В этом разделе архитектура игровой приставки DENDY рассматривается с точки зрения программирования, подробно описываются центральный процессор, способы формирования изображения, работа аудиопроцессора. Особое внимание уделено внутренним регистрам игровой приставки и особенностям программного обеспечения.
Структурная схема игровой приставки DENDY приведена на рисунке.
Основой приставки является центральный процессор (CPU). Во всех приставках, совместимых со стандартом NES, используется процессор, аналогичный известному микропроцессору 6502.
На одном кристалле с центральным размещен и музыкальный сопроцессор. В оригинальной приставке, производимой фирмой NINTENDO, применяется аудиопроцессор, реализующий четыре аналоговых и один цифровой канал звука. Однако большинство приставок, поставляемых в Россию, являются корейскими аналогами, в них встроен звуковой сопроцессор без цифрового канала.
Контроллер прямого доступа к памяти (Direct Memory Access, DMA) также располагается на кристалле центрального процессора.
Игровые пульты и другие устройства подключаются к шине данных через модуль ввода/вывода, представляющий собой два буферных регистра.
В самостоятельный блок выделено также ОЗУ объемом 2 Кб, которое предназначено для хранения переменных, игровых данных, стека процессора и т.д.
Формирование картинки на экране телевизора обеспечивает видеопроцессор приставки (PPU). Информация об изображении хранится в видеопамяти (VRAM) объемом 2 Кб. Эта память не связана с основной памятью приставки, доступ к ней осуществляется только через регистры PPU. Видеопроцессор формирует стандартный видеосигнал, который подается на выходной разъем приставки.
Находящийся в корпусе модулятор преобразует сигналы изображения и звука в ВЧ сигнал, предназначенный для подачи на антенный вход телевизора.
В пультах установлены кнопки управления и микросхема интерфейса, осуществляющая передачу байта данных центральному процессору приставки.
В картридже, который подключается к приставке через 60-контактный (или 72-контактный в модели NES) разъем, располагаются постоянное запоминающее устройство объемом от 16 до 256 Кб, в котором записана игровая программа, и память видеопроцессора.
Оперативная память с питанием от батарейки (SRAM), куда записывается игровая ситуация на время выключения приставки, также может находиться в картридже. Чтобы задействовать все ресурсы графического процессора, некоторые картриджи содержат дополнительное ПЗУ или ОЗУ для видеопроцессора (VRAM/VROM).
Если объем ПЗУ картриджа превышает 32 Кб, то его обязательной частью является контроллер страниц памяти (МВС), который осуществляет переключение страниц, используемых центральным процессором.
Питающее напряжение (+5 В) для приставки поступает от сетевого адаптера через встроенный стабилизатор.
Dendy: выбор, эксплуатация, ремонт
Автор предлагаемой статьи имеет богатый опыт эксплуатации игровых приставок и даже организовал прокат картриджей к ним. Он рассказывает читателям о проблемах, с которыми чаще всего приходится сталкиваться, и способах их решения.
ВЫБОР ПРИСТАВКИ
Отправляясь покупать телевизионную игровую приставку "Dendy" или подобную ей, возьмите напрокат или купите картридж с наиболее длинной и отличающейся хорошей графикой игрой (например, "Принц Персии"), а еще лучше - картридж, содержащий четыре игры, среди которых есть и упомянутая. Он подойдет далеко не ко всем приставкам - многим из них не хватит оперативной памяти. Естественно, покупать следует ту, на которой работают все игры.
Обратите внимание на приставки, подобные "Dendy-Junior" с "широкими" гнездами для джойстиков, находящимися в передней части корпуса. Они имеют ряд преимуществ: все детали установлены на одной, а не на трех платах, благодаря чему исключается возможность обрыва соединяющих платы проводов; высокочастотный блок тщательно экранирован, что уменьшает создаваемые приставкой радиопомехи; применены более совершенные процессор и другие узлы, позволившие повысить качество изображения и надежность.
Весьма перспективна приставка "Кенга", целиком умещающаяся в джойстике. С ней зачастую прекрасно работают даже те картриджи, которые на других приставках вовсе не запускаются. К сожалению, она имеет существенный в наших условиях недостаток - при поломке отремонтировать ее нельзя.
Важное преимущество приставки "Nintendo" над другими восьмибитными - встроенное ПЗУ с простыми играми, что позволяет пользоваться ею, не подключая картриджа. При его установке ПЗУ автоматически отключается.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРИСТАВОК И КАРТРИДЖЕЙ
Никогда не вставляйте и не вынимайте картридж при включенном питании - это может привести к отказу его или всей приставки! Выключать приставку следует с помощью предназначенного для этого выключателя, а не выдергивая штекер включенного в сеть блока питания. Не нажимайте одновременно на кнопки джойстика и кнопку "RESET" на приставке - это может вывести из строя джойстик.
Для приставки и картриджей опасны экстремальные температуры, поэтому берегите их от мороза и прямых солнечных лучей. Не допускайте попадания в них воды, ацетона или бензина. Загрязненные контакты разъемов можно протирать только чистым спиртом, но ни в коем случае не спиртными напитками или одеколоном - после них остается трудноудаляемый налет. Не доводите контакты до состояния, когда накопившуюся грязь удается снять только ножом или наждачной бумагой. Такая чистка неизбежно повреждает имеющийся на них защитный слой, в результате чего процесс окисления только ускоряется.
Картинки на корпусе картриджей легко поцарапать, а после длительной эксплуатации они стираются. Этого не произойдет, если защитить их клейкой лентой ("скотчем") достаточной ширины. Старайтесь приобретать малогабаритные картриджи. Опыт показывает, что они механически более прочны.
НЕИСПРАВНОСТИ КАРТРИДЖЕЙ
Допустим, все правила соблюдались, но картридж перестал работать и чистка контактов не помогает. Если приставка исправна (это проверяют, установив другой картридж), то попробуйте несколько раз нажать кнопку "RESET" - иногда это дает положительный результат.
Бывает, что картридж, не создающий на других приставках никаких проблем, именно на вашей работать "не хочет". Некоторые приставки удается сделать менее критичными к его параметрам, подключив конденсатор емкостью 10 пФ параллельно кварцевому резонатору, находящемуся на процессорной плате. Но чаще причина в другом - слишком велики отклонения размеров деталей картриджа (чаще всего платы) от номинальных (это бывает, если он изготовлен "пиратской" фирмой) или повреждены упоры, фиксирующие его плату в корпусе. В результате некоторые контакты розетки "CARTRIDGE" не соединяются с соответствующими площадками на плате.
Чтобы исправить дефект, снимите с приставки корпус, а с картриджа - переднюю крышку и вставьте его в розетку. Добейтесь совмещения контактов платы и розетки и отсутствия зазоров между ними (рис. 1). Правильное положение необходимо зафиксировать, установив между корпусом картриджа 1 (рис. 2) и его платой 2 прокладки 3 или 6 (или и 3, и 6) и упоры 4, 5 подходящего размера из любого изоляционного материала и закрепив их клеем. Если печатная плата слишком тонка, нанесите паяльником на ее контактные площадки немного припоя. Но не переусердствуйте - слишком толстый слой может повредить контакты розетки. Отремонтированный картридж закройте крышкой и, несколько раз вставив и вынув его, убедитесь в надежности контакта.
Бывает, что картридж не до конца входит в розетку из-за того, что упирается в имеющийся в приставке рычагвыталкиватель. Попробуйте немного подпилить его корпус в местах упора, а если подобных картриджей много, разобрав приставку, подпилите концы выталкивателя.
Некоторые игроки в спешке или по неаккуратности вставляют картридж в приставку "задом наперед" (развернув на 180 °). Это нередко влечет за собой выход из строя обоих устройств. Защитить их можно с помощью маломощного диода любого типа (лучше германиевого, например, серии Д9 с любым буквенным индексом). Его включают в разрыв печатного проводника цепи питания +5 В на плате картриджа (рис. 3). Проводник разрезают в любом месте от контакта разъема до первого из соединенных с ним элементов устройства. В случаях, когда цепь питания продублирована с другой стороны платы, придется разрезать и второй проводник.
Иногда во время игры изображение на экране останавливается и на манипуляции с джойстиком не реагирует. Приходится перезапускать приставку, выключая и вновь включая питание. Избавиться от "зависаний" часто помогает оксидный конденсатор емкостью 4,7...47 мкФ с номинальным напряжением не менее 6,3 В, включенный между шинами питания картриджа в соответствии с рис. 4.
НЕИСПРАВНОСТИ БЛОКА ПИТАНИЯ
Часто причина неработоспособности приставки находится в цепях питания. Поэтому, включив ее, прежде всего проверьте, горит ли светодиодный индикатор. Если нет, убедитесь в правильности и надежности подключения блока питания (сетевого адаптера) и измерьте вольтметром напряжение на контактах его штекера. У отключенного от приставки блока оно должно быть около 14, а у подключенного к ней - не менее 9 В. Выход адаптера из строя вполне вероятен, так как при длительной работе он очень сильно нагревается. Анализ отказов показал, что в 90 % случаев причина перегрева - слишком большой ток утечки оксидного конденсатора фильтра. Его замена на исправный снизит температуру блока и повысит надежность.
При необходимости игровую приставку можно питать от блоков питания, предназначенных для радиоприемников. Пригодны те из них, которые дают стабилизированное напряжение 6 В при токе не менее 0,1 А. Для увеличения выходного напряжения внутренний стабилизатор блока необходимо отключить, для чего проводники, идущие к выходному штекеру, соединить непосредственно с диодным мостом, как показано на рис. 5. Не забудьте, что с центральным контактом должен быть соединен отрицательный полюс выпрямителя.
Рис. 5
Чтобы штекер, предназначенный для подключения к радиоприемнику, вошел в гнездо приставки, его пластмассовую часть следует опилить напильником. Иногда в результате длительной эксплуатации контакт нарушается именно в этом гнезде. Конечно, можно заменить его новым, но и старое еще поработает, если подогнуть шилом имеющуюся в нем контактную пластину.
Если блок питания исправен, а приставка все-таки не работает и светодиод на ней не горит, почти наверняка вышла из строя находящаяся на процессорной плате микросхема стабилизатора напряжения +5 В. Ее можно заменить аналогичной отечественной КР142ЕН5А или КР142ЕН5В. В случае, если для микросхемы не предусмотрен теплоотвод (на чем только не экономят изготовители!), его нужно обязательно установить.
НЕИСПРАВНОСТИ ДЖОЙСТИКОВ
Для начала проверьте омметром целостность проводов кабеля, соединяющего джойстик с приставкой. Сделать это поможет рис. 6.
Если обрыв обнаружен, достаточно устранить его - и джойстик заработает. Прежде всего, постарайтесь найти место обрыва. Как правило, провода ломаются недалеко от контактных площадок платы в местах частых перегибов. Неисправную часть кабеля можно отрезать и, зачистив провода исправной, припаять их к соответствующим площадкам. Если место обрыва найти не удалось или исправная часть кабеля слишком коротка, остается срезать изоляцию у соответствующего контакта разъема, обнажив его хвостовую часть, и припаять вместо оборванного отрезок изолированного провода подходящей длины. Место пайки залейте герметиком или клеем, а дополнительный провод прикрепите к кабелю изоляционной лентой.
Если же кабели и разъем исправны, отремонтировать джойстик будет довольно сложно. Некоторые рекомендации на этот счет имеются в статье С. Рюмика "Особенности схемотехники восьмибитных видеоприставок" ("Радио", 1997, № 10, с. 27-30; № 12, с. 20-23).
Разъемы джойстиков (в особенности "узкие") очень ненадежны, при длительной эксплуатации контакт в них нарушается. Конечно, если джойстики никогда не отключать, разъемы прослужат дольше, но приставку в таком состоянии не спрячешь в коробку. Рекомендую установить параллельно имеющимся какие-либо более надежные малогабаритные многоконтактные разъемы (например, РШ2НП-1-30). Их ответными частями следует заменить розетки на кабелях джойстиков. Когда же это нежелательно, ограничьтесь изготовлением переходника со старого разъема на новый.
КАК ИЗБАВИТЬСЯ ОТ РАДИОПОМЕХ, СОЗДАВАЕМЫХ ПРИСТАВКОЙ
Наилучшее в этой ситуации решение (кстати, повышающее качество изображения) - не пользоваться высокочастотным ("RF") выходом приставки, подключив ее к низкочастотным входам телевизора (разъемам "ВИДЕОМАГНИТОФОН" или "AUDIO/VIDEO"). Для этого в приставке предусмотрены выходы "AUDIO" и "VIDEO". Попробуйте соединить их с телевизором кабелем для видеомагнитофона.
Не огорчайтесь, если изображение и звук не появились. Возможно, в вашей приставке эти разъемы просто не подключены. Но нужные сигналы есть обязательно - они подаются с процессорной платы на высокочастотный блок. К нему идут четыре провода: общий, с напряжением питания +5 В и сигналами изображения и звука. Обычно у контактных площадок, к которым они припаяны, есть соответствующие надписи. Если их нет, можно найти видеовыход, соединяя центральный контакт разъема "VIDEO" (предварительно отпаяв идущий к нему проводник) поочередно, до появления изображения, с каждой из площадок через оксидный конденсатор емкостью не менее 10 мкФ. К разъему должен быть подключен отрицательный вывод конденсатора. Аналогично находят и сигнал звука. Бывает, что на входе высокочастотного блока он слишком слаб. Тогда попробуйте экспериментально найти на процессорной плате цепь, в которой его амплитуда достаточна.
Если приставка, даже будучи соединенной с телевизором по низкой частоте, все-таки создает помехи, необходимо выключить ее высокочастотный блок, перерезав печатный проводник, по которому подается на него напряжение питания.
Смотрите другие статьи раздела .
Игровые компьютерные приставки семейства «Денди» к телевизору или аналогичные им очень привлекают детей. Вам повезло, вели приставка собрана на Тайване. Но чаще всего в Россию попадают приставки из Китая, в которых возникает много неполадок. Да и ребенок не всегда аккуратно обращается со своей очередной игрушкой. Не случайно производители не дают гарантий на срок более 6 месяцев.
При возникновении неисправностей искать каждый раз ремонтную мастерскую вам не придется, если вы умеете держать в руках паяльник и воспользуетесь моим опытом. Для ремонта таких приставок не требуется больших знаний по радиоэлектронике, достаточно почерпнутых из школьной программы.
Все наиболее часто встречающиеся неисправности можно разделить на три условные группы, указанные в порядке вероятности их возникновения.
1. Компьютер включается и показывает меню игры, но не работает джойстик. Чаще всего это связано с тем, что соединительные провода от джойстика к компьютеру подключаются через разъем, в котором они соединены не пайкой, а прижимом и со временем в этом месте окисляются, что нарушает электрический контакт. Сам разъем не разборный, и его конструкция не обеспечивает качественного соединения. Убедиться в этом можно с помощью тестера, вскрыв отключенный джойстик и прозвонив цепи пяти проводов в кабеле от джойстика до разъема (рис. 1).
Некоторые джойстики соединяются с приставкой через контактную колодку внутри ее корпуса. Обрыв одного из проводов в кабеле от джойстике до компьютера в этом случае может находиться в месте частого перегиба кабеля, т. е. около корпуса приставки.
Самым простым способом устранения такой неисправности будет замена кабеля или его укорочение и подпайка проводов непосредственно к соответствующим контактам разъема на печатной плате приставки.
Другую причину неработоспособности некоторых кнопок джойстика можно обнаружить, осмотрев пластмассовые вкладыши под неисправными кнопками джойстика. Сломанные нужно заменить.
И третья причина, по которой джойстик может не работать, - повреждение микросхемы на плате самого джойстика (она залита коричневым компаундом). В этом случае придется покупать новый джойстик.
2. Компьютер не включается. Надо проверить работоспособность блока питания (рис. 2), для чего тестером замерить напряжение 15 ±2В на контактах штекера. Вообще-то в блоке питания ломаться нечему, и чаще всего неисправность связана с нарушением контакта в проводе около штекера, который подключается к приставке. Провода легко проверить тестером, и в случае обрыва заменить вместе со штекером. Можно обойтись и без штекера, подпаяв провода к соответствующим цепям печатной платы приставки.
3. Компьютер включается, но иногда программа самопроизвольно сбрасывается в процессе работы или же ведет себя другим непонятным обрезом. Возможная причина этой неисправности - некачественная пайка основной печатной платы с микросхемами в самой приставке. В первую очередь нужно проверить качество соединений в местах подпайки микросхемы стабилизатора напряжения питания (рис. 3). На микросхеме закреплена металлическая пластина теплоотвода. Как правило, эта микросхема находится недалеко от гнезда подключения питания. Из-за отсутствия жесткого крепления теплоотвода иногда в месте подпайки микросхемы обрывается печатный проводник или же микросхема болтается из-за некачественной пайки.
Для устранения подозрительных мест плату нужно аккуратно пропаять маломощным (16...30 Вт) паяльником с использованием канифоли в качестве флюса. Хорошая пайка должна иметь зеркальный блеск. Остатки канифоли с платы удаляют тряпкой, смоченной в спирте.
Сами микросхемы и другие комплектующие, как правило, японского производства и имеют высокую надежность.
Схемотехника Денди по большей степени классична для любой ЭВМ: содержит микросхему процессора, видеопроцессора, оперативной памяти и прочей сопрягающей "рассыпухи". В 80-х годах прошлого столетия консоли Famicom и их «клоны» изготавливались именно в «многокорпусном варианте». Один из типовых вариантов принципиальной схемы приведен ниже (при клике на картинку открывается полномасштабный вариант - чуть более 100кб.)
Несмотря на то, что документ явно «китайского» происхождения, на нем «один-в-один» изображена схема японского Famicom редакции HVC -CPU -07 (проверено). По-сему схему можно использовать не только в целях ремонта и т.п. но и сконструировать по ней систему «с нуля».
Массовую популярность на российском рынке Денди приобрела в большей степени (чем китайцам) благодаря компании "Стиплер", - которая, по всей видимости, имела "пиратские" корни. Лично я очень сильно сомневаюсь в том, что Стиплер делала лицензионные отчисления в пользу Nintendo. Потому что как тогда, для примера, объяснить само возникновение брэнда "Денди"? - а имя оригинального разработчика, кстати, всеми усилиями скрывалось. Или, например то, что в один прекрасный момент эта фирма (казалось бы так раскрученная) внезапно исчезла? (Можете попробовать поискать на гугле...) Ну да разговор не об том. Внезависимости, занималась ли реально Стиплер работой над схемотехнической архитектурой консолей, либо же просто заказывала OEM-партии клона Famicom под своим логотипом - продукция была действительно высокого качества, не в сравнение морю явных "китайских" подделок (скупаемых "там" за копейки и мешками завозимыми к нам). Наиболее известными "ремэйками" консоли NES в исполнении Стиплер были модели "Dendy Junior" и "Dendy Classic" отличались они лишь дизайном (ну и некоторыми малосущественными нюансами), хотя "классик" стоила несколько дороже. Кстати именно дизайн Dendy Junior являлся точной копией японского Famicom , а дизайн Dendy Classic повторял дизайн «китайских» клонов (или наоборот?).
В месте с тем, за весь период своего производства "начинка" консолей (как стиплеровских так и «китайских») претерпела определенные изменения (не заметные для рядового пользователя, не отразившиеся на внешнем виде изделия и базовых функциях). Интеграция и миниатюризация в электронном мире идет огромными шагами. Первые редакции консоли были «многокорпусными» (см. схему выше) – это и все японские Famicom `ы, и первые Dendy от Стиплера, и даже китайщина концов 80-х начала 90-х годов прошлого века. Но уже к середине 90-х годов купить новую «многокорпусную» Денди было почти не реально. Первая Денди ("J unior") которую я увидел изнутри (не моя – отдали на ремонт) уже была собрана в соответствии с концепцией System-on-a-Chip (система на одном кристалле) - лишь микросхемы памяти были "внешними" - сейчас есть в моей коллекции подобная система, но в исполнении "Classic " (система PAL - на чипе 1818).
Пару слов (и картинок) о моей первой дендюшке ("J unior II "), той самой - купленной в 1995 году. Это последняя вариация консоли в исполнении "J unior" (внешний вид как у Famicom , см. картинку в уголке) - абсолютно все компоненты системы находятся в едином чипе (включая память). Фотографии обоих сторон платы приведены ниже (плата однослойная, с лицевой стороны есть лишь отдельные проволочные перемычки).
Устройство предельно простО. Микро-ЭВМ с необходимой аналоговой обвязкой плюс разъемы - ничего лишнего. Когда зарисовывал схему, складывалось впечатление, что распиновка чипа специально создавалась под конкретную топологию печатной платы, с целью минимизации всех возможных переходов и соединений. Что лишний раз наталкивает на мысль - микросхема UM6561 - есть изделие заказное (а не универсальное, массового производства). В эту пользу говорит и факт отсутствия какой-либо технической документации на данную микросхему, как у самого разработчика - UMC (кстати, достаточно крупного), так и во всевозможных информационных базах. Интересен еще и другой вопрос - "под чей заказ" делалась эта Микро-ЭВМ. Уж не сами ли Стиплер ее заказывали? ;-) С другой стороны - маловероятным кажется и то, что такой крупный мировой производитель электронной базы как UMC приняли заказ на изготовление "чипа" - клона консоли NES (разумеется, при полном отсутствие у заказчика каких любо прав на эту консоль). Тогда под какое применение (официально) был этот чип заказан? - и сколько у него "недокументированных" возможностей? Ладно, оставим мистику в стороне;-) Хотя о какой "документированности" можно говорить при полном отсутствие какой бы то ни было документации... Все что можно однозначно сказать о Микро-ЭВМ UM6561 - так это то, что в приведенном на схеме включении она полностью (нареканий вроде пока нет) эмулирует работу игровой консоли NES.
Уже в те годы китайцы жмотились на текстолит (хотя и использовали более качественный, нежели в Денди), а также имели неуемную тягу к бескорпусным микросхемам («кляксам»). Почти любая китайская консоль заката эпохи Денди – вторая половина 90-х годов века двадцатого, была сконструирована в виде однокристаллки подобной приведенной выше Dendy Junior II, но в бескорпусном варианте.
На картинке выше фотка центральной платы одной из китайских консолей, внезапно приказавшей долго жить (в далеком 1995-ом) и после почти 20-летнего ожидания в закромах – восстановленной и в настоящий момент вполне себе работоспособной;-) Трабл был в отказавшем кварце, под замену которого был специально приобретен десяток идентичных;-) Для удобства тестирования впаяны штыревые гребенки, поменяны резисторы, установлен транзистор …
Расскажу еще о более интересном - о многокорпусных консолях. В 2014 году вновь вспомнилась уже порядком подзабытая тематика о Денди и были куплены у япошек несколько б/у Фамикомов (обзорные материалы о данных консолях размещены отдельно). Здесь же коснемся архитектурной части. Логично, что Фамиком – т.е. NES , рассчитанная на японского потребителя, формирует сигнал в формате NTSC , а радиочастотный модулятор настроен на тамошюю частотную сетку (90 или 96 MHz ). Формат формируемого видео-сигнала определяется вариантом (экземпляром) видеопроцессора (PPU ). Т.к. схемотехнически различные варианты микросхем PPU идентичны, есть возможность заменить PPU (в случае «многокорпусной» консоли) и тем самым изменить стандарт формируемого видео-сигнала. Так например можно заPAL ить Фамиком … Вместе с процессором нужно будет поменять и «кварц», а в ряде случаев и сам процессор (CPU ). Варианты «наборов», позволяющих реализовать получение выходного сигнала того или иного формата представим в виде таблицы.
| Формат сигнала | |||
| NTSC | Ricoh RP2A03 (G,E) | Ricoh RP2C02 (G,E) | 21.47727 MHz |
| Ricoh RP2A07 | Ricoh RP2C07 | 26.601712 MHz |
|
| UMC UA6527 | UMC UA6528 | 21.47727 MHz |
|
| UMC UA6527 (P) | UMC UA6538 | 26.601712 MHz |
|
| SECAM | UMC UM6557 | UMC UM6558 + UM6559 |
|