TRS-80 model1 ビデオ出力乱れの調査

　さて、画面に文字らしきものは見えてキー入力にも応答しているっぽいのだが非常に乱れている。以降はビデオキャプチャの画像。


　先に電源部分の電解コンデンサの容量抜けを疑ったが問題なかった。
　CPUをソケットから抜いてみた。VRAMは初期化されないのでランダムなキャラクターを表示する。乱れはない。


　ということはCPUが動作することによりビデオ回路に悪影響を与えているように思える。
CPUを元に戻し、リセットスイッチを付けてみた。C42の電解コンデンサの両端から線を引き出してトグルスイッチをハンダ付け。RESETをかけっぱなしにすることによりCPUはバスからフローティング状態になる。DRAMのリフレッシュもやらない。



　これは何度か[ENTER]キーを叩いた後でリセットをかけっぱなしにした画像。プロンプトらしきものが見える。空白であるべき部分がカンマになっているが、これはどうやらVRAMのデータの特定bitが故障しているようだ。いまは画面の乱れの調査に都合がよいのでこのままにしておく。

　さて、ノイズ源となり得るものにはDRAMも考えられるのでこれをソケットから抜く。CPUは挿したまま。


　リセットをかけると画面は安定。この後、リセットを解除したりかけたりしてもこの表示のまま。電源を再投入すると乱れた画面になる。


　CPUあり、DRAMなしの構成でリセットの前後で変化する部分を探すことにする。画面の乱れに悪影響を与えるのはCPU/DRAM、受けるのはビデオ回路のタイミング生成回路と主に水平部分。

　Z42(LS04)はクロック発振とVRAMのキャラクタ/グラフィック切り替えに使われている。ここをソケット化しパスコン追加、HCU04に変更。現象は変わらず。VRAMのキャラクタ/グラフィック切り替えのゲート部分をピン上げしてキャラクタ表示のみ/グラフィック表示のみにしてみたが現象かわらず。つまりキャラクタ表示/グラフィック表示個別の問題ではない。

つづく。

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TRS-80 model1 ビデオ出力の修理

　電源ができたのでビデオ接続して動作確認してみよう。ビデオケーブルは回路図を参考に作った。
こちらも参考になります：
旧世界の遺産を守れ！「TRS-80 model1」 タンディ・ラジオシャック(1977) (しおんパパのひみつきち)



　で、ブラウン管ディスプレイに映してみると水平方向に広がるような感じのノイズ画面。TRS-80本体側面にある半固定抵抗をいじってみると、垂直方向は動かせるが左右は無反応。どうやら水平同期がおかしいみたい。
　この故障はよくあるみたいで、YouTubeにも修理動画があった。
How to fix video sync issues on the TRS-80 Model I


　では回路図を元に追っていく。


　上の方の74C04(Z6)は水平同期信号のバッファ。下の方の74C04(Z57)は垂直同期のバッファ。それぞれ半固定抵抗が挿入されておりアナログ的に遅らせることで表示位置の調整を行っている。74C00(Z5)はXORを構成しており、水平同期と垂直同期をミックスしている。これらはCMOSの汎用ロジックで特性は4000シリーズと類似。74C04の方はパッケージに4069とも書いてあった。
　さてR20を調整しても水平方向の調整ができないのでこのあたりが怪しい。Z6のpin13には水平同期信号が来ていた。で、Z6のpin12を観測すると

　0-5Vスイングしてない。Z6故障と判断。

　では、このZ6を外してICソケット化することに。pin4-pin14間に0.0033表記のコンデンサがあるけど回路図にはない。あとから足されたものだと思われる。



　取り外しには表面実装部品取り外しキットを使った。基板側の穴が大きめなので割と簡単に外せる。

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　これを74HC04に交換したら水平同期も調整できるようになった。

　高速(15KHz)なスイッチングに耐えられなかったのだろうと、ついでに74C00(Z5)もソケット化して74HC00に交換してみたら、水平方向にノイズが見られるようになった。この状態で先程のZ6を74HC00から74HCU00に交換したら安定した。

　だがしかし。キャラクタ単位でノイズが入っているような画面である。キャラクタらしきものは見えるしキー入力で文字が入っているようなのだが。つづく。

TRS-80 model1用電源の製作

　前回のTRS-80 model1を入手した - 電源の検討で考えた電源回路の部品がそろったのでつくってみた。

　秋月電子のC基板に実装することにする。ACアダプタだが、DCプラグが2.1mmでよく使われているものを選択し、ハードオフから19V品を入手。これを手持ちのDCDCコンバータ、HPH12002Mで+7Vを生成する。12V2A出力なので余裕。

回路はほぼこのまま。250kΩ可変抵抗の部分を10kΩ1/2W＋10kΩ半固定抵抗に変更し、5-6ピン間に接続した。GNDには接続しない。これはデータシートより計算し約18.5kΩとなったのでこの構成にした。
この抵抗を配線しない状態で入力19.22V、出力12.03V。

　次に負電圧をLTC1144CN8で生成する部分。これは以下のとおり。


最終的に以下のような実装になった。各所にあるLEDは動作確認用で、4.7kΩを直列につないでいる。
2Pのコネクタは手持ちの都合。写真の上から-7V/+7V、+19V/GND。


　配線はこんなかんじ。片面でいける。(パイロットランプまわりは省略)


　TRS-80本体へと接続するDIN5pin電源コネクタの配線は以下を参考に。FRONT VIEWというのはDINレセプタクル側から見たという意味なので、TRS-80本体の背面から眺めるとこのように並んでいるという感じです。1,3はAC(+7V,-7V。入れ替わってもよい)、2は+19V、4はGND。








　TRS-80 model1に接続後、正しい電圧が供給されているかどうかはDRAMの電源ピンで確認するとよい。電源回路がめんどくさかったのはこいつのせいです。


pin16 - Vss (GND)
pin9 - Vcc (+5V)
pin8 - Vdd (+12V)
pin1 - Vbb (-5V)

　測定したら12.19V/±4.92VでOK。

　ディスプレイを繋がなくてもTRS-80の[英数/カナ]キーを押すことでキーボード上のLEDが赤/青とトグルするので動作していることが確認できる。これで本体無改造で電源を作ることができた。

　だがしかし、ディスプレイに繋いでみるとビデオ出力の同期が流れてしまう問題があった。これは本体の故障らしい。次回につづく。

メモ：ICL8038キット

　ICL8038を使ったファンクションジェネレータのキットが300円と安かったので買ってみた。再度見たら272円になってる。どういうことだ。昔秋月電子のキットは一桁ぐらいちがったはずだぞ。

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データシート：
https://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/icl8/icl8038.pdf

　キットに説明書はなし。基板のシルク印刷をたよりにハンダ付け。14pinのICソケットは別に用意した。
スライドスイッチは発振周波数のレンジ切り替え。
104の半固定抵抗は正弦波の歪み調整、203の半固定抵抗はデューティ比の調整。
右側のツマミでおおまかな周波数の調整、中ほどにある青いポテンショメータで精密な調整。


　電源＋12Vでの観測。矩形波は0V〜12Vのフルスイング。




　8038を使ったファンクションジェネレータの作例はネット上にあるので真似して作ってみよう。

ArduinoでGPSから時刻データを取得する

　Amazonで安いGPSモジュールがあったのでArduinoに接続して時刻データを読んでみた。

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　このGPSモジュール、基板上にはGY-GPS6MV2と書いてある。主要なモジュールはblox NEO-6M、コイン電池とEEPROM、GPSアンテナ用コネクタが付いている。電源は3.3V、シリアル9600bpsで通信。衛星からの電波を安定して受信しているときは青色LEDが点滅する。

データシート：
NEO-6 u-blox 6 GPS Modules(PDF)
Hardware Inegration Manual(PDF)
u-blox 6 Receiver Description Including Protocol Specification(PDF)

　NEO-6Mはシリアル接続の他にUSBでパソコンに直結できるらしいのだがこのモジュールにはそれらしき引き出しパターンなどはない。時刻取得程度だと特に設定もなく、モジュールのRXとマイコンのTXは接続しなくてもよさそう。




作例：
GY-GPS6MV2 – NEO6MV2 (Neo 6M) GPS Module with Arduino / USB TTL
(WEBSITE AND BLOG OF AYOMA WIJETHUNGA)
GY-GPS6MV2をArduinoでテスト(woosan900rrの日記)

　マイコンはArduino Leonardo互換のSeeeduino Liteを使用した。5V/3.3Vの切り替えができて便利。モジュールとの接続は電源を3.3V、GND、モジュールのTXとArduinoのRX(D0)を接続する。

　さて、GPSからのデータはNMEAフォーマットというカンマで区切られたテキストデータで取得できる。
NMEA 0183 フォーマット
このうち、GGAメッセージ(第1フィールドが$GPGGA)の行の第2フィールドが時刻データ(UTC)である。第14フィールドは補正時間らしいのだが今回は無視した。チエックサムも無視している。

スケッチはこちら：
https://gist.github.com/houmei/8fbc1e223611258204b071745722b071


　ちょっとがんばってSerial.readStringUntil('\n')を使ってみた。一文字ずつ受信して処理するのは大変なのでStringクラスで全部やった。ついでに今後のためにString.toInt()で整数に変換して時刻もJSTに補正した。
こちらが参考になった：【prog】Arduino・シリアルで文字列受信するには(ゆうがたの特にコレと言って)

　今後は座標やその他の情報が取得できるようカンマ区切りでデータを読み取るようにしたい。以下はそのためのメモ。
文字列を区切り文字で分割するsplit()関数　for Arduino(山形大学工学部ロボタスティクス)
Arduinoにつないだセンサからの値をパソコンで記録する(6)(Ukkari blog)

Seeeduino Lite Seeed Studio 売り上げランキング : Amazonで詳しく見る by G-Tools

夏休みの工作 無線LANルータ用冷却ファン

　TP-LINKの無線LANルータ AC1200を使っているのだがどうも調子が悪い時間帯がある。昼から夕方にかけてなのだがWiFiが途切れる。これが毎日だんだん不通時間が伸びてきてある日気付いた。これ熱だ。
本来置くべきではない外気がはいる通路にしか置けないのでルータが悪いわけではなくどうしようもない。そこでサーキュレーターを回して終日風を当てて解決したのだけれどもあまりスマートとも言えないので冷却ファンを作ることにした。

TP-LINK AC1200 Wi-Fi Ethernet LAN Dual-band Black TP-LINK USA 売り上げランキング : Amazonで詳しく見る by G-Tools

　USB扇風機をルータのUSBポートにつなぐというのも考えたが風量が足らなさそうだし、ということで8cmのPCケースファンを利用、電源をTP-LINK AC1200のACアダプタから12Vを拝借することにする。DCジャックとプラグは2.1mmのArduinoなど電子工作でよく使うものが利用できる。ついでにファンガードもつけた。



　これを１００円ショップで探したなるべく穴のあるブックエンドに園芸用の針金で固定。これでサーキュレーターに代わり安定運用できますね。



　配線等は宿題とします。

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TRS-80 model1を入手した - 電源の検討

　何かの引きが強かったのか、TRS-80 モデル1を入手した。

ほうめい　竹下世界塔@houmei

今週の成果　ワープロとして出品されてたのでだれも気がつかなかったか https://t.co/zV3TEj65GW

2017/06/23 19:50:45

 　あまり使われた感じがないきれいな本体だが、電源などの周辺はないためなんとか用意しないといけない。TRS-80 Technical Manualには回路図があるので検討する。
　電源はACアダプタ経由、DIN 5ピンコネクタで接続。内部で+5V,+12V,-5Vが生成される。このうち+12V,-5VはDRAM用。
ACアダプタのDC +19.8V 350mA → +12V 350mA
ACアダプタのAC 14V 1A → +5V 1.2A, -5V 1mA



電源入力：DIN 5ピン
1 AC14Vin
2 DC19.8Vin
3 AC14Vin
4 GND
5 NC

　さて、できれば本体は無改造でやりたい。pin2のDC19.8Vinは現代の19V出力ACアダプタでよさそう。pin1,3のAC14Vinだが別にブリッジダイオードに直流を入れても問題ない。19VからDC-DCコンバータで降圧しようとするとGNDが共通なので+7Vにし、pin1に供給する。
ＤＣ－ＤＣコンバーター　１２Ｖ３Ａ　ＨＲＤ１２００３　５～２４Ｖ可変(秋月電子)

　-5V側はLTC1144でDCDCコンバータの出力+7Vを反転してpin3に供給する。
LTC1144 スイッチト・キャパシタ広入力範囲 シャットダウン機能付き 電圧コンバータ(PDF)
スイッチトキャパシタ広入力範囲シャットダウン機能付電圧コンバータ[RoHS] LTC1144CN8(共立エレショップ)
電圧コンバータ　ＬＴＣ１１４４ＣＮ８(秋月電子)
作例：LTC1144CN8でマイナスの電源をつくる(SingleEnded.com)

アナログ入力１本でマトリックスキーを扱う

　アナログ入力によるロータリーエンコーダの読み出しとちょっと関係あり。今回はマトリックスキーを扱ってみた。

　12Key マトリクスキーボード JK-42-2(共立エレショップ)　のような3×4のテンキー、中はマトリックス配線になっている。スイッチが個別に扱えれば抵抗分圧式で可能だが、解体して配線し直すわけにもいかない。
抵抗分圧式の例：I/Oピン一つで読み取れるキーパッドの製作(しなぷすのハード製作記)

　ではどうしようか。横方向で分圧したあと、縦方向でさらにその範囲内で分圧すればよさそうだ。



　実際はこんな感じで配線。


　Arduinoのスケッチはこんな感じ。雑なコードですまん。
https://gist.github.com/houmei/7c42c60a56e6f63c08467aaa3296722b

　同時押しすると別のキーになってしまうことがある。（追記：ADC入力値の範囲を絞ることで若干改善）うまく抵抗値を選ばないといけないかも。計算したExcelのシートをどっかになくしてしまった。

Digispark互換ボード２種

　Digisparkつづき。

　Amazon経由で入手できるDigispark互換ボードはdigiStump.comのものと同じUSBポートに直接差し込めるもの(1)とマイクロUSBコネクタを搭載した独自のもの(2)がある。(1)のUSB-HID動作が不安定だったため(2)でも確認した。結論から言うと(1)をUSB延長ケーブル経由で使うと不安定、(2)はマイクロUSBケーブル経由で使うとOK、その先に同じUSB延長ケーブルを経由して使うと不安定だった。どうもUSBケーブルに左右されるようだ。

　(1)と(2)の違いは以下のとおり。


(1)がオリジナルと同じ。(2)はOLIMEX製の互換ボードと同じ。このあたりはDigisparkが採用しているＶ-USBを見るとよい。
V-USB Hardware Considerations

D-,D+の直列抵抗について。ただしATMega32U4は専用のドライバ、ATTiny85はGPIO使用。
Topic: Why USB Data Series Resistors? (EEVblog Electronics Community Forum)

Digispark互換機の作り方：
Digispark DIY: The smallest USB Arduino(instructables)

実験用にチャイムのボタンとFRISK120%BOOSTERを使ってケース付きにしてみた。まだ色々入れることができるよ。

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Arduino: prog_char はなくなった

　あるソースをArduino IDE 1.8.1でコンパイルしたらエラーがでた。フラッシュメモリ上に定数を置くprog_charが使えなくなったとのこと。

prog_char error IDE 1.6.4

prog_char A[] PROGMEM = "... を
const char A[] PROGMEM = "... に書き換え。