富士通FMシリーズのキーボード覚え書き

　富士通のパソコンFMシリーズのキーボードに関するメモ。

・キーボードレイアウト

HHKB - キーボードコレクション

・FM-8 / FM-7 / FM-New7

これらはキーボード一体型。キーを押したときだけキーコードが送出される。キーが離されたときがわからないのでゲームなどに不向きだった。

・FM-77

24ピンアンフェノールコネクタで接続する外部キーボード。FM-7のキーボードのキーマトリクスが外部に出たような構造。

・FM-11

DIN 8ピンコネクタで接続する外部キーボード。シリアル通信(9600bps パリティあり evenかoddかうちょっと忘れた)。INSキーのLEDとBREAKキーは直結。

ピンアサイン　※FM-7/11活用研究より

1 .. *RESETB

2 .. *CLOCK

3 .. *DATA

4 .. *BREAK

5 .. Vcc

6 .. *INS

7 .. NC

8 .. GND

・FM-16β

DIN 8ピンコネクタで接続する外部キーボード。FM-11互換のコードモードとキーを離したときのコードも送出するキーアドレスモードを持つ。コードモードとキーアドレスモードの切り替えはこのキーボード自体に何らかの設定をPC側から送信する。

FM-11のキーボードをFM-16β本体に接続して使うこともできるが、起動時に"R"のキーが入力されたような動作になった。

富士通 FM16β キーボード USB変換アダプタ

・FM77AV　※FM-TechKnowより

RJ-9(FM77AV) , RJ-11(AV20/AV40) , Mini Din 4P(EX)。本体へはスキャンコードの送出のみ。INSキーのLEDは本体にある。初代FM77AVのキーボードは赤外線送信機能ありでワイヤレスで使用でき、Nキーロールオーバーにも対応していた。

JIS9bitモード / FM-16β準拠モード / スキャンコードモード を持つ。

JIS9bitモードはFM-7と互換。FM-16β準拠モードはJIS9bitモードに無変換/変換のキーに対応するコードが割り当てられ、FM-16βのコードモードと互換。スキャンコードモードはFM-16βのキーアドレスモードと同じくキーを離したときのコードも送出する。(完全互換かどうかは未確認)

モードの切り替えは本体内のキーボード担当のマイコンの仕事。

番外編７：FM-8/7/77/77AVシリーズの微妙な非互換性

・FMR / FM TOWNS / OASYS

相互に互換性あり。

FMR/FM TOWNS/OASYS用キーボード USB変換アダプタ

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)。

レトロエクスプレス６号に出展します！

　はせりん様のご厚意でレトロPCのイベント、レトロエクスプレスに出展させてもらえることとなりました。

　レトロエクスプレス

イベント名称：レトロエクスプレス6号
日時：2022年4月29日11:00～17:00
場所：東京都大田区産業プラザPiO小展示ホール（京急蒲田駅から歩道橋で直結です）

ブースは No.14 まりえん堂 です。

　まごころせいじつ堂からの展示物はFM11RAM、FM11RGBIVGA、FM77RGB8Pです。

・FM11RAM　説明書　キット　1MBキット

　FM-11用の拡張RAMボードです。896KB搭載例を展示します。

・FM11RGBIVGA　説明書　完成品

　FM-11専用のデジタルRGBI出力をVGAに変換するアダプタです。

　FM11RGBIVGAの後継としてCSYNC出力、RGB/RGBI切り替え可能なRGBIVGAを製作中です。

・FM77RGB8P　説明書　完成品

　FM-77/FM77AV/FM-16βのDsub9ピン デジタルRGB出力を標準的なDIN8ピンに変換するアダプタです。FM-77、FM-77(400ライン)、FM77AV、FM-16βで動作確認しています。

(@tomi9twさん、ご協力ありがとうございました)

　ということでよろしくお願いいたします。

FM-11 6809カードの修理 その２

　FM-11 6809カードの修理　のつづき。

　6809カードの修理に1Kx4bitの高速SRAM uPD2149-1(45ns品)を使ったが入手困難。もうちょっと入手しやすいのはないかと若松通商のサイトを見たらHM6268P-25という4K x4bit品があった。

uPD2149は18ピン。

HM6268Pは20ピン。

　ピン配置は上位互換でアドレス2bitが拡張されている。ピン1と2、ピン20と19をショートさせれば1Kアドレスとして使えるはず。ICソケットを使う。

　こんな感じに実装。F-BASIC4.0起動確認。

　ほんとはOS-9あたりで負荷かけたほうがいいけどとりあえず動いたってことで。25ns品なので63C09-3MHzでの安定運用が期待できますね。

FM-11 6809カードの修理

　FM-11用の6809カード、電源投入後しばらくしてからBEEP音が連続して起動しない。他のFM-11筐体に入れても同じなのでこのカード自体の故障と判断。

　はせりんさんの 番外編その11: FM-11,16シリーズのROM一覧(by はせりん) を読むとどうも6809カードのアドレス変換を行うSRAM(M29,M39)は故障しやすいらしい。症状は記載されているものとは異なるがこれを交換する。古いCQ出版のメモリIC規格表を見ると1Kx4bit 2114タイプの高速版を使っている。uPD2149-Dを手配した。もともとはんだ付けされているMB8149-45 x2を外して18pinのICソケットを取り付ける。所要時間は1時間程度。

あっさり動きました。お終い。

FM-11用増設RS232Cカード MB22426のピン変換

　FM-11の拡張カードにMB22426 増設RS232Cインターフェースカードというのがある。カードあたり２つのRS232Cインターフェースがあり、最大２枚、本体内蔵と合わせて5チャンネルまで用意できる。昔はパソコン通信のホストを構築するためによく使われたらしい。

　RS232CインターフェースのコネクタはDsub25ピンだがこのままではFM-11の拡張スロットからはみ出てしまうので必要な信号線だけ出したDsub15ピン(メス)コネクタが採用されている。ただこの配列は独自なのでそのままでは使えない。中古で入手したのであったはずの変換ケーブルも失われている。

　変換ケーブルを作るのも面倒なのでプリント基板でできないかやってみた。Dsub15ピンをIBMPC互換機などで使われるDsub9ピンに変換する。同期通信用のクロック信号は引き出せないがまあ必要ないでしょう。ついでにストレートとクロスの切り替えをスライドスイッチ３個で行う。

　Dsubコネクタは基板のエッジにはんだ付けする。ついでに各Dsubコネクタからの信号線を引き出す。

　基板はオーダーした。……あっシルクの型番のとこ間違ってる！

　つづく

FM11RAM V01L02 完成

　FM-11用拡張RAMカードの代わりとして使えるメモリボード。128KB/512KB SRAMを使用してFM-11のメモリ空間1MBをカバーできる。

 

これまでの関連記事：

KiCadの浮きベタ

FM-11拡張RAMの簡易確認

特徴

・128KB SRAM 1~4個または512KB SRAM 1~2個で最大1MBのメモリ空間

・FM-11EXなど本体内蔵の128KBを避けることができる

・アドレスデコードはGAL 16V8 1個

使用方法

・DIPスイッチ設定

　ENB　通常ON / OFFでSRAMのセレクト抑止。デバッグ用。

　D128　FM-11本体内蔵の128KBに相当するアドレス$00000~$1FFFFを抑止する。

　R512　ONで512KB SRAM、OFFで128KB SRAMを使用

　SEL　128KB SRAM(R512=OFF)のモードでアドレス空間を指定する。

　　OFF $00000~$7FFFF

　　ON $80000~$FFFFF

・取り付け

　FM11RAMカードは本体100ピンのスロットに対し64ピンしか使用しないため、1ピン側(拡張カード背面側)に寄せて実装する。

回路図

※右下のU6,U7は基板に予備パターンを載せたかっただけで無関係

F1280101 GAL 16V8 アドレスデコード

https://gist.github.com/houmei/75b593175017a36b93ef4527a756ffc2

部品表

U!~U4　SRAM(128KB) HM628128BLP-8,TC551001CP-85L

または

U1~U2　SRAM(512KB) AS6C4008-55PCN

U5　GAL ATF16V8B

J1　L型ピンコネクタ64P(32x2)

J2　DIPスイッチ4P

RN1　集合抵抗10KΩx4 (x8も可)

C1~C5　0.1uF50V積層セラミック

C8　10uF16Vアルミ電解コンデンサ

※C6,C7は空き

※必要に応じて　32P ICソケットx4、20P ICソケット x1

確認済項目

・FM-11EX(F-BASIC4.0) 先頭128KB抑止(D128=ON)にて

　512KBx2　全スロット認識確認

　128KBx4+512KBx1　2枚構成で認識確認

　512KBx2 CP/M86にて960KB認識確認

さらにテストを行った後で設計資料一式の公開と基板の頒布を予定しています。

FM-11拡張RAMの簡易確認

　FM-11は128KBのメモリをマザーボードに内蔵している(AD2+は内蔵なし、256KBカードを実装)。6809カードは電源投入後、メモリ領域を0クリアし確認する。6809カードのBOOT ROM WU11-11ではメモリチェック状況を画面に出力する。128KB単位で緑色の">"を、メモリ領域が不連続でも表示する。

　さて、作っているFM-11用のメモリカードだけれどもどのように動作確認しようか。F-BASIC4.0/5.0では最初の128KBの先、$20000~は認識しないのでOSが勝手に使うこともない。簡単にはPOKE文でMMR(Memory Management Register)を操作したのちMONで機械語モニタから覗くことができる。

　これは前回のGNDが浮いた状態の$20000~をダンプしたところ。MMR $FD35に書き込むことにより6809の$5000~$5FFFを4KB単位でA19~A12の任意の空間に割り当てることができる(F-BASICではこのアドレス変換は有効)。ここでは$5000~$5FFFを$20000~$20FFFに割り当てて確認している。

BASICで確認用プログラムの土台を作ってみた。

https://gist.github.com/houmei/8ade8635d34993758fc0692269636ae1

　これは$80000~$FFFFFにRAMを実装したときの実行例。0クリアが確認できる。

　BASICからメモリを読み書きするのは非常に低速になるので、負荷をかけるには機械語でテストコードを書くか、ここまで確認できたらOS-9上で何か動かしてテストするのもよかろうと思います。

Programming the 6809

Labiak, William

Sybex Inc

1982-09-01

KiCadの浮きベタ

　前回、FM11のバスとそのサブセットで作りかけた、FM-11用のメモリをKiCadで製図しプリント基板をALLPCBに製造依頼した。

　デバッグのために４個のSRAMの*CSに対応したLEDを付けている。

　さて動作確認してみると２番め(U2)のSRAMだけ読み書きでデータが化ける。一部のビットしか読み書きできない。アドレス/データバスは正しくつながっている。ほかのSRAMは正常に読み書きできるのでショートなどしているわけではなさそう。SRAMを交換しても現象はU2の位置についてまわる。基板の問題だがU2の下はビアが多く配線が混んでいる。製造不良だろうか？

　そんな中このつぶやきを見て気付いた。

Kasumi YOSHINO/JA1UMI@yKasumi

電池管12K5を使ったパワーアンプ、動作確認できました。しばらく動かなくて凹みましたが、調べてみればなんのことはない、電源ラインの接続忘れでした。 https://t.co/xtxweKaBVv

2021/06/29 12:56:56

　CMOSデバイスは電源の配線を忘れていても信号線から回り込んだ電力で動いてしまうことがある。SRAMの電源はみていなかった。テスタで確認するとU2のpin16がGNDに接続されていない。

　メッキ線で基板を修正したらU2もメモリチェックをパスした。

　さて、次は個別故障なのか設計ミスなのか。

　KiCad (5.1.8)-1 で設計した配線でU2周辺を確認。

　16ピンはベタ経由でGNDにつながっているはずが、そのベタが周囲から浮いている。

　これは浮きベタというやつ。DRCでは警告されなかった。

コートヤードのオーバーラップは無視して製造に出したが、基板セットアップでこの警告が出ないよう消してみても配線に関するDRCエラーは出なかった。

　これは目視確認漏れによるミスになるなあ。この浮きベタ内にGND属性のビアがあって、それをもってGNDに接続されているとDRCは判断したのかもしれない。あと予防策としてはベタに接続できるよう　GND(電源端子)を囲ってしまうような配線を引かないこと、だろうか。

　改版作業中。

TRSP No.148 回路図の描き方から始めるプリント基板設計&製作入門 (トランジスタ技術SPECIAL)

トランジスタ技術SPECIAL編集部

CQ出版

2020-05-08

FM11のバスとそのサブセット

　主に『FM-7/11活用研究』(工学社)と実機を元にFM-11の拡張バス(FM100BUS)を調べた。

FM-11 BUS(Google Docs)

　100ピンのバスはメモリやI/OやCPUもまったく同じでCPUカードはサイズがやや大きいだけ。同一ピンのNCはすべて接続されているのでこっそり利用できるかもしれない。

　FM100BUSは68系の同期バスがベースでアドレス空間を20bit(1MB)に拡張している。8088カードはバスを変換してメモリやI/Oをアクセスしている。

　FM-11EXなどで内蔵している128KBメモリや増設メモリのDRAMリフレッシュはバスマスタの責任で行わなければならない。Z80カードは単独では動作せず6809カードか8088カードが必要になるが、これらから制御を渡されてメモリアクセスをするときにはリフレッシュを行わなければならない。

　FM-11の拡張基板は短辺が秋月Ｂ基板の長辺と同じ、長辺が秋月Ｂ基板の短辺４枚分より10mmほど短い。約95mm × 278mm。

　で、秋月Ｂ基板の長辺にはたまたま秋月電子で扱っているL型ピンソケット2x32(64P)がぴったり収まり、FM-11のバスを見るとメモリアクセスやI/Oに必要な信号がこの中にはいっている。ということで増設メモリカードを作りかけた。

　手配線にくじけてプリント基板を発注したのだけれども、それとほぼ同時に64ピン分のみ抜き出したFM64BUSボードを作ってみた。レイアウトに失敗してDCジャックやパスコンが取り付けたカードに干渉してしまうがこんな感じ。

　作った後で気付かされたけどFM-11の本質はFM100BUSだったのか〜　

はせりん@haserin09

@houmei わかった。
ほうめいさんは、これを作ってらしたんですね。
私も過去に同じ結論に至りました。
FM-11から他で代替できるものをどんどん取り去っていくと、最後に何が残るのか。
FM-11がFM-11足りうる証しは何な… https://t.co/BOuF34gvN1

2021/06/17 01:51:18

基板取り付け用シュリンクDsubコネクタの違いについて

　FM11用RGBIインターフェースを基板化してみたのだが、VGAコネクタ(シュリンクDsub 15Pコネクタ)について差異があったのでメモ。

　右側にVGAディスプレイに接続するためのシュリンクDsub 15Pコネクタ(メス)を配置している。

上から順に購入した店と型番を列挙。

・(1)千石電商　3313-15F

・(2)マルツ　DJ-VGA14.5

・(3)マルツ　C0562-15FACASBR

KiCadでのフットプリントは

Connector_Dsub:DSUB-15-HD_Female_Holizontal_P2.29x1.98mm_EdgePinOffset3.03mm_Housed_MountingHolesOffset4.94mm

このデザインで上記コネクタを実装しようとすると(2)はすんなり挿入できる、(3)はややひっかかる、(1)はピン列を少し内側に曲げないと入らない。

当初同じものだと思っていたのだが、(1)と(3)は黒くて少し長い。(2)の青くて短いタイプは秋月電子の基板付きプロトタイプキットに付属していたものと同じもの。ただし秋月電子のキットは廃番でもう検索もできない。

　ということでキットとして提供するなら(2)で、完成品として販売するのなら(1)(3)も可、と判断。

※他の店からも手配しているので結果は順次追加予定。

(4) aitendo HDR13-15F

　(1)千石電商のものと同じくピン列を少し内側に曲げないと入らない。色は青だが外形は長い。

(5)Aliexpress DR15 Famale socket

　問題なし。(2)と同じくスッとはいる。格安だが着荷まで時間がかかる。今回は17日かかった。

(6)Aliexpress DR15 Famele socket

　こちらも問題なし。

FM-11用RGBIインターフェース

　FM11はテキスト領域で16色、グラフィックス領域で16色中8色が表示できる。これまでは以前作ったRGB-VGA変換ケーブルを使っていたができそうだったので作ってみた。

FM11のカラー映像出力はDIN8P。

1.. +12V

2.. GND

3.. INTENSITY

4.. *HSYNC

5.. *VSYNC

6.. RED

7.. GREEN

8.. BLUE

(TOP VIEW)

通常のRGB 8色に加えてINTENSITY信号で輝度を変える。RGBI 16色の場合はINTENSITY信号が"H"で輝度最大、"L"で半分。黒についてはINTENSITY=”L"で最低輝度、"H"で白のINTENSITY="L"よりも低い輝度の灰色。

ZX SpectrumもRGBIだが黒のINTENSITYはサボっていて15色。FM11はユーザーズマニュアルシステム解説を読んでもそんな記述はなく16色と書いてある。

List of monochrome and RGB color formats

アナログスイッチ74HC4066を使えばデジタルRGBからVGAの映像信号に繋ぐ抵抗をINTENSITY信号で切り替えれば実現できそう。

VGA端子

しかし先程の黒のINTENSITYに対応しなければならない。追加で74HC27を使いR,G,B入力がすべて"L"のときにダイオードでR,G,B出力に低輝度の灰色が表示できる電圧を供給する。

+12Vから5Vを生成する部分は省略。78L05で充分だけど手持ちの7805を使用した。

　F-BASIC V4.0でテスト。COLOR C,,,A でCは0~7、Aは0/4でINTENSITYの有無。

　さてついでにFM-7の16色について。元々はRGB 8色表示だが使われているカラーパレットIC MB15021はFM-11と同じもの。カラー映像出力のDIN8PについてFM-11の違いはpin3がINTENSITYではなく2MHzのクロック。これはFM-8と同じでライトペン用のもの。FM-11ではライトペンは専用のコネクタに接続する。

　FM-7は内部のジャンパJ3でカラー映像出力のpin3をINTENSITYに切り替えることができる。実際切り替えて実験してみた。ジャンパJ3はメイン基板の右上側にある。

■　■　← MB15021のINTENSITY出力

↑← 2MHz CLK

■　← 7407P経由でpin3

　F-BASIC V3.0で8色中16色の実験。パレット指定のCOLOR=(P,C)でPのパレット番号0~7、Cのカラー番号0~15が指定できた。つまりINTENSITYの指定はもともとサポートしていたことになる。

　こうしてみると色々想像しますね。FM-8の後継FM-7は8色中16色表示が可能だった。BASICでパレット指定のサポートも行ったが、ハードウェアはFM-8との互換性をとった。RGBIをサポートしているディスプレイは当時特殊でRGBまでのものが多数だったせいかもしれない。

　さて作ってみたがやや表示が暗いと感じるので調整が必要かもしれない。330//330Ω、330Ω、330+330Ωにしているが220Ωに変えてもよいかも。

RGB ～True Color～(完全生産限定盤)(DVD付)(特典なし)

中川　翔子

SMR

2019-12-04

FM-11 ディップスイッチの設定

　意外とFM-11のDIP-SW情報はWebで検索しても見つからないそうなので。

83HM-000171-3 FM-11ユーザーズマニュアルAD2+システム解説より。

表はこちら。

Googleスプレッドシート

　さてFM-11だがいまは家のどこかで眠っている。重いから高いところには置いていないはず。むかし会社で引っ越しの時２階から落としてしまったけど動いたとか聞いた。