Что внутри SEGA MEGA KEY?. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Телевидение

 Комментарии к статье

Читателям нередко приходится сталкиваться с тем, что к заинтересовавшей их (или требующей ремонта) аппаратуре, особенно зарубежного производства, не прилагается никаких технических описаний, принципиальных и даже структурных схем. Это создает почти непреодолимые трудности при ремонте, а тем более повторении и совершенствовании таких устройств. Тем не менее выход найти можно. Как это сделать, рассказано в предлагаемой статье на примере расширителя "Mega Key-2" для популярных 16-битных игровых видеоприставок "Sega Mega Drive" и "Sega Mega Drive-2". Автору удалось не только разобраться в принципах его работы, но и изготовить аналогичное устройство из доступных деталей.

Любители поиграть на 16-битных видеоприставках "Sega" знают, что некоторые картриджи работают только будучи подключенными через специальное устройство - расширитель. К ним относятся, например, лицензионные сериалы "Super Sonic", "Earth Worm Jim" и др. Все дело в том, что и сами приставки "Sega", и картриджи для них в зависимости от телевизионных стандартов, принятых в разных странах, выпускаются в нескольких модификациях. Расширители "Mega Key" обеспечивают их совместимость.

Тот, кто думает, что "Mega Key" означает "очень большой ключ", скорее всего, ошибается. Более правдоподобен перевод "ключ для "Mega". Внешне расширитель очень похож на обычный игровой картридж, но имеет два малогабаритных движковых переключателя и два 64-контактных разъема: вилку (ее вставляют в гнездо "CARTRIDGE" приставки) и розетку для картриджа.

Переключателями можно выбрать один из нескольких телевизионных стандартов, отличающихся числом строк разложения изображения, значениями частоты кадровой развертки, способами кодирования цветовой информации. Обычно на корпусе расширителя или в инструкции к нему имеется таблица, подобная табл. 1, в которой перечислены страны или телевизионные стандарты и указаны соответствующие положения переключателей. Например, графа "USA & BRAZIL" относится к стандарту, принятому в США и Бразилии (525 строк, 60 Гц). "JAPAN" соответствует распространенным у нас азиатским моделям "Sega" (625 строк, 50 Гц). Иногда встречаются картриджи, которые работают при установке переключателей в положение "PAL & FRENCH SECAM".

Таблица 1

В настоящее время наиболее популярен расширитель"Mega Key-2", работающий как с приставкой "Sega Mega Drive", так и с ее усовершенствованным вариантом "Sega Mega Drive-2". Разобраться в его устройстве непросто, так как большая часть узлов находится внутри специализированной бескорпусной микросхемы. Фирмы-изготовители по понятным причинам не торопятся раскрывать секреты. Приходится считать расширитель "черным ящиком".

Напомним, что в кибернетике так называется система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь входные и выходные сигналы, а внутреннее устройство по тем или иным причинам неизвестно [1]. Попытаемся понять структуру и принцип действия расширителя, используя физический, логический и временной уровни анализа. Описываемая ниже методика может пригодиться при исследовании самых разнообразных электронных устройств.

ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

Прежде всего, необходимо было проанализировать топологию (рисунок) печатной платы расширителя, составить его принципиальную схему, измерить напряжения, токи в различных цепях. Оказалось, что каждый из 64 контактов вилки расширителя соединен непосредственно с соответствующим контактом его розетки. Вставленный сюда картридж оказывается связанным с приставкой точно так же, как и без расширителя. Параллельно 29 из 64 контактов подключен логический блок. Его принципиальная схема, составленная в результате изучения печатной платы, показана на рис. 1. Названия входных (A0-A22, WE2) и выходных (D0, D6, D7) сигналов, а также цепей питания (+5 V, GND) соответствуют принятым в приставках "Sega" [2].

Основой служит 28-выводная бескорпусная микросхема DD1, залитая компаундом. Нумерация ее выводов на схеме условна. Низкий уровень на выходе Q1 разрешает работу шинного формирователя DD2. При этом состояние выходов, соединенных с разрядами D6 и D7 шины данных главного процессора видеоприставки, зависит от положения переключателей SA1 и SA2. Высоким уровнем на выходе Q2 микросхемы DD1 открывается транзистор VT1, коллектор которого соединен с разрядом D0 шины данных. При необходимости микросхему DD2 можно заменить на К555АП5, а транзистор VT1 - КТ3102Б.

Ток, потребляемый расширителем по цепи +5 V в состоянии покоя, равен 25...35 мА. Из них на долю DD1 приходится не более 0,3 мА. Это говорит о том, что она, скорее всего, изготовлена по технологии КМОП.

ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

Следующий этап - разобравшись в логике работы расширителя, создать модель внутренней структуры бескорпусной микросхемы DD1.

Осциллограммы сигналов, наблюдаемых во время работы с реальными игровыми картриджами, показывают, что на выходе Q1 микросхемы DD1 в момент включения питания и при нажатии на кнопку "RESET" обычно появляются одиночные импульсы отрицательной полярности. На выходе Q2 во время игры видны непериодические последовательности импульсов положительной полярности и большой скважности.

Можно предположить, что DD1 - дешифратор с двумя выходами, сигнал на каждом из которых свидетельствует об обращении процессора к некоторым ячейкам памяти. Но чтобы определить адреса этих ячеек, необходимо перебрать все возможные сочетания входных (адресных) сигналов, анализируя при этом состояния выходов.

На 24 входах дешифратора возможны 224=16777216 комбинаций сигналов. Ясно, что перебрать их вручную за приемлемое время невозможно - эту операцию необходимо автоматизировать. Время анализа каждой комбинации должно быть не слишком малым (можно пропустить ответную реакцию), но и не слишком большим (придется долго ждать результата). На рис. 2 показана схема довольно простого устройства, позволившего провести весь цикл измерений за минуту. Оно может пригодиться и для исследования других многовходовых цифровых узлов.

(нажмите для увеличения)

Задающий генератор (DD1) работает на частоте примерно 500 кГц. Через логические элементы микросхемы DD2 с ним соединен 24-разрядный двоичный счетчик (DD3-DD8), выходы которого необходимо подключить к соответствующим входам расширителя. При появлении сигналов низкого уровня на выходах D0 или D6 последнего элемент DD2.1 блокирует счет. Одновременно загорается один из светодиодов (HL1 или HL2), показывая, в какой именно цепи зафиксирован отклик.

В этом состоянии следует измерить логические уровни в цепях А0-А22. Этот код и будет адресом ячейки пространства памяти или ввода/вывода процессора, при обращении к которой "срабатывает" дешифратор. Низкий в этот момент уровень сигнала WE2 говорит о том, что данные, вероятно, записываются, высокий - что они считываются. После нажатия на кнопку SB1 поиск продолжается. Триггер из элементов DD2.2 и DD2.3 устраняет "дребезг" контактов кнопки.

Проведенные эксперименты показали, что расширитель реагирует на входные сигналы в двух случаях: при чтении или записи данных по адресу 508000H и при чтении их по адресу 600002H. В первом он изменяет в соответствии с положением выключателей SA1 и SA2 состояние разрядов D6 и D7 "настоящей" ячейки, находящейся в одной из микросхем видеоприставки или картриджа. Во втором - переводит в состояние логического 0 разряд D0. Нужно сказать, что делается это "незаконным" образом: сигналы сравнительно маломощных буферов шины данных приставки подавляются мощными сигналами расширителя, в котором по четыре элемента шинного формирователя соединены параллельно.

Очевидно, от кода по адресу 508000H зависит выбор игровой программой драйвера того или иного телевизионного стандарта. Если положение переключателей расширителя не соответствует требуемому, программа останавливается, выведя на экран надпись, подобную "Developed for use with NTSC Mega Drive systems only" ("Разработано для использования только в системах "Mega Drive" стандарта NTSC").

Эквивалентная схема бескорпусной микросхемы DD1, полученная в результате анализа расширителя на логическом уровне, показана на рис. 3. Она состоит из двух многовходовых элементов: DD1.1 ("И-НЕ", адрес 508000H) и DD1.2 ("И", адрес 600002H).

ВРЕМЕННОЙ УРОВЕНЬ

Осталось определить допустимую величину задержки сигналов в расширителе, искусственно увеличивая ее до появления сбоев. Это можно сделать, например, включив несколько последовательно соединенных инверторов в разрыв провода, соединяющего выход Q1 дешифратора DD1 (рис. 1) со входом E2 шинного формирователя DD2. Чтобы сохранить полярность сигнала, число инверторов должно быть четным.

Эксперимент показал, что расширитель устойчиво работает даже с 12 элементами микросхемы К561ЛН2, включенными последовательно, что соответствует задержке сигнала на 0,5...0,7 мкс. Можно считать его некритичным к быстродействию применяемых активных элементов.

САМОДЕЛЬНЫЙ РАСШИРИТЕЛЬ

Итак, разобравшись в устройстве и принципе действия "Mega Key-2", можно разработать его аналог на микросхемах широкого применения. Одна из возможных схем самодельного расширителя показана на рис. 4. Функции дешифратора "фирменного" расширителя в нем выполняет логический узел на микросхемах DD1-DD5. Он же при необходимости может быть использован для замены отказавшей бескорпусной микросхемы. В этом случае к выводу 8 DD5 следует подключить входы 10 и 11 свободного элемента микросхемы DD4, а сигнал Q1 снять с его выхода 8.

Подключение к линии D0 четырех соединенных параллельно элементов одной из половин шинного формирователя DD6 позволяет "сэкономить" транзистор. Для линий D6 и D7 оказалось достаточным соединить по два элемента другой половины.

Выключателями SA1 и SA2 по-прежнему задают телевизионный стандарт. Но в описываемом устройстве они подключены иначе, чем в "фирменном", и состоянию "ON" (табл. 1) теперь соответствует разомкнутый, а "OFF" - замкнутый выключатель. При замыкании контактов выключателя SA3 выходы шинного формирователя переходят в высокоимпедансное состояние и расширитель не влияет на работу видеоприставки.

Все детали устройства смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 75x55 мм (рис. 5). Она рассчитана на установку резисторов МЛТ-0,125, конденсатора КМ-5б, малогабаритных движковых переключателей ПД9-2 или ПД53-1.

Для замены микросхем DD1-DD6 пригодны их функциональные аналоги из серий К155, К555, КР1531, КР1533 и других структуры ТТЛ. В качестве DD6 можно применить микросхемы не только АП5, но и АП3 различных серий. Так как последние инвертируют передаваемые сигналы, их выводы 11, 13, 15 и 17 необходимо соединить не с общим проводом, а с положительным полюсом источника питания. Замкнутые контакты выключателей SA1 и SA2 после такой замены будут соответствовать состоянию "ON", а разомкнутые - "OFF".

Так как расширитель подключается параллельно цепям приставки, а в выключенном состоянии не влияет на ее работу, сложного переходного устройства, наподобие "Mega Key-2", делать не нужно. Печатную плату рекомендуется разместить внутри видеоприставки (например, вблизи розетки "SYSTEM"),закрепив ее таким образом, чтобы через открытую боковую крышку можно было управлять выключателями SA1-SA3. Контактные площадки входных и выходных цепей расширителя необходимо соединить согласно табл. 2 с контактами любого из разъемов "SYSTEM" или "CARTRIDGE" либо непосредственно с выводами микропроцессора MC68000.

Таблица 2

Перед первым включением тщательно осмотрите монтаж, убедитесь в отсутствии замыканий и обрывов. Никакой настройки не требуется, достаточно выбрать положение выключателей SA1, SA2 так, чтобы заработал картридж, отказывавшийся делать это без расширителя. Напомним, что для азиатских моделей "Sega" оба они, как правило, должны быть установлены в положение "OFF". На работу "стандартных" картриджей встроенный расширитель не оказывает никакого воздействия.

Литература

1. Словарь по кибернетике / Под ред. В. С. Михалевича. - К.: Гл. ред. УСЭ им. М. П. Бажана, 1989. - 751 с.
2. Рюмик С. Особенности схемотехники 16-битных видеоприставок. - Радио, 1998.

Автор: С.Рюмик, г.Чернигов, Украина

Смотрите другие статьи раздела Телевидение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива О чем пел археоптерикс 01.11.2009 Сотрудники Лондонского музея естественной истории измерили длину канала, имеющегося в костной части слухового аппарата у 59 живущих сейчас видов пресмыкающихся и птиц. Оказалось, что длина этого канала коррелирует с диапазоном слуха животного и частотой звуков, которые оно издает. Затем, измерив соответствующий канал в черепе первой птицы - археоптерикса, ученые пришли к выводу, что по слуху и издаваемым звукам археоптерикс ближе всего к страусу эму.

Другие интересные новости:

▪ Сеть Li-Fi протестирована на скорости 150 Мбит/с

▪ Помидор против комара

▪ Ультракомпактная древесина

▪ Блоки питания Dark Power 12

▪ Самообновляемый вечный компьютер

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья Комплекс печь-камин-плита. Советы домашнему мастеру

▪ статья Что такое галс? Подробный ответ

▪ статья Микромотоцикл. Личный транспорт

▪ статья Пробник автолюбителя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нормы приемо-сдаточных испытаний. Комплектные распределительные устройства внутренней и наружной установки (КРУ и КРУН). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025