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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Was ist im SEGA MEGA KEY enthalten? Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / TV

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Leser müssen sich oft mit der Tatsache auseinandersetzen, dass Geräte, die sie interessieren (oder repariert werden müssen), insbesondere im Ausland hergestellte Geräte, keine technischen Beschreibungen, schematischen Diagramme oder gar Strukturdiagramme enthalten. Dies führt zu nahezu unüberwindlichen Schwierigkeiten bei der Reparatur und noch mehr bei der Wiederholung und Verbesserung solcher Geräte. Dennoch lässt sich ein Ausweg finden. Wie das geht, wird in diesem Artikel am Beispiel des „Mega Key-2“-Expanders für die beliebten 16-Bit-Videospielkonsolen „Sega Mega Drive“ und „Sega Mega Drive-2“ beschrieben. Dem Autor gelang es nicht nur, die Funktionsprinzipien zu verstehen, sondern auch aus verfügbaren Teilen ein ähnliches Gerät herzustellen.

Fans des Spielens auf Sega 16-Bit-Videokonsolen wissen, dass einige Kassetten nur funktionieren, wenn sie über ein spezielles Gerät angeschlossen sind – einen Expander. Dazu gehören beispielsweise die Lizenzserien „Super Sonic“, „Earth Worm Jim“ usw. Die Sache ist, dass sowohl die Sega-Konsolen selbst als auch die Kassetten dafür, abhängig von den in den verschiedenen Ländern geltenden Fernsehstandards, in mehreren Ländern hergestellt werden Modifikationen. „Mega Key“-Extender sorgen für deren Kompatibilität.

Wer denkt, „Mega Key“ bedeute „sehr großer Schlüssel“, irrt sich höchstwahrscheinlich. Eine plausiblere Übersetzung ist „Schlüssel für „Mega“. Äußerlich ähnelt der Expander sehr einer normalen Spielkassette, verfügt jedoch über zwei kleine Schiebeschalter und zwei 64-polige Anschlüsse: einen Stecker (er wird in die „KARTUSCHE“ gesteckt). ”-Buchse der Konsole) und eine Buchse für die Kassette.

Mit den Schaltern können Sie einen von mehreren Fernsehstandards auswählen, die sich in der Anzahl der Bildzerlegungszeilen, den Bildraten und den Methoden zur Kodierung von Farbinformationen unterscheiden. Normalerweise befindet sich auf dem Expanderkörper oder in der Anleitung dazu eine Tabelle ähnlich der Tabelle. 1, die Länder bzw. Fernsehnormen auflistet und die entsprechenden Schalterstellungen angibt. Beispielsweise bezieht sich die Spalte „USA & BRASILIEN“ auf den in den USA und Brasilien übernommenen Standard (525 Zeilen, 60 Hz). „JAPAN“ entspricht den gängigen asiatischen „Sega“-Modellen (625 Zeilen, 50 Hz). Manchmal gibt es Kassetten, die funktionieren, wenn die Schalter auf „PAL & FRENCH SECAM".

Tabelle 1

Standard Schalterstellung SA1 Schalterstellung SA2
USA&Brasilien OFF ON
Japan OFF OFF
KUMPEL&French SECAM ON ON

Der derzeit beliebteste Expander ist „Mega Key-2“, der sowohl mit dem Präfix „Sega Mega Drive“ als auch mit seiner verbesserten Version „Sega Mega Drive-2“ funktioniert. Seine Struktur zu verstehen ist nicht einfach, da sich die meisten Knoten in einem speziellen, unverpackten Mikroschaltkreis befinden. Hersteller haben es aus offensichtlichen Gründen nicht eilig, Geheimnisse preiszugeben. Wir müssen den Expander als „Black Box“ betrachten.

Erinnern wir uns daran, dass dies in der Kybernetik der Name eines Systems ist, bei dem einem externen Beobachter nur Ein- und Ausgangssignale zur Verfügung stehen und die interne Struktur aus dem einen oder anderen Grund unbekannt ist [1]. Versuchen wir, die Struktur und das Funktionsprinzip des Expanders anhand der physikalischen, logischen und zeitlichen Analyseebenen zu verstehen. Die unten beschriebene Technik kann bei der Untersuchung einer Vielzahl elektronischer Geräte nützlich sein.

KÖRPERLICHE EBENE

Zunächst war es notwendig, die Topologie (Zeichnung) der Leiterplatte des Expanders zu analysieren, einen Schaltplan zu erstellen und Spannungen und Ströme in verschiedenen Schaltkreisen zu messen. Es stellte sich heraus, dass jeder der 64 Kontakte des Expandersteckers direkt mit dem entsprechenden Kontakt seiner Buchse verbunden ist. Die hier eingesetzte Kassette wird auf die gleiche Art und Weise mit der Konsole verbunden wie ohne den Expander. Zu 29 der 64 Kontakte ist ein Logikblock parallel geschaltet. Sein Schaltplan, der als Ergebnis der Untersuchung der Leiterplatte erstellt wurde, ist in Abb. dargestellt. 1. Die Namen der Eingangssignale (A0-A22, WE2) und Ausgangssignale (D0, D6, D7) sowie der Stromkreise (+5 V, GND) entsprechen denen, die in Sega-Konsolen akzeptiert werden [2].

Was steckt im SEGA MEGA KEY?

Die Basis ist ein 28-poliger, unverpackter DD1-Mikroschaltkreis, der mit Masse gefüllt ist. Die Nummerierung seiner Anschlüsse im Diagramm ist willkürlich. Ein Low-Pegel am Ausgang Q1 ermöglicht den Betrieb des Bustreibers DD2. In diesem Fall hängt der Zustand der mit den Bits D6 und D7 des Datenbusses des Hauptprozessors der Videokonsole verbundenen Ausgänge von der Stellung der Schalter SA1 und SA2 ab. Ein hoher Pegel am Ausgang Q2 der Mikroschaltung DD1 öffnet den Transistor VT1, dessen Kollektor mit dem D0-Bit des Datenbusses verbunden ist. Bei Bedarf kann der DD2-Chip durch K555AP5 und der VT1-Transistor durch KT3102B ersetzt werden.

Der vom Expander über den +5-V-Stromkreis im Ruhezustand verbrauchte Strom beträgt 25...35 mA. Davon entfallen auf DD1 nicht mehr als 0,3 mA. Dies deutet darauf hin, dass es höchstwahrscheinlich in CMOS-Technologie hergestellt wurde.

LOGIKEBENE

Der nächste Schritt besteht darin, die Logik des Expander-Betriebs zu verstehen und ein Modell der internen Struktur der Open-Frame-DD1-Mikroschaltung zu erstellen.

Oszillogramme von Signalen, die beim Arbeiten mit echten Spielkassetten beobachtet wurden, zeigen, dass beim Einschalten der Stromversorgung und beim Drücken der „RESET“-Taste normalerweise einzelne Impulse negativer Polarität am Q1-Ausgang des DD1-Chips erscheinen. Am Ausgang von Q2 sind während des Spiels nichtperiodische Folgen von Impulsen positiver Polarität und hohem Tastverhältnis sichtbar.

Es kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei DD1 um einen Decoder mit zwei Ausgängen handelt, deren Signal an jedem davon anzeigt, dass der Prozessor auf bestimmte Speicherzellen zugreift. Um jedoch die Adressen dieser Zellen zu bestimmen, ist es notwendig, alle möglichen Kombinationen von Eingangssignalen (Adresssignalen) durchzugehen und gleichzeitig die Zustände der Ausgänge zu analysieren.

Bei 24 Decoder-Eingängen sind 224 = 16777216 Signalkombinationen möglich. Es ist klar, dass es unmöglich ist, sie manuell in akzeptabler Zeit zu sortieren; dieser Vorgang muss automatisiert werden. Die Zeit für die Analyse jeder Kombination sollte nicht zu kurz sein (Sie könnten eine Antwort verpassen), aber auch nicht zu lang (Sie müssen lange auf das Ergebnis warten). In Abb. Abbildung 2 zeigt ein Diagramm eines relativ einfachen Geräts, das es ermöglichte, den gesamten Messzyklus in einer Minute durchzuführen. Es kann auch für die Untersuchung anderer digitaler Knoten mit mehreren Eingängen nützlich sein.

Was steckt im SEGA MEGA KEY?
(zum Vergrößern klicken)

Der Master-Oszillator (DD1) arbeitet mit einer Frequenz von ca. 500 kHz. Über die Logikelemente des DD2-Chips ist ein 24-Bit-Binärzähler (DD3-DD8) mit ihm verbunden, dessen Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen des Expanders verbunden werden müssen. Wenn an dessen Ausgängen D0 oder D6 Low-Pegel-Signale auftreten, blockiert das Element DD2.1 die Zählung. Gleichzeitig leuchtet eine der LEDs (HL1 oder HL2) auf und zeigt an, in welchem ​​Stromkreis die Antwort aufgezeichnet wird.

In diesem Zustand sollten die logischen Pegel in den Schaltkreisen A0-A22 gemessen werden. Bei diesem Code handelt es sich um die Adresse einer Zelle im Speicher oder um die Eingabe/Ausgabe des Prozessors. Beim Zugriff wird der Decoder „ausgelöst“. Ein niedriger Pegel des WE2-Signals in diesem Moment zeigt an, dass wahrscheinlich Daten geschrieben werden, ein hoher Pegel zeigt an, dass sie gelesen werden. Nach Drücken der SB1-Taste wird die Suche fortgesetzt. Ein Auslöser bestehend aus den Elementen DD2.2 und DD2.3 verhindert das „Prellen“ der Tastenkontakte.

Experimente haben gezeigt, dass der Expander in zwei Fällen auf Eingangssignale reagiert: beim Lesen oder Schreiben von Daten an der Adresse 508000H und beim Lesen an der Adresse 600002H. Im ersten Fall ändert es entsprechend der Stellung der Schalter SA1 und SA2 den Zustand der Bits D6 und D7 der „echten“ Zelle, die sich in einem der Chips der Videokonsole oder -kassette befindet. Im zweiten Schritt schaltet es Bit D0 in den logischen 0-Zustand. Es muss gesagt werden, dass dies auf „illegale“ Weise geschieht: Die Signale aus den relativ leistungsschwachen Puffern des Datenbusses der Set-Top-Box werden durch leistungsstarke Signale vom Expander unterdrückt, in dem sich vier Elemente des Bustreibers befinden parallel geschaltet.

Offensichtlich hängt die Wahl eines Treibers für den einen oder anderen Fernsehstandard durch das Spielprogramm vom Code an der Adresse 508000H ab. Wenn sich die Erweiterungsschalter nicht in der richtigen Position befinden, stoppt das Programm und zeigt eine Meldung ähnlich der Meldung „Nur für die Verwendung mit NTSC-Mega-Drive-Systemen entwickelt“ an.

Das Ersatzschaltbild der unverpackten DD1-Mikroschaltung, das als Ergebnis der Analyse des Expanders auf logischer Ebene erhalten wurde, ist in Abb. dargestellt. 3. Es besteht aus zwei Multi-Input-Elementen: DD1.1 („AND-NOT“, Adresse 508000H) und DD1.2 („AND“, Adresse 600002H).

Was steckt im SEGA MEGA KEY?

ZEITEBENE

Es bleibt der zulässige Wert der Signalverzögerung im Expander zu bestimmen und ihn künstlich zu erhöhen, bis Ausfälle auftreten. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass mehrere in Reihe geschaltete Wechselrichter an die Unterbrechung der Leitung angeschlossen werden, die den Ausgang Q1 des Decoders DD1 (Abb. 1) mit dem Eingang E2 des Bustreibers DD2 verbindet. Um die Signalpolarität aufrechtzuerhalten, muss die Anzahl der Wechselrichter gerade sein.

Das Experiment zeigte, dass der Expander auch bei 12 in Reihe geschalteten Elementen der Mikroschaltung K561LN2 stabil arbeitet, was einer Signalverzögerung von 0,5...0,7 μs entspricht. Es kann als unkritisch für die Leistung der verwendeten aktiven Elemente angesehen werden.

HAUSGEMACHTER VERLÄNGERER

Wenn Sie also das Gerät und das Funktionsprinzip von „Mega Key-2“ verstanden haben, können Sie sein Analogon auf Mikroschaltungen für den breiten Einsatz entwickeln. Eines der möglichen Schemata eines selbstgebauten Expanders ist in Abb. dargestellt. 4. Die Funktionen des Decoders des „proprietären“ Expanders werden von einem logischen Knoten auf den Mikroschaltungen DD1-DD5 ausgeführt. Bei Bedarf kann damit eine ausgefallene Open-Frame-Mikroschaltung ersetzt werden. In diesem Fall sollten die Eingänge 8 und 5 des freien Elements der Mikroschaltung DD10 mit Pin 11 von DD4 verbunden und das Signal Q1 von seinem Ausgang 8 entfernt werden.

Was steckt im SEGA MEGA KEY?

Durch den Anschluss von vier parallel geschalteten Elementen einer der Hälften des Bustreibers DD0 an die Leitung D6 können Sie den Transistor „einsparen“. Für die Linien D6 und D7 erwies es sich als ausreichend, zwei Elemente der anderen Hälfte zu verbinden.

Die Schalter SA1 und SA2 legen weiterhin den Fernsehstandard fest. Bei dem beschriebenen Gerät sind sie jedoch anders angeschlossen als beim „proprietären“, und der Zustand „EIN“ (Tabelle 1) entspricht nun einem offenen Schalter und „AUS“ einem geschlossenen Schalter. Wenn die Kontakte des Schalters SA3 geschlossen sind, gehen die Ausgänge des Bustreibers in einen hochohmigen Zustand und der Expander hat keinen Einfluss auf den Betrieb der Video-Set-Top-Box.

Alle Teile des Gerätes sind auf einer Leiterplatte aus foliertem Glasfaserlaminat mit den Maßen 75x55 mm montiert (Abb. 5). Es ist für die Installation von MLT-0,125-Widerständen, KM-5b-Kondensatoren und kleinen PD9-2- oder PD53-1-Schiebeschaltern konzipiert.

Was steckt im SEGA MEGA KEY?

Als Ersatz für die Mikroschaltungen DD1-DD6 eignen sich deren Funktionsanaloga aus den Serien K155, K555, KR1531, KR1533 und andere TTL-Strukturen. Als DD6 können Sie nicht nur AP5-, sondern auch AP3-Mikroschaltungen verschiedener Serien verwenden. Da letztere die übertragenen Signale invertieren, müssen ihre Anschlüsse 11, 13, 15 und 17 nicht an die gemeinsame Leitung, sondern an den Pluspol der Stromquelle angeschlossen werden. Die geschlossenen Kontakte der Schalter SA1 und SA2 entsprechen nach einem solchen Austausch dem Zustand „EIN“, und die offenen Kontakte entsprechen dem Zustand „AUS“.

Da der Expander parallel zu den Schaltkreisen der Set-Top-Box angeschlossen ist und im ausgeschalteten Zustand seinen Betrieb nicht beeinträchtigt, besteht keine Notwendigkeit, ein komplexes Adaptergerät wie „Mega Key-2“ herzustellen. Es wird empfohlen, die Leiterplatte im Inneren der Videokonsole (z. B. in der Nähe der Buchse „SYSTEM“) zu platzieren und so zu befestigen, dass die Schalter SA1-SA3 durch die offene Seitenabdeckung gesteuert werden können. Die Kontaktflächen der Eingangs- und Ausgangskreise des Expanders müssen gemäß Tabelle angeschlossen werden. 2 mit Kontakten eines der „SYSTEM“- oder „CARTRIDGE“-Anschlüsse oder direkt mit den Pins des MC68000-Mikroprozessors.

Tabelle 2

Цепь Pin des Systemanschlusses Anschlussstift der Kartusche MC68000-Pin
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
+ V 5 A26 (52) A31 (62) 53
GND A12 (24) A32 (64) 49

Überprüfen Sie die Installation vor dem ersten Einschalten sorgfältig und stellen Sie sicher, dass keine Kurzschlüsse oder Unterbrechungen vorliegen. Es sind keine Einstellungen erforderlich. Wählen Sie einfach die Position der Schalter SA1, SA2 aus, damit die Patrone zu arbeiten beginnt, was ohne Expander nicht möglich war. Wir möchten Sie daran erinnern, dass bei asiatischen Sega-Modellen in der Regel beide auf die Position „OFF“ gestellt werden sollten. Der eingebaute Expander hat keinen Einfluss auf die Funktion von „Standard“-Patronen.

Literatur

  1. Wörterbuch der Kybernetik / Ed. V. S. Michalewitsch. - K.: Kap. Hrsg. USE benannt nach M. P. Bazhana, 1989. - 751 S.
  2. Ryumik S. Merkmale der Schaltung von 16-Bit-Videokonsolen. - Radio, 1998.

Autor: S. Ryumik, Tschernihiw, Ukraine

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