«Красный Эгоист» - или «… после 5-летней паузы»

С 2019 по 2024 годы за Денди-творчество не брался почти совсем, а причин этому было несколько:

• В 2019 году, я наконец-таки собрался и начал заниматься тематикой Сега Мегадрайв, к которой я в определенной степени готовился не только концептуально и, так сказать, «идеологически», но и даже еще несколькими годами ранее обзавёлся топовым на тот момент Эвердрайвом, который в последствии был переименован в X7, а тогда еще назывался просто V2 (и стоил порядка 160 баксов). Но Мегадрайв и все с ним связанное - это совсем другая длинная, продолжительная и актуальная до сих пор ветка моего творческого хобби …
• В тематике же Денди на тот момент было некоторое затишье и до того: всё и описано, и обкатано, и пройдено. Есть в боевой коллекции несколько приставок, в т.ч. оригинальных Дендей и откровенно китайских клонов, чуть позднее даже пару японских Фамикомов за копейки на е-бэе прикупил. Есть Эвердрайв, с карточки внутри которого можно сыграть на реальном железе почти в любую игру, да и поддержка мапперов им со временем неуклонно увеличивается, ввиду чего рисовать и создавать свои «ретро-идентичные» одно- и мульти-игровки вроде как смысла большого и нет. Была идея только что нарисовать и изготовить свою плату под «полную» беззеркальную приставку – но руки так и не дошли … А вот другие товарищи стали предлагать уже свои печатки для сборки Денди, а вернее зарестайленой копии Фамикома. Ввиду чего и я решился для начала и навскидку, так-сказать, повторить на скорую руку такой вариант консольки, в том числе чтоб была платформа для теста компонентов приставки (микросхемок) вживую … в чем, собственно, неожиданно и «завяз».

Так вот, конструированию первой моей Денди «по чужим чертежам» посвящена отдельная статься (увидевшая свет намного позднее своего фактического и поэтапного создания). Предлагаю с ней ознакомиться: «Белая кость» - или «не мой» первый собранный Денди-конструктор. А после этого продолжить чтение настоящей (так логически и хронологически правильнее и наверное понятнее суть изложенного в них).

Так вот эта самая «Белая кость» - созданная на заводской плате, к проекту схемотехники и трассировки которой приложили руку, но не факт что мозг, многие личности (вспоминается письмо из знаменитого мультфильма о Простоквашине) – словно и стала некоторой «костью» в желании заниматься Денди-тематикой как-таковой. Несмотря на периодические попытки и творческие возвраты в попытках вдохнуть жизнь в идеально собранное в техническо-исполнительском плане изделие с заведомо исправными компонентами (позднее даже проверенными на плате японского Фамикома) – Белая кость в упор не хотела стартовать (и с разными парами CPU\PPU и микросхемами памяти, логикой, кварцами, транзисторами и т.д.).

Но учитывая то что за эти годы исправных и проверенных комплектующих для сборки Денди накопилось уже даже не на одну консоль … Вобщем когда случайно в поисках разной всячина для Мегадрайва на русско-народном Авито я наткнулся на некоторую типа «свежую» редакцию печатной платы для сборки Денди – то решил ее взять (т.к. дешевле и быстрее чем пять штук с завода заказывать). Умудренный практикой стал гуглить что за редакция предлагается к покупке: старее/новее она той неудачной, которую не глядя имел неосторожность запузырить на завод я. Вобщем получалось что это некий гибрид старых и новых схемотехнических решений в безальтернативном (в плане форм-фактора деталей) исполнении, причем данная редакция в виде топологии платы (для собственноручного заказа) нигде не представлена. А  уникальный вид данной плате придавал не только малораспространённый красный лак, но и дорожки выполненные сплошь в закругленном стиле без прямых углов.

Решил рискнуть и собрать на ней, т.к. доверия в равной степени никакому чужому решению уже не было – а тут хотябы дорожки легко прослеживаются визуально. (Это под белым лаком – все стильно, дорожек не видно почти совсем – красиво, но для отладки и прозвона полностью непригодно).

Покупаем!

Собираю как всегда с присущей педантичностью и в этот раз с минимализмом – т.к. ровным счетом надежды на работоспособность почти нет. А попытка сборки мотивирована почти желанием доказать самому себе что приставка по данной схемотехнике не имеет права на жизнь вовсе (и в сети все дружно блефуют кто якобы удачно ее собрал?) – странно конечно, но готов был забить уже еще один «жирный» и последний «гвоздь» в тематику своего Денди-творчества.

Не получилось. Жаль? А может и к лучшему? Но не все так однозначно. «Красный Эгоист» - так назвал я проект реализации своей сборки Денди на этой плате, чем не в последнюю очередь он обязан необходимому минимализму в распайке компонентов на печатной плате, в т.ч. исключительно только для подключения одного единственного джойстика (как по отсутствию в наличии второго разъема, так и причине лени паять лишние микрухи и уйму резюков – т.к. рассчитывал что работать все равно не будет, но для чистоты эксперимента все равно все паял максимально аккуратно).

Готово!

А вот по результатам многих тестирований Красный Эгоист породил больше вопросов, чем дал ответов на имеющиеся, несмотря на то что в эти времена в моем арсенале у меня был уже вполне и даже более чем приличный осциллограф. Приставка работает, но не всегда. Т.е. не со всеми парами CPU\PPU -  а если быть более точным, то только с теми что рассчитаны на ntsc-формат. Но теперь в арсенале было аж три разных платы для тестирования и составления пар CPU\PPU – это оригинальный Фамиком, Белая кость и Красный Эгоист.

Так вот: не все пары CPU\PPU одинаково ведут себя на разных платах. Например, на плате оригинального Фамикома (одной из последней редакций, где все очень тесно налеплено и если с оптимизацией – то единственной: минимизация площади, однако) работают все микросхемы, как ни странно. Аналогичная же в целом платформа на базе почти оригинала проекта JNR-01 (c не касающейся вроде как работы CPU модификацией  - лишь в части аналоговой обвязки выходов) «Красный Эгоист», или с более глубоким рестайлом схемотехники и трассировки (но пять-таки в части форм-фактора микросхем памяти и возможности выбора кварца путем коммутации джамперов – опять вроде не сильно в тему) «Белая кость» – в итоге куда как более капризны … к процессору!

Чуток лирики. На процессор и видеопроцессор поступает сигнал с тактового генератора на кварцевом резонаторе и одном транзисторе (еще один транзисторный каскад развязывает тактовый сигнал PPU от CPU). Добиться работы генератора не сложно, переменный конденсатор можно не впаивать вовсе (увеличив, например, в половину его емкости номинал конденсатора, установленного ему в параллель) – пригодиться он может лишь для точной подстройки частоты генератора при использовании дешевого/неточного/старого кварца (наличие или отсутствие подстрочного конденсатора может влиять на присутствие шума/муара на картинке, но не на работу системы как-таковой). Проверить генератор проще простого (осциллографом/частотомером), а настроить можно не только по измерительному прибору, но и «на глаз» по картинке – выбрав положение построечного конденсатора, если вдруг все-же подобрали нужный форм-фактор и установили его (а потом измерить и впаять постоянный вместо него).

Процессор имеет в себе делитель тактовый частоты. Выход (с процессора) этой частоты используется во всей системе в качестве опорной (системной) частоты для всех периферийных устройств (на слоте картриджа это линия т.н. M2 или Ф2). Разные процессоры имеет «жестко» определенный коэффициент деления – чем не в последнюю очередь обусловлена их применимость в системах NTSC или PAL. Ведь архитектура системы изначально определена так, что частота генератора задает базовую частоту для работы видеопроцессора – и тут всего два варианта 21.4772 (ntsc) или 26.6017 (pal), эта же частота поступает на вход процессора. И вот тут используя фиксированный (аппаратно на уровне экземпляра процессора) делитель определяется частота работы всей системы и получиться эта частота должна в районе 1.7МГц. Соответственно делители должны быть /12 или /15 (см. выше). Встречаются экземпляры процов и с другими делителями (/16, например). Исходя из этого при использовании процессора с «неподходящим делителем» система будет либо в разогнанном варианте (не заведется или стабильно работать не будет) или в заторможенном (тут тоже стабильности не жди, да и запуск также не гарантирован). Но качественный проц иногда всеже может работать стабильно под разгоном (правда прирост производительности невелик, увы).

В итоге «Красного Эгоиста» можно считать вполне рабочей системой, но только с ntsc-комплектами CPU\PPU. В pal-режиме, даже если конкретный экземпляр процессора и выдает на M2 более менее приличной формы синхросигнал соответствующей частоты (на что способен оказывается далеко не каждый проц) – то система, а вернее программа с картриджа, все равно не стартует.

Подытожим схемотехнические особенности платы Красного Эгоиста:

Схемотехнические опусы и косяки

• В Денди звук монофонический. Точка. Так какого рожна использовать операционник в выходном тракте звука (хотя и пары транзисторов бы хватило за глаза и без ущерба качеству), да при этом распаивать их оба из состава микросхемы-сборки? Из здравой мысли – это только для использования наполовину дохлой микросхемы, причем когда не известно на какую половину дохлой. Во всех остальных случаях второй «канал», а это даже не канал – а ветвь, т.к. начало берут оба из одной точки – атавизм полный. Благо можно не распаивать.
• Как и во всех платах использующих «sound by HardWareMan» микшер сделан некорректно, не по «Фамикомовски» - использование функции микширования на стороне картриджа зарублено на корню! Т.е. как в дешманских китайских клонах: контакты слота 45 и 46 закорочены на стороне приставки.
• Использование усилителя видеосигнала вместо транзистора (вернее, опять, одного канала из четырех в составе сборки) – немотивированная роскошь, хотя разница на копейки, но смысла никакого: понт на ровном месте и меньше аутентичность с ретро-геймингом – неспортивно вобщем, как минимум.
• Диодный мост на вход питания - зачем? Только не говорите: «чтоб питать переменным током напрямую от трансформатора» - ну те, которые шли в комплекте, например, с внешними модемами (в 90-х годах прошлого века) и выглядели также как и блоки питания со встроенными внутрь диодным мостом и конденсатором (классический БП для приставки). Фактически защитного диода, как в Мегадрайве, было бы более чем достаточно.

Просчеты в печатной плате

• На плате пустует куча места, но нет - автора угораздило к тумблеру питания и кнопке ресет почти вплотную вмандить электролиты! Или это чтоб удобнее на ощупь кнопки во время отладки искать? Ужас.
• Опять-таки при шикарно-большой плате и уйме пустующего пространства форм-фактор smd-компонентов был выбран 0805 (что уж не 0603 тогда?) – это для определения уровня и порога вхождения в проект для сборщика (чтоб и со зрением был порядок и на трезвую голову паял). Только не говорите, что для экономии количества израсходованного припоя … Вобщем 1206 было бы куда как более удобным для рукопашной сборки «для души» а не «для затраха», как оно сейчас с 0805.
• Гребенки от пинов портов ввода-вывода были бы очень нелишними, да и не мешали бы при их невостребованности – и опять-таки при таком количестве пространства.
• После стабилизатора по линии питания предполагается ставить проволочную перемычку? Жесть какая-то! С учетом того что плата двух стороння и на обратной стороне вполне есть себе место для дорожки! Но данный косяк можно не только изящно разрешить, но и во благо обратить – поставить («на всякий пожарный») самовосстанавливающийся предохранитель (на 1 ампер – напр. RF1000).

Нюансы мной собранного экземпляра

Т.к. в процессе сборки не было полной уверенности в будущей работоспособности, хотя и надежда на успешный результат была – собирал просто аккуратно, излишне не усердствовал, т.к. с другой стороны практического толку от излишней аккуратности все равно нет (пример тому: предыдущая сборка Денди на белой плате, где действительно старался, а результат – увы …).

Между тем в процессе пайки (на кроватках) опробовал различные виды припоя и флюсов, чтобы гарантированно качественно и без «излишеств» (подтеков припоя) с обратной (лицевой) стороны пропаять слот. Но по причине понимания невозможности предсказуемого и единообразного исключения утечек припоя на противоположную сторону платы при пайке слотового разъема (через дырки существенно превосходящие размер ног слота и ленточную их форму), а также с учетом его тупого и труднообъяснимого конструктива (с обратной от пайки стороны в районе ножек он не прилегает к плате – и это все новодельные слоты «для Денди» сейчас такие):  единственно разумное объяснение такой реализации – недостаточная термостойкость пластика монолитной тушки слота, а такое решение должно позволить исключить локальные его подплавления. В размышлениях и изысканиях была попытка увеличить толщину ножек слота путем их сгибания условно «пополам» в обратную сторону – но результат не понравился: достичь единообразия в длине ножек нереально, толщина возрастает не революционно и стало быть изложенную проблему решить полностью не поможет.

В итоге решение оказалось весьма простым, хотя поначалу выглядело более трудоемким чем оказалось. Толщина зазора между слотом и платой, в которую он установлен в районе ног, почти точно соответствует классической толщине платы – около полутора миллиметров. Нужно всего лишь вырезать из текстолита (любого термостойкого диэлектрика) соответствующий размера кусок и просверлить в нем ровно и четко 60 дырок под ножки – сделать этакую проставку! (см. фотки ниже) В моем случае заготовкой послужила «отработка» после неудачной попытки травления плата, с которой после отбраковки мной медь была стравлена полностью. Сверлить врукопашку два стройных ряда дырок? – а вот через «трафаретку» оказалось вполне реально. Шаблоном-трафареткой послужила макетка (никчемная в моем понимании как таковая) но вполне прочная и годная в качестве шаблона (матрица с металлизированными переходными отверстиями без трассировки и соединений) – легкая полировка боковиной точно подобранного по размеру сверла ей, впрочем, не навредила. Результат более чем превзошел ожидания – надфилем доводим до идеала. В итоге и механическая прочность увеличилась, и монтаж стал простым и незамысловатым: исключен риск и перегрева, и утечки припоя (но для верности все равно паял тугоплавкой классикой 60/40 со встроенным 2% флюсом при температуре 350 цельсия).

Схемотехнически также позволил себе не паять заведомо избыточные компоненты:

• Вторую (резервную) ветвь предусилителя звукового выхода. Это восемь резисторов (R8, R9, R10, R15, R18, R19, R20, R37) и пара кондеров (C7, C9);
• За неимением в наличии второго гнезда для джойстика, а также сомнительной его надобностью для меня в рамках создания данного экземпляра консоли – было решено его не устанавливать никогда и впредь (благодаря чему и появился слоган-название статьи), а вместе с этим не ставить соответствующий ему драйвер (сборку из инверторов) и кучу подтягивающих резисторов на его линиях (которые паять откровенно лениво).
• Порт первый и единственный для подключения исключительно джойстика оснащать подтягивающими резисторами на всех сигнальных линиях (3шт) также бессмысленно! По двум причинам: во-первых это неактуально для выходных линий порта (2шт), а также для входных линий с безусловно-подключенным джойстиком (их наличие может случиться актуальным при ином периферийном оборудовании, что применимо только ко второму порту, и/или корректному распознаванию подключенного оборудования и свободного порта); во-вторых если ставить ттл-логику (серия LS), это мой случай – то логическая «1» там будет держаться весьма уверенно даже на висящем в воздухе выводе (касание пальцем для получения нуля недостаточно, нужен входной ток), да кончено использование кмоп-логики (серия HC) требует подтяжки «висящих в воздухе» входов шине питания (в случае отсутствия встроенной) – но это дважды не мой случай.
• Шунтирующие емкости по питанию уместны на процессорах, памяти, регистре (в конце концов), но не на мелкой логике – фанатизм лесом, выкидываем. Также место снизу платы возле регистра U4 для дикой емкости (судя по шелкографии: 470мкФ) – явно от лукавого, не трогаем (толку в ней ноль, проверено из любопытства).
• Подстрочный конденсатор в генератор также можно не искать – бессмысленная затея.
• Светодиод – на любителя, осталось выбрать цвет или не заморачиваться …

Однако добавил:

• Вместо перемычки после стабилизатора – самовосстанавливающийся предохранитель, мастхэв.
• Под кварц импровизированную кроватку из цанговой панельки (для замены кварца без пайки).
• Стойки-ножки – «по вкусу», для удобства, чтобы не приходилось эксплуатировать на мягкой диэлектрической подложке.

Вобщем если не отвлекаться на концептуальные косяки в проекте платы, растущие в т.ч. с самых ее корней (это я в том числе о некорректно спроектированном микшировании звуковых выходов с APU и картриджа - самый досадный косяк) - то вцелом, в качестве комментария к фотке выше, могу добавить что в настоящий момент приставка Красный Эгоист вполне успешно функционирует и дает неплохой результат. На нее установлены: Фамикомовский комплект CPU\PPU (в то время как на фотке засветился редкий процессор-клон без суффикса «P», но преимуществ перед RP2A03E у него нет), ттл-логика серии LS (все микрухи), американская память Alliance снятая с древней матери 486-машины где служила кешем, феншуйный операционник OPA2134 и оригинальный стабилизатор  напряжения L7805CV производства ST, транзисторы С2785.

PS. Сейчас лот с продажей подобной платы, вроде вот тут (но это не точно и не в качестве рекламы).

Как-то так ;-)

MiGeRA (май 2024)