SEGA MEGA KEYの中身は？スキーム、説明

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SEGA MEGA KEYの中身は何？無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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読者は、興味のある（または修理が必要な）機器、特に外国製の機器に、技術的な説明、概略図、さらには構造図さえも付属していないという事実に直面することがよくあります。このため、修理にはほとんど克服できない困難が生じ、そのようなデバイスを繰り返し改良するにはさらに困難が伴います。それでも、活路は見出せる。この記事では、人気の 2 ビットビデオゲーム機「Sega Mega Drive」および「Sega Mega Drive-16」用の「Mega Key-2」エキスパンダーを例に、その方法を説明します。著者は、その動作原理を理解しただけでなく、入手可能な部品から同様の装置を製造することにも成功しました。

セガの 16 ビットビデオコンソールでプレイするファンは、一部のカートリッジは特別なデバイス (エクスパンダ) を介して接続した場合にのみ動作することを知っています。これらには、たとえば、ライセンスシリーズ「スーパーソニック」、「アースワームジム」などが含まれます。問題は、セガコンソール自体とそのカートリッジの両方が、さまざまな国で採用されているテレビ規格に応じて、いくつかのメーカーで製造されていることです。修正。「Mega Key」エクステンダーは互換性を保証します。

「メガキー」が「非常に大きな鍵」を意味すると思っている人は、おそらく間違いです。より妥当な翻訳は、「「メガ」のキー」です。外部的には、エキスパンダーは通常のゲームカートリッジと非常に似ていますが、64 つの小型スライドスイッチと XNUMX つの XNUMX ピンコネクタがあります。プラグ (「カートリッジ」に挿入されます) ” コンソールのソケット）とカートリッジ用のソケット。

スイッチを使用して、画像分解のライン数、フレームレート、色情報のエンコード方法が異なる複数のテレビ規格の中から 1 つを選択できます。通常、エキスパンダーの本体またはその説明書には、表に似た表があります。 525 には、国またはテレビ規格がリストされ、対応するスイッチの位置が示されています。たとえば、「USA & BRAZIL」列は、米国とブラジルで採用されている標準 (60 ライン、625 Hz) を指します。「JAPAN」は、アジアの一般的な「Sega」モデル（50 ライン、XNUMX Hz）に対応します。場合によっては、スイッチが「PAL &」に設定されている場合に動作するカートリッジがあります。 FRENCH セカム」。

表1

標準	スイッチ位置 SA1	スイッチ位置 SA2
アメリカ＆ブラジル	オフ	ON
日本	オフ	オフ
PAL&French SECAM	ON	ON

現在、最も人気のあるエクスパンダは「Mega Key-2」で、「Sega Mega Drive」プレフィックスとその改良版「Sega Mega Drive-2」の両方で動作します。ほとんどのノードはパッケージ化されていない特殊なマイクロ回路内に配置されているため、その構造を理解するのは簡単ではありません。メーカーは、明らかな理由から、秘密を明らかにすることを急いでいません。エクスパンダは「ブラックボックス」であると考える必要があります。

サイバネティクスにおいて、これは外部の観察者が入力信号と出力信号のみを利用でき、何らかの理由で内部構造が不明であるシステムの名前であることを思い出してください [1]。物理レベル、論理レベル、タイミングレベルの分析を使用して、エクスパンダの構造と動作原理を理解してみましょう。以下で説明する手法は、さまざまな電子デバイスを研究する場合に役立ちます。

物理レベル

まず、エクスパンダのプリント基板のトポロジー（図面）を解析し、回路図を作成し、さまざまな回路の電圧と電流を測定する必要がありました。エキスパンダープラグの 64 個の接点のそれぞれが、ソケットの対応する接点に直接接続されていることが判明しました。ここに挿入されたカートリッジは、エキスパンダーなしの場合と同じ方法でコンソールに接続されます。ロジックブロックは 29 個の接点のうち 64 個に並列に接続されています。プリント基板を検討してまとめた回路図を図に示します。 1. 入力信号 (A0 ～ A22、WE2) および出力信号 (D0、D6、D7)、および電源回路 (+5 V、GND) の名前は、Sega コンソールで受け入れられているものに対応しています [2]。

セガメガキーの中身は？

基本は、化合物で満たされた 28 ピンのパッケージ化されていない DD1 マイクロ回路です。図中の端子の番号は任意です。出力 Q1 の Low レベルにより、バスドライバ DD2 の動作がイネーブルになります。この場合、ビデオコンソールのメインプロセッサのデータバスのビット D6 と D7 に接続された出力の状態は、スイッチ SA1 と SA2 の位置によって異なります。 DD2マイクロ回路の出力Q1のハイレベルはトランジスタVT1を開き、そのコレクタはデータバスのD0ビットに接続されます。必要に応じて、DD2 チップを K555AP5 に、VT1 トランジスタを KT3102B に置き換えることができます。

静止時に +5 V 回路を介してエクスパンダが消費する電流は 25 ～ 35 mA です。このうち、DD1 は 0,3 mA にすぎません。これは、CMOS テクノロジーを使用して製造されている可能性が高いことを示唆しています。

ロジックレベル

次の段階では、エクスパンダの動作ロジックを理解し、オープンフレーム DD1 マイクロ回路の内部構造のモデルを作成します。

実際のゲームカートリッジを使用して動作中に観察された信号のオシログラムは、電源がオンになったとき、および「RESET」ボタンが押されたときに、通常、負極性の単一パルスが DD1 チップの Q1 出力に現れることを示しています。ゲーム中の Q2 の出力では、正極性と高デューティサイクルの非周期的なパルスシーケンスが表示されます。

DD1 は XNUMX つの出力を備えたデコーダであり、各出力の信号はプロセッサが特定のメモリセルにアクセスしていることを示していると想定できます。しかし、これらのセルのアドレスを決定するには、出力の状態を分析しながら、入力 (アドレス) 信号の可能なすべての組み合わせを調べる必要があります。

24 個のデコーダ入力では、224 = 16777216 通りの信号の組み合わせが可能です。許容可能な時間内に手動でこれらを分類するのが不可能であることは明らかであり、この操作は自動化する必要があります。各組み合わせを分析する時間は短すぎても (応答を見逃す可能性があります)、長すぎてもいけません (結果が出るまで長時間待たなければなりません)。図では、図 2 は、測定サイクル全体を XNUMX 分で実行できる非常に単純なデバイスの図を示しています。他の多入力デジタルノードを研究するのにも役立つかもしれません。

（クリックして拡大）

マスターオシレータ (DD1) は、約 500 kHz の周波数で動作します。 DD2 チップの論理要素を介して、24 ビットバイナリカウンタ (DD3 ～ DD8) がそれに接続され、その出力はエクスパンダの対応する入力に接続される必要があります。ローレベル信号が出力 D0 または D6 に現れると、要素 DD2.1 がカウントをブロックします。同時に、LED (HL1 または HL2) の XNUMX つが点灯し、応答がどの回路で記録されたかを示します。

この状態で、回路 A0 ～ A22 の論理レベルを測定する必要があります。このコードはメモリ空間またはプロセッサの入出力内のセルのアドレスとなり、アクセスされるとデコーダが「トリガー」されます。この時点での WE2 信号のローレベルはデータがおそらく書き込まれていることを示し、ハイレベルはデータが読み取られていることを示します。 SB1 ボタンを押すと検索が続行されます。要素 DD2.2 と DD2.3 で構成されるトリガーは、ボタン接点の「バウンス」を排除します。

実験の結果、エクスパンダは、アドレス 508000H でデータを読み書きするときと、アドレス 600002H でデータを読み込むときの 1 つのケースで入力信号に応答することがわかりました。まず、スイッチ SA2 と SA6 の位置に従って、ビデオコンソールまたはカートリッジのチップの 7 つにある「実際の」セルのビット D0 と D0 の状態を変更します。 XNUMX 番目では、ビット DXNUMX を論理 XNUMX 状態に切り替えます。これは「違法な」方法で行われていると言わなければなりません。セットトップボックスのデータバスの比較的低電力バッファからの信号は、バスドライバーの XNUMX つの要素が含まれるエクスパンダからの強力な信号によって抑制されます。並列に接続されています。

明らかに、ゲームプログラムによる 508000 つまたは別のテレビ規格のドライバーの選択は、アドレス XNUMXH のコードに依存します。エキスパンダースイッチが正しい位置にない場合、プログラムは停止し、「NTSC Mega Drive システムのみで使用するために開発されました」のようなメッセージが表示されます。

エクスパンダを論理レベルで解析した結果得られる、パッケージ化されていない DD1 マイクロ回路の等価回路を図に示します。 3. これは、DD1.1 (「AND-NOT」、アドレス 508000H) と DD1.2 (「AND」、アドレス 600002H) の XNUMX つの多入力要素で構成されます。

セガメガキーの中身は？

時間レベル

エクスパンダの信号遅延の許容値を決定し、障害が発生するまで人為的に遅延を増やす必要があります。これは、たとえば、デコーダ DD1 (図 1) の出力 Q1 をバスドライバ DD2 の入力 E2 に接続するワイヤの切れ目にいくつかの直列接続されたインバータを接続することによって実行できます。信号の極性を維持するには、インバーターの数が偶数である必要があります。

実験では、K12LN561 マイクロ回路の 2 個の素子が直列に接続されている場合でもエクスパンダが安定して動作することが示されました。これは 0,5 ～ 0,7 μs の信号遅延に相当します。それは、使用されるアクティブ要素の性能にとって重要ではないと考えることができます。

自家製エクステンダー

したがって、「Mega Key-2」のデバイスと動作原理を理解したので、マイクロ回路上でその類似物を開発して広く使用することができます。自家製エクスパンダの考えられる回路の 4 つを図に示します。 1. 「独自の」エクスパンダのデコーダの機能は、DD5 ～ DD8 マイクロ回路上の論理ノードによって実行されます。必要に応じて、故障したオープンフレームマイクロ回路の交換に使用できます。この場合、DD5 マイクロ回路の空き要素の入力 10 と 11 を DD4 のピン 1 に接続し、信号 Q8 を出力 XNUMX から削除する必要があります。

セガメガキーの中身は？

バスドライバの半分の DD0 の 6 つの並列接続された要素をライン D6 に接続すると、トランジスタを「節約」できます。ライン D7 と DXNUMX については、残りの半分の XNUMX つの要素を接続するだけで十分であることがわかりました。

スイッチ SA1 と SA2 は引き続きテレビの標準を設定します。しかし、説明されているデバイスでは、「独自の」デバイスとは異なる方法で接続されており、「ON」状態 (表 1) は開いたスイッチに対応し、「OFF」は閉じたスイッチに対応します。スイッチ SA3 の接点が閉じると、バスドライバーの出力はハイインピーダンス状態になり、エクスパンダはビデオセットトップボックスの動作に影響を与えません。

デバイスのすべての部品は、寸法が 75x55 mm のフォイル付きグラスファイバー積層板で作られたプリント基板に実装されています (図 5)。 MLT-0,125 抵抗、KM-5b コンデンサ、小型 PD9-2 または PD53-1 スライドスイッチの取り付け用に設計されています。

セガメガキーの中身は？

DD1 ～ DD6 マイクロ回路を置き換えるには、K155、K555、KR1531、KR1533 シリーズおよびその他の TTL 構造の機能的類似体が適しています。 DD6 として、AP5 だけでなく、さまざまなシリーズの AP3 マイクロサーキットも使用できます。後者は送信信号を反転するため、それらの端子 11、13、15、17 は共通線ではなく電源の正極に接続する必要があります。交換後のスイッチＳＡ１、ＳＡ２の接点が閉じている状態が「ＯＮ」状態に相当し、接点が開いている状態が「ＯＦＦ」状態に相当する。

エクスパンダはセットトップボックスの回路と並列に接続されており、電源を切っても動作に影響を与えないため、「Mega Key-2」のような複雑なアダプタ装置を作る必要がない。プリント基板をビデオコンソール内 (たとえば、「SYSTEM」ソケットの近く) に配置し、開いたサイドカバーを通してスイッチ SA1 ～ SA3 を制御できるように固定することをお勧めします。エクスパンダ入力および出力回路のコンタクトパッドは、表に従って接続する必要があります。 2 「SYSTEM」または「CARTRIDGE」コネクタのいずれかの接点を使用するか、MC68000 マイクロプロセッサのピンに直接接続します。

表2

チェーン	システムコネクタピン	カートリッジコネクタピン	MC68000 ピン
A0	A3（6）	A17（34）	29
A1	A4（8）	A15（30）	30
A2	A5（10）	A13（26）	31
A3	A6（12）	A11（22）	32
A4	A7（14）	A9（18）	33
A5	A8（16）	A7（14）	34
A6	A9（18）	A5（10）	35
A7	A10（20）	A3（6）	36
A8	A11（22）	B4（7）	37
A9	A13（26）	B5（9）	38
A10	A14（28）	A4（8）	39
A11	A15（30）	A6（12）	40
A12	A16（32）	A8（16）	41
A13	A17（34）	A10（20）	42
A14	A18（36）	A12（24）	43
A15	A19（38）	A14（28）	44
A16	A20（40）	A16（32）	45
A17	-	B6（11）	46
A18	-	B7（13）	47
A19	-	B8（15）	48
A20	-	B9（17）	50
A21	-	B10（19）	51
A22	-	B11（21）	52
WE	A22（44）	B29（57）	-
D0	B4（7）	A20（40）	5
D6	B10（19）	A22（44）	63
D7	B11（21）	A19（38）	62
+ 5 V	A26（52）	A31（62）	53
GND	A12（24）	A32（64）	49

初めて電源を入れる前に、設置を注意深く検査し、短絡や破損がないことを確認してください。設定は必要ありません。スイッチ SA1、SA2 の位置を選択するだけで、カートリッジが機能し始めます。エクスパンダなしではこれを行うことはできませんでした。アジアの Sega モデルの場合、原則として両方とも「OFF」位置に設定する必要があることを思い出してください。内蔵エキスパンダーは「標準」カートリッジの動作には影響しません。

文学

サイバネティクス辞典 / 編V.S.ミハレヴィチ。 - K.: Ch. 編にちなんで名付けられた使用M.P.バザナ、1989年 - 751ページ。
Ryumik S. 16 ビットビデオコンソールの回路の機能。 - ラジオ、1998年。

著者: S.Ryumik、チェルニーヒウ、ウクライナ

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