SORDm5F カートリッジの試作その１

　SORDm5C V01L02 SORD m5用ROM/RAMカートリッジ　の改良版としてBASIC-FのROMイメージとシリアルインターフェースを追加したSORDm5Fを試作しました。

まずはメモリマップのおさらいから。

0000 - 1FFF 8KB *ROM0 モニタハンドラ(内蔵)

2000 - 3FFF 8KB *ROM1 (内部にソケットあり)

4000 - 5FFF 8KB *ROM2

6000 - 6FFF 4KB *EXM

7000 - 7FFF 4KB 内蔵RAM

8000 - FFFF 32KB 拡張RAM領域

*ROM0 , *ROM1 , *ROM2 , *EXM はカスタムIC GA015からの出力で、これらは同時にアサートされることはない。ROMはU1 27C512で容量は64Kx8。A15とA14をDIPスイッチで選択しているので16KB単位で4バンク使用。

ここではやくもミスが。BASIC-Fは2000 - 6FFFの20KBを使用するのでA14をデコードに含まないといけない。A14SELのスイッチはなくしてカートリッジのA14に接続しROMは32KB単位の2バンク構成にしないといけない。

または、*EXMと*EXMSELスイッチでBASIC-Fの*EXMに対応する4KBを有効にしたかったが、修正するならば*EXMSELスイッチで*EXMか*A14SELを選択してU1 ROMのA14に与える。

U4Cで*ROM0と*ROMDSをandしているがここは間違い。*ROMDSはSORD m5内部にあるROMソケット(*ROM1)のチップセレクトを抑止するための信号で、モニタハンドラ(*ROM0)の抑止ではない。これは0000-1FFFをdisableできると勘違いしたため。しかしそうなるとCP/Mはどうやって実現してるんだろうな？あと、*ROMDSは内部ROMのdisableと考えると各種カートリッジではGNDに落としてあるんじゃないだろうか。→手持ちのカートリッジを調べたら特に何もしていない

追記：CP/M実現のためにGA015→内蔵モニタハンドラROMの*CSに抵抗を入れて外部から内蔵ROMを強制的にdisableにする改造をしている。

http://m5.arigato.cz/en_64kbf.html

※U3 HC86のピン5を上げてピン14(+5V)に接続すればSORDm5C相当になります

シリアルインターフェース部分は8251でCPUのクロックが与えられるため3.5MHz以上で動作するグレードが必要。I/Oアドレスは60Hと61H。このセレクト信号はGA015からの出力*EXIOAで与えられる。GA015はA3~A0をデコードしないためアドレスの範囲は60H~6FHとなる。ここを厳密にデコードしようとU5 LS138を入れているが実際には不要なので、実装せずにU5の4ピンと15ピンをショートする。

EXCLKは8251のTXCLK/RXCLKで、Z80CTCの#2から供給される。システムクロックの4分周。さらに高速化できんかと元の発振クロックを設定で分周できるEXO-3を実装できるパターンを用意している。

シリアル通信の制御線まわりは独自に起こしたのだが以下に海外での解析した回路図があった。

https://dlabi.cz/data/imgs/schemata/PCB-schema-M5-SIO.png

これによると*EXINTは反転しないといけない。*DSR - *DTRはオープンだがここはジャンパを用意しているのでカット。*CTSはGNDに落とすオプションがある。あと、*ROM1で選択される8KBのROMは不明。BASICなどと領域がかぶるしBASIC-GやBASIC-Fでシリアルも制御できるはずと思っているがどうなんだろうか。

拡張RAMはU2 HM62256(32Kx8 SRAM)で割り当ててある。

U5を廃止できるので汎用ロジックはあと1個分は余裕があるが修正どうしようかなあ。

FMシリーズのモノクロビデオ出力について

　FM-7/8活用研究、FM-7/11活用研究、FM-7/11活用研究第二集よりFM-7,FM-11,FM-77のモノクロビデオ信号部分について抜き出してみた。

・FM-7。B/R/G信号から重みを付けてモノクロ8階調を作っている。内部的にはI(Intensity)もあるがジャンパオプション。

・FM-11はB/R/G/I対応で16色表示可能だが、モノクロ出力は8階調。

・FM-77もB/R/G/I対応だがデジタルRGB出力はR/G/Bのみ出力。Iはジャンパオプション。この回路はG信号を無視してI信号を使っている。誤記だろうか。

 　ということで調べた限りではRGBIの16階調対応モノクロ出力はなさそう。もし作ったとしてもFM-11は水平同期周波数24kHzで一般的なビデオ出力としては使えない(15kHzはあるけど200ライン)。

DINコネクタ変換基板とDINコネクタの入手先

　昔のパソコンなどで使われていた標準DINコネクタの変換基板を作りました。DIN8ピン、6ピン、5ピンに対応し2.54mmピッチで引き出します。

　KiCad5による設計データ/ガーバーはこちら

https://github.com/houmei/DIN8

　実装例

　基板

　回路図

　レイアウト

DINコネクタのピン配置。ホシデンの資料より引用。

　DINコネクタはAliexpressで購入できるが10個単位で到着が遅かったりする。国内で扱っているのを探したが在庫限り品がほとんど。

・DIN 5P

秋月電子　基板取付用ＤＩＮソケット（メス）　５Ｐ　１８０°

マルツ　DINジャック 5P 基板取付型【TCS5093-1540577】 ※在庫限り品

・DIN 6P

共立エレショップ　DINコネクタ 6pin基板ソケット[RoHS] TCS4460-0140577

・DIN 8P

若松通商　商品検索　8pinDIN端子メス で検索

→販売開始しました。DINコネクタ変換基板 2枚セット

PC98RGBS V02L02 PC98シリーズの映像出力をVGAに変換

　PC98RGBS V02L02

　PC98シリーズおよび互換機のDsub15ピンアナログRGB出力をシュリンクDsub15ピンに変換します。水平同期周波数24kHzに対応したVGAディスプレイで表示できます。スライドスイッチをDsub15ピン側に倒すことで複合同期信号を出力し、スキャンコンバーターGBS8220などに対応します。

　音声出力の3.5mmミニジャックを搭載。エプソン製互換機の一部ではFM音源の音声が出力されます。

　未確認ですがPC-8801mkIISR以降のDsub15ピンアナログRGB出力にも対応しています。

　また、PC98シリーズ対応のアナログRGBディスプレイにVGA出力の信号を接続することができます。(ただし水平同期周波数が24kHzであること)

試作時の情報はこちら

PC98RGBS PC9801シリーズの映像出力をVGAに変換する

回路図 V02L01~から変わらず

　L02ではDsub15ピンコネクタ周辺の寸法のみ修正

boothにて配布予定です。

→販売開始しました。PC98RGBS PC-9801シリーズアナログRGB出力→VGA変換

データレコーダ NEC PC-2081(DR-350) 駆動系の修理

　NECのデータレコーダ PC-2081(DR-350) 駆動系の修理について。

結論からいうとφ40x0.95角、φ35x0.95角のベルトで修理可能。

　さて入手したPC-2081(DR-350)データレコーダ、単三電池x4を入れてボタンを押してみるとモーター音はするがまったく動かない。ゴムベルトが切れているのだろう。

　分解して確認。切れてはいなかったが劣化してゆるゆる。

　モーターからキャプスタンを駆動する部分のゴムベルトを採寸して確認。ゴムベルトは千石電商で売っている。現物あわせではφ40だった。

　キャプスタンは回るようになったが、テープの巻取り部分が動かない。早送りや巻き戻しでも動かず。よく確認したらキャプスタンのフライホイールは二段になっていて、内側の小径のほうで巻取り部分を動かすようになっていた。この部分は劣化してちぎれていた。

　ネジロックしている部分はあんまりいじりたくないが、キャプスタンを固定している部分x2とセンサ部分のネジを外す。これらをはずせば基板を浮かせることができる。

　ゴムベルトはインクのようにべったりと付いているのでアセトンに漬けて落とす。

　この部分のベルトはより小径なのでいくつか注文して現物合わせする。φ35がぴったりだった。

　清掃したキャプスタンのフライホイール。内側のゴムベルトはこのようにテープで仮止めしてから取り付けると楽。

　これで駆動系はきちんと動くようになりました。テープカウンタ部分にもゴムベルトは使われているが、動いているしきちんとやろうとしたらさらに解体しなければならないので省略。

　修理で色々やったのはこちらのスレッド。

ほうめい　マイコンで遊んでばっかりで@houmei

データレコーダ NEC PC-2081(DR-350) モーター音はするが動作せず。ゴムベルト劣化。周が約150mmなのでφ40とφ50を千石電商に注文。めでたく五光達成 https://t.co/biaVUSn1Ur

2022/11/07 20:58:10

マクセル カセットテープ（10分/４巻パック） UR-10M 4P

マクセル(maxell)

2000-01-01

東芝 MSX PASOPIA IQ HX-20とHX-22の比較

　PASOPIA IQシリーズは東芝が独自路線からMSX規格に変更したパソコン。 HX-22はHX-20シリーズの最上位機種で、この時期では珍しくRS-232Cインターフェースを内蔵している。

MSXでは珍しい、ステレオサウンド出力が可能だった「東芝 HX-20」

(AKIBA PC Hotline!)

懐パソカタログ 東芝 PASOPIA IQ (HX-20, HX-21, HX-22)

HX-20が基本でHX-21はアナログRGB対応、HX-22は加えてRS-232Cというグレード。HX-22を分解して気になったのは以下の記事の写真にあるHX-20とマザーボードが異なることだった。

パソピアIQ(HX-20)を分解!

(濃飛樹脂軌道)

子基板の変更だけで対応しているのではないのか。ロットにより異なるのか。気になってしかたがないのでHX-20を入手し確認した。

HX-20背面　RS-232C付近のパネルは外せる。

HX-22背面　パネルは一体化。アナログRGB出力とRS-232Cのコネクタ、ON/OFFスイッチがある。

HX-20底面ラベル　消費電力12W。

HX-22背面ラベル　消費電力19W。そんなに変わるものだろうか。修理歴あり。

HX-20 AV出力基板　マザーボードとは10Pのコネクタで接続。

HX-22 AV出力基板　基板はHX-20と共通と思われる。アナログRGB出力にはこの基板からとマザーボードからの配線(3P)がある。

HX-20電源基板

HX-22電源基板　L4にインダクタが実装されている。空きパターンにRS-232Cの信号を通すコネクタと背面に出るDsub25Pコネクタが実装されている。

HX-20マザーボード

HX-22マザーボード

HX-22のRS-232Cボード

　マザーボードは部品はほぼ同じだがレイアウトが異なる。一番の違いはVDPで、HX-20はTMS9918 TMS9118、HX-22はTMS9928を搭載している。TMS9928は外付けのディスクリート回路でアナログRGB出力が可能だが、そのあたりはAV子基板に実装されている。しかしレイアウトを変えるほどの変更が必要だったのだろうか。HX-21はアナログ出力対応なのでマザーボードとAV子基板はHX-22と同一と思われる。

　マスクROMはTMM23256P 2013と2014で、HX-20とHX-22で共通。つまりHX-22で使えるRS232C拡張BASICがハードウェアさえあればHX-20でも使えるはず。HX-21でもおそらく同じで変える理由がない。

　電源基板はRS-232Cの信号を背面に通すおもしろい構造。おそらくはRS-232Cに必要な±12Vをここからもらっている。HX-20ではインダクタが省略されているので-12Vが出力されないのかもしれない。

　アナログRGBのコネクタはヒロセRP13A。

　とりあえずは目視で確認できる範囲でだが、HX-20とHX-22(HX-21)でマザーボード基板が大幅に変わる理由がよくわからない。

※追記

@sunagawa_keikiさんの指摘でDRAM数が違うんじゃないかということで見直したらHX-20のVDPはTMS9918ではなくTMS9118でした。これは16kbit DRAM(4116) 16個→16x4bit DRAM(MB81416-2) 2個の変更があります。これにより-5Vの供給はなくなっていると思われます。

※追記２

TMS9918の互換チップで東芝製のT6950というのがあるらしい。HX-20に搭載という記事があるがこのモデルはTMS9118なのでロットによって違うのかもしれない。

Toshiba T6950 (MSX Resource Center)
TMS9118 to TMS9128 Adapter のご紹介 (TMS-RGBのblog)

Dsubコネクタのエッジマウント取り付け

　ピンが2.54mmピッチで並んでいない部品はユニバーサル基板で取り付けしにくい。Dsubコネクタもそのひとつ。Dsubコネクタは2列で9/15/21/37ピン、3列で15ピンがよく使われる。Dsubコネクタは装置側用としてつかう基板取付タイプと、コネクタのプラグとして使うはんだ付タイプがある。

　基板取付タイプは左右にマウンティングホール用の金具があり、はんだ付けして止めることができる。この金具はケーブルのプラグが抜けないようにネジ止めする箇所になる。

Dサブコネクタ 9P オス 基板取付用 Ｌタイプ インチネジ(秋月電子)

　もともとが基板用なのでコネクタのプラグとして利用しようとすると左右の金具が邪魔になる。しかしこのネジを外すとDsubコネクタの嵌合とシールドを担当する金具が外れてしまう。この金具と樹脂の本体を接着するのは難しいので低頭ネジで固定することになる。

八幡ねじ 超低頭 小ねじ M3×8mm P0．5│釘・ネジ 小ネジ

八幡ねじ(Yahataneji)

　実際に超低頭ネジで固定したところ、通常のネジではなかなか回せず潰してしまった。低頭タッピングネジに交換してようやく固定できた。

　基板取付け型の利点は、基板表面オスコネクタの場合は裏面にメスコネクタをはんだ付けすると同等になることである。

　Dsubコネクタのはんだ付け用のものは、基板のフチに挿入してはんだ付けするためのフットプリントライブラリがKiCadに存在する。（Connector_Dsub:DSUB15-Male_EdgeMount_P2.77mmなど）

　海外の基板発注で一般的な1.6mm厚の基板に取り付けることができる。コネクタによってはきつかったりゆるかったりする。秋月電子扱いのものはゆるめだった。どうしても挿入できない場合は写真のように列の間に（どうなってもいい）曲尺などをはさみ、こじって広げる。

　この取付方法の場合ははんだ付け部分でのみ固定しているためコネクタがもげる可能性がある。気休めではあるが基板の内側にコネクタを引っ込めることである程度保護できる。

　Dsub9ピンコネクタの場合、基板の外形から内側へ5.715mm、端子の幅を19.05mmにしてぴったりはまった。

　はんだ付けタイプのDsubコネクタの方が安価なので便利に使える。コネクタの嵌合も基板取付タイプと異なり金具部分が一体化しているので比較してしっかりはまる。ただネジ止めはないのであくまでも簡易な方法。

　基板の内側方向へ引っ込めるための凹みのサイズはコネクタごとに異なり、KiCadで表示される外寸はあまり当てにならない。実測して基板を作り確認するしかない。

LANケーブルを使ったVGAエクステンダーの結線

　シュリンクDsub15ピンのVGAをRJ45に変換しLANケーブルで延長できるアダプタがある。ペアで1000円程度。太いVGAケーブルの代わりに取り回しのよいLANケーブルが使えると便利だがこの配線は一般的なものだろうか？

　このようにRJ45コネクタの向きが反対になっているが、手持ちの液晶ディスプレイとPC本体を接続したところ表示できたので結線は同じみたい。

　結線を調べてみた。R,G,B各色の信号と対応するGNDは、LANケーブルでペアになるよう考慮されているようだ。

　別のVGA延長用コネクタも調べてみたが同じ結線だった。なおこのタイプはフレームとR,G,Bの各GNDが接続されていた。

　単純にVGAとRJ45を結線しただけのものは別メーカー品でも互換性がありそう。VGA信号をRJ45に割り当てるのが一番最初にどこで使われたかは探しきれていない。

追記：RJ45コネクタ - 必須知識(マルツ)

Cablecc 2pcs VGA Extenderオスto Cablecc LAN cat5 cat5e rj45イーサネットメスアダプタ

Cablecc

CERRXIAN Cat5 / Cat6 / RJ45 VGAエクステンダアダプタ、VGA 15ピン（オス+メス） - RJ45メスネットワークケーブルコネクタ2個

CERRXIAN

SMC-777(カラーパレットSMI-733) VGA変換時のノイズ問題 解決

　SMC-777 VGA変換時のノイズ問題 続　の続き。

前々回はこちら。

　SMC-777Cが内蔵しているカラーパレットボードSMI-733の調査結果はつぎのとおり。

SMC-777用カラーパレットボードSMI-733の調査(1)

SMC-777用カラーパレットボードSMI-733の調査(2) DAC

　ノイズ対策のためにやってみたのは：

・Trのベース側にフェライトビーズ挿入

・カラーパレットボードのハンダ面をアルミテープでシールド

・GND強化　本体電源シャーシとカラーパレットボードのGNDを接続

　いずれも効果なしで黒い色の部分がうっすらと白く浮き、ドットクロック(16MHz)に同期したノイズが乗る。

　やっとDAコンバータまわりの回路を起こせたのでよく眺めていると、4入力NANDオープンコレクタ出力のALS22が気になる。これは取ってつけたような部分で入力がすべてOFF(値は0000で反転しているので"HHHH")だと強制的にGNDに落として色を黒にする回路だが、当初から疑っててソケット化はしていた。ただしLS22に交換してみたが変化がなくそのままにしていた。

　あらためて回路図。

　トランジスタの入力であるベース側をALS22は強制的にGNDにしている。ここをGNDにしてもなんかエミッタ側に出てしまってるのではないか？ということでテストクリップを使いまずベース側をGNDに落として確認した。

　BASICからカラーパレットをON/OFFしてみる。カラーパレットONではGNDに落とした色は黒になるはずである。結果は変わらず黒の部分が白く浮く。次にクリップをTrのエミッタ側に接続する。カラーパレットボードの出力を直接GNDに落とすことになる。これで白浮きはでなくなった。

　対策としてソケット化したALS22の出力端子をピン上げし、それぞれのTrのベースからエミッタに接続を変える。

Ｒ：2Cの位置にあるALS22のピン6を上げてQ1のエミッタに、

Ｇ：2Cの位置にあるALS22のピン8を上げてQ2のエミッタに、

Ｂ：5Bの位置にあるALS22のピン6を上げてQ3のエミッタに接続。

　元通りに搭載して確認。

確認のためのプログラムはつぎのとおり。ビープ音1回で内蔵カラー(カラーパレット無効)、ビープ音2回でカラーパレットボード有効。これらの切り替えで画面に変化がなければOK。

100 WIPE

110 GMODE 1

120 CURSOR OFF

130 '

140 FOR Y=0 TO 15

150 BOXF(0,Y*8)-(319,Y*8+7),Y

160 NEXT Y

170 FOR W=0 TO 3000:NEXT W

180 BEEP

190 OUT &H51,6

200 OUT &H51,7

210 FOR W=0 TO 3000:NEXT W

220 BEEP:BEEP

230 OUT &H51,&H16

240 OUT &H51,&H17

250 GOTO 170

　今回はALS22をソケット化したので、同じようにすると改造が大変かもしれない。パターンカットならばもう少し簡単にできる。まだ実施してないが以下の方法で可能。

(1)2Cの位置にあるALS22ははんだ面でパターンカット可能。カット後、配線すればいい。

(2)5BのいちにあるALS22はTr(Q3)に近くカット困難。空きユニットがあるのですべての入力をパラに配線したあとピン8の出力をQ3のエミッタに接続。

　ここまで書いて思いついたがALS22を1個追加して2Cの位置に親亀子亀方式で載せたら(1)のパターンカットいらなくなるね。ベース側をGNDに落とすのと被ってもかまわないのでそうしましょう。

　しかし長かった。去年の11月ぐらいから原因がわからず悩んでいた。なぜSMC-777Cが現役の時代に表面化しなかったのだろうか？当時は液晶ディスプレイでなくブラウン管のディスプレイ、ブラウン管の方が液晶ディスプレイとくらべ映像信号の変化に対して鈍ければこのノイズは観測できなかったのかもしれない。

追記：LTspiceによる出力段の簡単な確認。Q1はパレットボード上のPNPトランジスタ。このエミッタがSMC-777本体側の映像出力用NPNトランジスタ Q1のベースに繋がっている。

74ALS22の"L"出力はtyp 0.35VなのでQ1のベースに0.35Vを与え、アナログ映像出力(R4の上)を観測すると70mV。これはVGAのアナログ映像信号が0~0.7Vなので10%に相当する。これがおそらく白浮きに見える。

　これはALS22の出力をQ1のエミッタ(=Q2のベース)に接続したものでアナログ映像出力は0Vになった。

twitterでのskyriver(@wcinp)さんとのやりとりでだいぶ明確になりました。ありがとうございます。

　やっとこれで安心して地球を防衛することができる…明日着荷予定

【PS4】地球防衛軍6

D3PUBLISHER

2022-08-25

SMC-777用カラーパレットボードSMI-733の調査(2) DAC

　SMI-733調査の続き。前回はカラーパレットの対応を格納するSRAM 74S189の書き込みパスまで。

　カラーパレットによる色の変換はドットごとに変化するR,G,B,X 4bitの信号をSRAM 74S189 3個のアドレスに与えてR,G,Bそれぞれ4bitの情報を取り出す。これをDA変換してアナログRGBの信号を生成する。

　SRAM 73S189のデータ出力は反転することに注意。これをドットクロック(16MHz)のタイミングでいったんFF LS378で受ける。

　4つのオープンコレクタ7406で2K2/4K3/9K1/18Kを使って階調を作る。これはSMC-70のモノクロ出力回路とそっくり。MSBは1KΩでプルアップしているが、その他3bitは他のポイント(O123PU)でプルアップしている。なぜこのようにプルアップのポイントを分けているかは理解できていない。

　ALS22によりR,G,B,Xがすべて0の場合は強制的に0Vにしている。これらの信号をPNPタイプのトランジスタで受けてエミッタフォロワで出力。この回路がO123PU生成部を除いてR,G,Bの3セット分ある。

　やっと回路が起こせたのでノイズ問題の調査を再開する。