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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Опасность слишком долгого сна 24.06.2018 Излишек сна может вызывать такие же негативные изменения в организме человека, как и его нехватка. Специалисты Сеульского университета проанализировали данные более 133,5 тысячи человек обоего пола в возрасте от 40 до 69 лет. При этом учитывалась информация о заболеваниях, образе жизни, диете, физических нагрузках. У 29% мужчин и 24,5% женщин обнаружился метаболический синдром, который проявляется в виде гипертонии, высокого уровня триглицеридов и сахара, низкого уровня "хорошего" холестерина. Ученые отмечают, что больше всего страдающих метаболическим синдромом оказалось среди тех, кто спал меньше шести и больше десяти часов в сутки. Кроме того, специалисты определили, что для мужчин наиболее вредным становится слишком короткий сон, а для женщин - слишком длинный.

Другие интересные новости:

▪ Стиральная машина LG Tromm ThinQ F21VBV с искусственным интеллектом

▪ Сверхминиатюрная GPS-система MG4100

▪ Противопожарный датчик в лесу

▪ Игровой монитор ASUS VG249QL3A

▪ Гибридный самолет с турбореактивными двигателями и электродвигателями

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья Обогащайтесь! Крылатое выражение

▪ статья Потомки каких выживших на шаттле Колумбия существ были снова отправлены в космос? Подробный ответ

▪ статья Водитель дрезины. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Охранная сигнализация для фермера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нерастворимый сахар. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025