiasi browser.

6Using it with the program

1. Open this page in Chrome or Edge on a computer (Firefox and Safari have no WebUSB).
2. Connect the IEC cable between the xum1541 and the drive, then the xum1541 to the PC, and switch the drive on.
3. In the program choose ● Real drive and press Connect the xum1541: the browser lists the compatible devices, pick the xum1541. The permission is kept: next time Reconnect last one is enough.
4. The panel turns green with ONLINE and the drive answers with its message, for example 73,CBM DOS V2.6 1541,00,00. Insert a floppy and press Directory.

What you can do

• From floppy to PC: download a single file as .prg, or copy the whole disk to a D64 (or D71, D81) with Disk → image.
• From PC to floppy: drop PRG, SEQ or P00 files on the drive panel, or open a D64 in the “Disk image” tab and write one file at a time or the whole image with Image → disk.
• From CSDb: search for a demo or a game, open the file (even inside ZIPs) and send it to the drive.
• Format, scratch, rename, validate, send DOS commands and add the classic "----------------" DEL separators to the directory.

How long it takes

The program uses the standard serial protocol, the same as a C64 without fast loaders: a few hundred bytes per second. A 30-block file takes about twenty seconds; a whole disk read block by block takes about ten minutes. OpenCBM's fast transfers (d64copy, about a minute per disk) load a program into the drive's memory: they are not in the web program yet.

If something goes wrong

• The xum1541 is not in the list: on Windows the WinUSB driver is missing; on Linux the udev rule.
• It is listed but will not open: another program is using it (OpenCBM, VICE, another browser tab), or the driver is not WinUSB.
• 99, DRIVER ERROR or “no drive answers”: the drive is off, the IEC cable is not seated properly or the device number is not 8 (change it in the Device menu).
• The Log tab shows every command sent to the drive: copy it and send it to us if you need help.

Without an xum1541 you can try everything with the Simulation: a virtual drive in memory that answers like the real one but reads and writes no floppy. The D64 image viewer and file extraction work in any browser.

7Con OpenCBM (riga di comando)

La stessa scheda funziona con OpenCBM, la raccolta di programmi da riga di comando da cui viene il firmware. Su Windows si scompatta lo ZIP, si apre un prompt dei comandi come amministratore nella cartella e si installa con install xum1541. Poi:

cbmctrl detect                    rem elenca i drive collegati
cbmctrl dir 8                     rem directory del disco nel drive 8
d64copy 8 disco.d64               rem copia veloce del disco in un'immagine
d64copy -n 8 disco.d64 > disco.log 2>&1   rem idem, con un registro degli errori

Per archiviare una collezione di dischi è utile tenere il registro di ogni copia: un disco con errori di lettura si riconosce subito anche dopo anni.

7With OpenCBM (command line)

The same board works with OpenCBM, the command-line suite the firmware comes from. On Windows, unzip it, open a command prompt as administrator in the folder and install it with install xum1541. Then:

cbmctrl detect                    rem list the connected drives
cbmctrl dir 8                     rem directory of the disk in drive 8
d64copy 8 disk.d64                rem fast copy of the disk to an image
d64copy -n 8 disk.d64 > disk.log 2>&1     rem same, with an error log

When archiving a disk collection it helps to keep a log of every copy: a disk with read errors is easy to spot even years later.