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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Cosa c'è dentro la SEGA MEGA KEY?. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / TV I lettori spesso devono affrontare il fatto che le apparecchiature che li interessano (o che necessitano di riparazione), in particolare quelle di fabbricazione estera, non sono accompagnate da descrizioni tecniche, schemi o schemi strutturali. Ciò crea difficoltà quasi insormontabili nella riparazione, e ancor di più nella ripetizione e nel miglioramento di tali dispositivi. Tuttavia una via d’uscita può essere trovata. Come farlo è descritto in questo articolo utilizzando l'esempio dell'espansore "Mega Key-2" per le popolari console per videogiochi a 16 bit "Sega Mega Drive" e "Sega Mega Drive-2". L'autore è riuscito non solo a comprendere i principi del suo funzionamento, ma anche a realizzare un dispositivo simile con parti disponibili. Gli appassionati di gioco su console video Sega a 16 bit sanno che alcune cartucce funzionano solo se collegate tramite un dispositivo speciale: un espansore. Questi includono, ad esempio, le serie con licenza "Super Sonic", "Earth Worm Jim", ecc. Il fatto è che sia le stesse console Sega che le relative cartucce, a seconda degli standard televisivi adottati nei diversi paesi, sono prodotte in diversi modifiche. Gli extender "Mega Key" ne garantiscono la compatibilità. Chi pensa che "Mega Key" significhi "chiave molto grande" molto probabilmente si sbaglia. Una traduzione più plausibile è "chiave per "Mega". Esternamente, l'espansore è molto simile ad una normale cartuccia da gioco, ma ha due interruttori a scorrimento di piccole dimensioni e due connettori a 64 pin: una spina (è inserita nella "CARTRIDGE " presa della console) e una presa per la cartuccia. Utilizzando gli interruttori, è possibile selezionare uno dei numerosi standard televisivi, che differiscono per il numero di linee di scomposizione dell'immagine, frequenza dei fotogrammi e metodi di codifica delle informazioni sul colore. Di solito sul corpo dell'espansore o nelle istruzioni è presente una tabella simile alla tabella. 1, che elenca i paesi o gli standard televisivi e indica le corrispondenti posizioni degli interruttori. Ad esempio, la colonna "USA & BRASILE" si riferisce allo standard adottato negli USA e in Brasile (525 linee, 60 Hz). "JAPAN" corrisponde ai comuni modelli asiatici "Sega" (625 linee, 50 Hz). A volte ci sono cartucce che funzionano quando gli interruttori sono impostati su "PAL & FRENCH SECAM". Tabella 1
Attualmente, l'espansore più popolare è "Mega Key-2", che funziona sia con il prefisso "Sega Mega Drive" sia con la sua versione migliorata "Sega Mega Drive-2". Comprenderne la struttura non è facile, poiché la maggior parte dei nodi si trova all'interno di un microcircuito specializzato non imballato. I produttori, per ovvie ragioni, non hanno fretta di rivelare segreti. Dobbiamo considerare l'espansore una “scatola nera”. Ricordiamo che in cibernetica questo è il nome di un sistema in cui ad un osservatore esterno sono disponibili solo segnali di ingresso e di uscita, e la struttura interna è sconosciuta per un motivo o per l'altro [1]. Proviamo a comprendere la struttura e il principio di funzionamento dell'espansore utilizzando i livelli di analisi fisico, logico e temporale. La tecnica descritta di seguito può essere utile quando si studia un'ampia varietà di dispositivi elettronici. LIVELLO FISICO Prima di tutto, è stato necessario analizzare la topologia (disegno) del circuito stampato dell'espansore, redigerne lo schema elettrico, misurare tensioni e correnti in vari circuiti. Si è scoperto che ciascuno dei 64 contatti della spina di espansione è collegato direttamente al contatto corrispondente della sua presa. La cartuccia qui inserita viene collegata alla console come senza l'espansore. Un blocco logico è collegato in parallelo a 29 dei 64 contatti. Il suo schema circuitale, compilato a seguito dello studio del circuito stampato, è mostrato in Fig. 1. I nomi dei segnali di ingresso (A0-A22, WE2) e di uscita (D0, D6, D7), così come i circuiti di alimentazione (+5 V, GND) corrispondono a quelli accettati nelle console Sega [2].
La base è un microcircuito DD28 non imballato a 1 pin riempito con composto. La numerazione dei suoi terminali nello schema è arbitraria. Un livello basso sull'uscita Q1 abilita il funzionamento del driver bus DD2. In questo caso lo stato delle uscite collegate ai bit D6 e D7 del bus dati del processore principale della console video dipende dalla posizione degli switch SA1 e SA2. Un livello alto all'uscita Q2 del microcircuito DD1 apre il transistor VT1, il cui collettore è collegato al bit D0 del bus dati. Se necessario, il chip DD2 può essere sostituito con K555AP5 e il transistor VT1 con KT3102B. La corrente consumata dall'espansore attraverso il circuito +5 V a riposo è 25...35 mA. Di questi, DD1 rappresenta non più di 0,3 mA. Ciò suggerisce che molto probabilmente è prodotto utilizzando la tecnologia CMOS. LIVELLO LOGICO La fase successiva è comprendere la logica del funzionamento dell'espansore e creare un modello della struttura interna del microcircuito DD1 a telaio aperto. Gli oscillogrammi dei segnali osservati mentre si lavora con cartucce di giochi reali mostrano che singoli impulsi di polarità negativa di solito compaiono sull'uscita Q1 del chip DD1 quando si accende l'alimentazione e quando si preme il pulsante "RESET". All'uscita di Q2 durante il gioco sono visibili sequenze non periodiche di impulsi di polarità positiva e ciclo di lavoro elevato. Si può presumere che DD1 sia un decodificatore con due uscite, il segnale su ciascuna delle quali indica che il processore sta accedendo a determinate celle di memoria. Ma per determinare gli indirizzi di queste celle, è necessario esaminare tutte le possibili combinazioni di segnali di ingresso (indirizzo), analizzando allo stesso tempo gli stati delle uscite. Con 24 ingressi decoder sono possibili 224 = 16777216 combinazioni di segnali. È chiaro che è impossibile selezionarli manualmente in tempi accettabili; questa operazione deve essere automatizzata. Il tempo per analizzare ciascuna combinazione non dovrebbe essere troppo breve (potresti perdere una risposta), ma nemmeno troppo lungo (dovrai aspettare molto tempo per il risultato). Nella fig. La Figura 2 mostra uno schema di un dispositivo abbastanza semplice che ha permesso di eseguire l'intero ciclo di misurazione in un minuto. Potrebbe essere utile anche per studiare altri nodi digitali multi-ingresso.
L'oscillatore principale (DD1) funziona a una frequenza di circa 500 kHz. Attraverso gli elementi logici del chip DD2, ad esso è collegato un contatore binario a 24 bit (DD3-DD8), le cui uscite devono essere collegate ai corrispondenti ingressi dell'espansore. Quando compaiono segnali di basso livello sulle uscite D0 o D6 di quest'ultimo, l'elemento DD2.1 blocca il conteggio. Contemporaneamente si accende uno dei LED (HL1 o HL2), indicando in quale circuito viene registrata la risposta. In questo stato dovrebbero essere misurati i livelli logici nei circuiti A0-A22. Questo codice sarà l'indirizzo di una cella nello spazio di memoria o di ingresso/uscita del processore; quando si accede, il decodificatore viene "attivato". Un livello basso del segnale WE2 in questo momento indica che probabilmente è in corso la scrittura dei dati, un livello alto indica che è in fase di lettura. Dopo aver premuto il pulsante SB1, la ricerca continua. Un grilletto composto dagli elementi DD2.2 e DD2.3 elimina il "rimbalzo" dei contatti dei pulsanti. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'espansore risponde ai segnali di ingresso in due casi: durante la lettura o la scrittura dei dati all'indirizzo 508000H e durante la lettura all'indirizzo 600002H. Nella prima, a seconda della posizione degli interruttori SA1 e SA2, cambia lo stato dei bit D6 e D7 della cella “reale” situata in uno dei chip della console video o della cartuccia. Nella seconda, commuta il bit D0 allo stato logico 0. Va detto che ciò avviene in modo "illegale": i segnali provenienti dai buffer relativamente a bassa potenza del bus dati del set-top box vengono soppressi da potenti segnali provenienti dall'espansore, in cui quattro elementi del driver del bus sono collegati in parallelo. Ovviamente, la scelta del driver per l'uno o l'altro standard televisivo da parte del programma di gioco dipende dal codice all'indirizzo 508000H. Se gli interruttori dell'espansore non sono nella posizione corretta, il programma si fermerà, visualizzando un messaggio simile a "Sviluppato per l'uso solo con i sistemi NTSC Mega Drive". Il circuito equivalente del microcircuito DD1 non imballato, ottenuto come risultato dell'analisi dell'espansore a livello logico, è mostrato in Fig. 3. È composto da due elementi multi-ingresso: DD1.1 (“AND-NOT”, indirizzo 508000H) e DD1.2 (“AND”, indirizzo 600002H).
LIVELLO TEMPORALE Resta da determinare il valore consentito del ritardo del segnale nell'espansore, aumentandolo artificialmente fino a quando non si verificano guasti. Ciò può essere fatto, ad esempio, collegando più inverter collegati in serie all'interruzione del filo che collega l'uscita Q1 del decoder DD1 (Fig. 1) all'ingresso E2 del driver del bus DD2. Per mantenere la polarità del segnale, il numero di inverter deve essere pari. L'esperimento ha dimostrato che l'espansore funziona stabilmente anche con 12 elementi del microcircuito K561LN2 collegati in serie, il che corrisponde ad un ritardo del segnale di 0,5...0,7 μs. Può essere considerato non critico per le prestazioni degli elementi attivi utilizzati. ESTENSORE FATTO IN CASA Quindi, avendo compreso il dispositivo e il principio di funzionamento di "Mega Key-2", è possibile sviluppare il suo analogo sui microcircuiti per un uso diffuso. Uno dei possibili circuiti di un espansore autocostruito è mostrato in Fig. 4. Le funzioni del decodificatore dell'espansore “proprietario” sono eseguite da un nodo logico sui microcircuiti DD1-DD5. Se necessario, può essere utilizzato per sostituire un microcircuito a telaio aperto guasto. In questo caso, gli ingressi 8 e 5 dell'elemento libero del microcircuito DD10 dovrebbero essere collegati al pin 11 di DD4 e il segnale Q1 dovrebbe essere rimosso dalla sua uscita 8.
Il collegamento di quattro elementi collegati in parallelo di una delle metà del driver del bus DD0 alla linea D6 consente di "salvare" il transistor. Per le linee D6 e D7 è risultato sufficiente collegare due elementi dell'altra metà. Gli interruttori SA1 e SA2 impostano ancora lo standard televisivo. Ma nel dispositivo descritto sono collegati in modo diverso rispetto a quello “proprietario”, e lo stato “ON” (Tabella 1) ora corrisponde ad un interruttore aperto e “OFF” a un interruttore chiuso. Quando i contatti dell'interruttore SA3 sono chiusi, le uscite del driver del bus entrano in uno stato ad alta impedenza e l'espansore non influisce sul funzionamento del set-top box video. Tutte le parti del dispositivo sono montate su un circuito stampato in laminato di fibra di vetro con dimensioni 75x55 mm (Fig. 5). È progettato per l'installazione di resistori MLT-0,125, condensatore KM-5b e interruttori a scorrimento PD9-2 o PD53-1 di piccole dimensioni.
Per sostituire i microcircuiti DD1-DD6, sono adatti i loro analoghi funzionali delle serie K155, K555, KR1531, KR1533 e altre strutture TTL. Come DD6, puoi utilizzare non solo i microcircuiti AP5, ma anche AP3 di varie serie. Poiché questi ultimi invertono i segnali trasmessi, i loro terminali 11, 13, 15 e 17 devono essere collegati non al filo comune, ma al polo positivo della fonte di alimentazione. I contatti chiusi degli interruttori SA1 e SA2 dopo tale sostituzione corrisponderanno allo stato "ON" e i contatti aperti corrisponderanno allo stato "OFF". Poiché l'espansore è collegato in parallelo ai circuiti del set-top box e quando è spento non ne pregiudica il funzionamento, non è necessario realizzare un dispositivo adattatore complesso come "Mega Key-2". Si consiglia di posizionare il circuito stampato all'interno della console video (ad esempio vicino alla presa “SYSTEM”), fissandolo in modo tale da poter comandare gli interruttori SA1-SA3 attraverso il coperchio laterale aperto. I contatti dei circuiti di ingresso e uscita dell'espansione devono essere collegati secondo la tabella. 2 con i contatti di uno qualsiasi dei connettori “SYSTEM” o “CARTRIDGE” oppure direttamente con i pin del microprocessore MC68000. Tabella 2
Prima di accendere per la prima volta, ispezionare attentamente l'installazione, assicurarsi che non vi siano cortocircuiti o interruzioni. Non sono necessarie impostazioni, basta selezionare la posizione degli interruttori SA1, SA2 in modo che la cartuccia inizi a funzionare, che si è rifiutata di farlo senza un espansore. Ricordiamo che per i modelli asiatici Sega, entrambi, di regola, dovrebbero essere impostati sulla posizione "OFF". L'espansore integrato non ha alcun effetto sul funzionamento delle cartucce “standard”. Letteratura
Autore: S.Ryumik, Chernihiv, Ucraina
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