Журнал Радио 1 номер 2002 год. МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА

Журнал Радио 1 номер 2002 год. МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА "DREAMCAST" -32/128-РАЗРЯДНАЯ ВИДЕОПРИСТАВКА С. РЮМИК, г. Чернигов, Украина Продолжение, Начало см. в "Радио". 2001, ╧12

На рис. 5 приведена часть схемы блока А2 — узлы, формирующие сигналы, пропорциональные положениям центрального рычага по оси влево-вправо" (датчики Холла HED1, HED2, ОУ IC3.1) и левого "курка" — торцевой кнопки L (датчик HED5, ОУ IC4.1).

Интегральные датчики Холла в корпусах SOT-343 установлены на печатной плате со стороны, противоположной другим компонентам. Магнитные шайбы диаметром 6 и толщиной 2 мм запрессованы в основания подвижных частей рычагов управления и перемещаются вместе с ними. Электрические сигналы, вырабатываемые датчиками, пропорциональны напряженности магнитного поля. Преимущество такого решения — долговечность, надежность и стабильность параметров. Основными недостатками до недавних пор считались высокая стоимость датчиков и ограниченное число фирм, способных освоить их производство.

Сущность эффекта, открытого еще в 1879 г. американским физиком Холлом, — возникновение разности потенциалов между гранями полупроводниковой пластины при протекании через нее тока в параллельном этим граням направлении и воздействии перпендикулярного току магнитного поля. Разность потенциалов прямо пропорциональна силе тока и квадрату магнитной индукции. Типичные параметры интегральных датчиков Холла: напряжение питания — 2,5... 5 или 4,5... 18 В, ток потребления — 8...20 мА, минимальная регистрируемая магнитная индукция — 2... 10 мТл.

Если магниты удалены от датчиков HED1, HED2, HED5, между выводами 2 и 4 последних имеется небольшое постоянное напряжение (2...6 мВ). С приближением магнитов оно увеличивается до 30...35 мВ. ОУ IC3.1, IC4.1 усиливают сигналы соответственно в 45 и 75 раз. Напряжение на выводе 7 IC4.1 изменяется от 1,2... 1,3 В ("курок" не нажат) до З...3,2 В ("курок" нажат). Датчики HED1 и HED2 подключены ко входам ОУ IC3.1 противофазно, поэтому его выходное напряжение уменьшается с приближением магнита к одному из датчиков и увеличивается — к другому: 1,4 В (рычаг в крайнем левом положении), 2,7 В (в нейтральном), 3,9 В (в крайнем правом). С выходов ОУ сигналы поступают для дальнейшей обработки в контроллер IC1.

Линии DATA1 и DATA2, по которым идет обмен данными между джойстиком и системным блоком DC, содержат идентичные цепи R32C4, R33C5 и ферритовые фильтры FB1, FB2. Информационные сигналы — повторяющиеся с периодом 20 мс пачки импульсов отрицательной полярности амплитудой 3,3 В. Допускается "горячее" соединение — джойстик можно подключать к работающей приставке или отключать от нее, не опасаясь последствий .

Разъемы CN2 и CN3 (в каждом из них по семь штырей и семь гнезд) предназначены для запоминающих устройств, позволяющих сохранять промежуточные результаты игр. Вместо одного из них с джойстиком можно соединить специальный микрофон или вибрирующую пластину JUMP PACK, создающую тактильную обратную связь. В Японии подобную пластину называют "Puru Puru Pack", в Европе — "Vibration Pack".

Известны две разновидности запоминающих устройств: Memory Card и Visual Memory Unit (VMU). Первая — дешевле, напоминает аналогичную карту от "PlayStation" и в разных вариантах имеет до восьми банков памяти емкостью по 1 Мбит. Иногда предусмотрена кнопка переключения банков с семиэлементным индикатором, показывающим номер задействованного.

VMU иногда называют VMS (Visual Memory System) или просто — Visual Memory. В базовом варианте это устройство содержит восьмиразрядный контроллер с FLASH-памятью емкостью 1 Мбит, жидкокристаллический индикатор 48x32 элемента, два элемента питания, звуковую "пищалку", крестовину с кнопками управления. Отсоединенный от джойстика VMU продолжает "жить своей жизнью". В некоторых случаях можно доиграть отложенную позицию прямо на его жидкокристаллическом экране. Кроме того, имеется автономная, не требующая соединения с DC игра "Tamagotchi" с участием любимого персонажа японских детей — Годзиллы. Некоторые другие игры, например, VMS Football, загружают из Интернета. VMU можно соединять друг с другом, подключать к популярным в Японии игровым автоматам серии Naomi.

Размеры DC-джойстика — 140x150x67 мм, вес — 265 г.

Кроме джойстиков на датчиках Холла, встречаются подделки с быстро изнашивающимися переменными резисторами. Вместо такого джойстика лучше приобрести переходное устройство, позволяющее подключить к DC не только более надежный джойстик от Sony PlayStation, но и IBM-клавиатуру, а также DC-карту памяти.

МОДЕМ

Возможность работы в Интернете была до появления DC весомым преимуществом персонального компьютера перед ИВП. Благодаря модему, DC имеет доступ on-line в Интернет, способна входить в контакт с игроками в любой точке планеты, работать с электронной почтой.

DC-модем малогабаритен (110x45x30 мм) и удачно вписывается в дизайн системного блока видеоприставки, соединяясь с ним через 50-контактный разъем. Упрощенная схема модема приведена на рис. 6. В рекламных буклетах гарантируется скорость работы 56 кбит/с, но это не совсем так.

Максимальная скорость приема и передачи данных зависит от типа установленного в модеме специализированного сигнального процессора U2 фирмы Conexant (корпус TQFP-144). Выпускаются четыре модификации таких микросхем: RP336LD, RP336LD/SR работающие по протоколу V.34 со скоростью 300...33600 бит/с с модуляцией ТСМ (Trellis-Coded Modulation), и RP56LD, RP56LD/SP, работающие на передачу по протоколу V.34 (скорость до 33,6 Кбит/с), а на прием — по протоколу V90/K56Flex со скоростью до 56 Кбит/с с модуляцией PCM (Pulse-Coded Modulation).

Остальные параметры идентичны: напряжение питания — 3,3 В для ядра и 5 В для периферии, мощность потребления — 260 мВт, уровень сигналов передачи — - 4...-19 дБм, уровень сигналов приема — -9...-43 дБм, полный дуплекс, адаптивный выбор скорости, два внутренних буфера FIFO (приема и передачи) по 144 байта каждый.

Тип установленной в конкретный экземпляр модема микросхемы можно определить, только заглянув внутрь корпуса. Конструкция позволяет открыть его с помощью одной отвертки еще при покупке. Оказывается, модемы с относительно дешевыми микросхемами, рассчитанными на скорость 33,6 кбит/с, встречаются гораздо чаще, чем с работающими со скоростью до 56 кбит/с. Однако не следует считать это недостатком. На реальных аналоговых телефонных линиях при скоростях выше 24 кбит/с редко удается достичь устойчивого соединения.

Тактовая частота модема стабилизирована кварцевым резонатором Х1. Резонатор работает на третьей механической гармонике (56,448 МГц). Для предотвращения возбуждения резонатора на первой гармонике служит настроенный на частоту 18,8 МГц контур L2C19.

Микросхема U2 связана со специализированным контроллером U1 SEGA 315-6137 (корпус QFP-64) параллельным интерфейсом, включающим шины адреса, данных и управления. Этот интерфейс логически совместим с шиной микропроцессора 8086 фирмы Intel, но может работать и с процессорами 6502 (MOS Technologies) и 68000 (Motorola).

Согласующие микросхемы U3 и U6 и транзисторы Q1—Q4 образуют узлы, организующие независимые каналы приема и передачи данных по двупро-водной телефонной линии. В их функции также входят набор номера абонента и прием вызывного сигнала АТС.

Оптроны U4, U5 электрически изолируют основные узлы модема от телефонной линии. Параметры оптронов IL388 (фирма Infineon Technologies Corp., США): сопротивление изоляции — 1012 Ом, напряжение изоляции — 2,5 кВ, номинальный ток светодиода — 30 мА, обратное напряжение на фотоприемниках — 15 В, задержка переключения — 350 нс. Наличие в каждом оптроне двух идентичных фотоприемников позволяет за счет обратной связи обеспечить достаточную для передачи аналоговых сигналов линейность, организовать контроль за качеством передаваемого сигнала и эффективную систему АРУ.

"Телефонная" часть модема от розетки CN1 до оптрона U4 питается постоянным напряжением 48 или 60 В, поступающим из линии. Диодный мост DB1 обеспечивает независимость работы устройства от полярности подключения. Для защиты от мощных электромагнитных импульсов, возникающих при ударах молнии, служит металлооксидный варистор RV1. Цепь R97C71 — требуемый стандартами на абонентское окончание эквивалент электромеханического звонка с разделительным конденсатором. При "снятой трубке", когда напряжение в линии ниже напряжения стабилизации стабилитронов ZD1 и ZD2, последние не проводят ток и устраняют шунтирование линии этой цепью. Ферритовые фильтры FL1, FL2 уменьшают уровень высокочастотных помех.

К DC прилагается фирменный загрузочный диск DreamKey с браузером, позволяющим стать клиентом сети SegaNet, насчитывающей по всему миру более миллиона пользователей. В США, например, можно бесплатно получить саму DC, оформив годичный контракт с провайдером с оплатой около 20 долл. в месяц.

Все Интернет-провайдеры из списка на диске DreamKey находятся, как правило, в странах Западной Европы. Будьте осторожны, за соединение с ними приходится платить по международным телефонным тарифам! Идеальный вариант — получить доступ к местному провайдеру. Для этого следует приобрести русифицированный "Интернет Медиа Диск" с браузером "Dream Passport v. 1.5". Он поддерживает импульсный набор номера, характерный для большинства АТС в странах СНГ, обеспечивает просмотр русскоязычных текстов в кодировках WIN и KOI-8. Управлять браузером можно с помощью джойстика, но лучше приобрести Sega-клавиатуру или клавиатуру для IBM-совместимого компьютера с переходным устройством. Телевизор, к которому подключена приставка, для успешной работы в Интернете должен быть обязательно цветным с хорошими фокусировкой и сведением лучей, иначе текст на экране будет трудно прочесть. Если Интернет недоступен, модем от DC лучше вообще отключить, что на 0,5 Вт уменьшит нагрузку на источник питания.

ПЛАТА ПИТАНИЯ

Схема платы питания NPX239E2-1 фирмы Matsushita приведена на рис. 7.


Увеличить

DC потребляет от сети 220...240 В не более 27 Вт, выходные напряжения и токи платы питания: 3,3 В/2...2,5 А, 5 В/О,3..0,6 А, 12 В/0,06...0,6 А. Основу устройства составляет импульсный од-нотактный преобразователь напряжения квазирезонансного типа, обеспечивающий КПД 65...70 % и пульсации выходных напряжений менее 5 мВ в каналах 3,3 и 5 В и 20...40 мВ в канале 12 В. Частота преобразования изменяется от 80... 100 кГц при максимальной нагрузке до 150... 170 кГц без нее. При этом напряжения в цепях 3,3 и 5 В изменяются на 1...2%.

Принцип работы и назначение большинства элементов такие же, как в аналогичной плате приставки "PlayStation" [1]. Отметим особенности.

Выключатель питания SW1 "POWER" установлен в первичной цепи переменного тока, и в отличие от "PlayStation" или "Nintendo-64", выключенная DC не потребляет энергии от сети.

В канале 12 В применен параметрический стабилизатор напряжения на элементах Q301, R301, ZD301, ZD302. Несмотря на сверхбольшой коэффициент передачи тока транзистора 2SD1276 (Q301), стабильность выходного напряжения невысока: на холостом ходу оно достигает 14 В.

В стабилизаторе напряжения 5 В (элементы Q201, Q202, R203—R209, IC201) коллекторная цепь транзистора Q201 питается повышенным напряжением от выпрямителя канала 12 В, что повышает коэффициент стабилизации.

Все три выходных напряжения поступают на выход платы через многообмоточные дроссели L102, L301, которые подавляют помехи, распространяющиеся по цепям питания.

Приводимые ниже параметры основных элементов будут полезны при подборе замен. Диоды Шоттки выходных выпрямителей должны быть рассчитаны на следующие прямой ток и обратное напряжение: D101 —ЗА, 25 В; D201 — 1 А, 35В; D301 — 1 А, 80 В. Диодный мост D001 S1WB60 фирмы Shindengen America Inc. — 1 А, 600 В. Параметры мощных транзисторов фирмы Panasonic приведены в табл. 1. Аналог трехвыводных стабилитронов IC101, IC201 TL431CPK фирмы Texas Instruments — микросхема КР142ЕН19А, отличающаяся конструкцией корпуса. Оптрон РС001 CNC1S101 (прежнее наименование ON3131) фирмы Panasonic: напряжение изоляции — 5 кВ; время переключения — 2...3 мкс; светодиод — 50 мА, 6 В; фототранзистор — 50 мА, 80 В.

КОММУТАЦИОННАЯ ПЛАТА

Это обычная односторонняя печатная плата размерами 120x30 мм. Ее схема показана на рис. 8. Розетка CN3 служит для подключения соединительного шлейфа, идущего к процессорной плате. К экранированным вилкам CN1a, CN1b, CN2a, CN2b подключают джойстики или другие периферийные устройства. Расположение контактов стыкующихся с этими вилками кабельных розеток было показано на рис. 4. Плавкая вставка F1 защищает цепь 5 В от замыканий в джойстиках. Она первой подлежит проверке при неработоспособности последних. Излучение светодиодного индикатора LED1 попадает в отверстие на верхней крышке DC через коле-нообразный пластмассовый световод.

ВТ1 — литиевый аккумулятор ML2020 фирмы Panasonic. Его номинальное напряжение — 3 В, емкость — 45 мА-ч, диаметр — 20 мм. Гарантируется саморазрядка не более 2 % в год, не менее 1000 циклов зарядки/разрядки и срок службы

10 лет. Аккумулятор обеспечивает бесперебойное питание часов реального времени, расположенных на процессорной плате. Там же находится зарядное устройство. Резистор R1 служит защитой ВТ1 от замыканий. При снижении питающего напряжения до 1,5... 1,8 В часы сбиваются, но на общую работоспособность DC это не влияет. Лишь при включении ИВП на экране телевизора автоматически появляется меню установки времени и дата 27.11.1998 — "день рождения" DC. Степень заряженности ВТ1 можно оценить, кратковременно замкнув выводы 1 и 2 розетки CN3. Индикатор LED1 должен ярко вспыхнуть. Заменить ML2020 можно любыми, не обязательно литиевыми аккумуляторами или гальваническими элементами общим напряжением 2,8...3,2 В. Подходят, например, батареи, устанавливаемые на "материнских" платах IBM PC.

К вилке CN4 подключен малогабаритный вентилятор UDQFHAB05F фирмы Matsushita. Он служит для принудительного охлаждения системного блока и установлен на боковой стенке его корпуса. Основные параметры вентилятора: напряжение питания — 5 В, ток потребления — 65 мА, частота вращения — 6500 мин-1, габариты — 30x30x10 мм, уровень шума — 20 дБА на расстоянии 1 м.

Этот вентилятор, подобно применяемым для охлаждения процессоров Pentium-ll, имеет три вывода. По двум из них подают питание. Многие думают, что третий — вход регулировки частоты вращения. На самом деле это выход датчика вращения ротора, формирующего при номинальных оборотах двигателя импульсы частотой 250 Гц. С замедлением вращения соответственно уменьшается и частота импульсов, вплоть до их полного отсутствия при остановке. Сигнал датчика вращения обрабатывается на процессорной плате и спустя 16...18 с после остановки вентилятора работа DC блокируется полностью. Если в процессе эксплуатации вентилятор начал шуметь, его можно заменить, например, на 1204KL-01W-B49 производства фирмы Minebea Co. Ltd (КНР).

КОНТРОЛЛЕР И ПРИВОД GD-ROM

Для DC и других современных ИВП характерны большие объемы игровых программ. Чтобы увеличить информационную емкость лазерных дисков и затруднить нелегальное копирование программ, фирма SEGA совместно с корпорацией Yamaha разработала оригинальную технологию удвоенной плотности записи данных (double density) на лазерный диск. Созданный на базе этой технологии проигрыватель получил название GD-ROM (Gigabyte Disc Read-Only Memory). Он использует диски такого же, как у обычных CD, диаметра, но с уменьшенными шириной дорожек записи и расстоянием между ними. Выбор GD-ROM, а не DVD менеджеры фирмы SEGA объяснили высокой на тот момент стоимостью DVD, неотработанностью их производства и отсутствием общепринятых стандартов.

Информационная емкость GD-ROM — 1,2 Гбайт, из них более 1 Гбайт — с удвоенной, остальные — с одинарной плотностью записи. GD чувствителен к царапинам и дефектам поверхности. Даже неловко оставленный отпечаток пальца может привести к сбою при чтении данных. Рассматривая диск, можно заметить, что дорожка записи начинается на расстоянии 22 мм от центра, как и у обычного CD. Кольцо в пределах радиусов 22...29 мм отведено под запись одинарной плотности. Следующее — 29...31 мм — "необитаемо". В отраженном свете здесь удается разглядеть товарные знаки фирмы Sega. Данные удвоенной плотности находятся в кольце 31...58 мм. Так как загрузочный сектор записан с одинарной плотностью, GD-ROM способен читать обычные CD, в том числе музыкальные. Для просмотра VideoCD и прослушивания музыкальных файлов формата МРЗ требуется предварительно загрузить в ИВП специальный драйвер — соответственно Dream VCD Player и Blaze МРЗ.

Универсальность и дешевизна GD могли бы привести к полному вытеснению обычных CD, но этого не произошло. Одна из причин — закрытость информации о структуре записи. Только в июле 2000 г., через полтора года после выхода DC в свет, группе программистов "Utopia" удалось расшифровать формат GD-ROM и разработать программу Dreamcast BootCD vl.1, позволяющую переводить игры на CD-ROM. Плата за удовольствие — увеличенное вдвое число дисков на игру или "урезанные" версии программ без фоновых саундтреков и вступительных видеороликов.

Немногим ранее был разработан так называемый MOD-чип на основе ПЛИС фирмы Xilinx. Подключив его всего четырьмя проводами к системному блоку, можно пользоваться фирменными GD формата NTSC в приставках стандарта PAL, и наоборот. С появлением русифицированных программ на CD необходимость в MOD-чипе отпала, стандарт изменяют программным путем.

Типовые параметры GD-ROM: время доступа — 200 мс, объем встроенной кэш-памяти — 128 Кбайт, скорость передачи данных — 1,8 Мбайт/с (двенадцатикратная). Конструктивно — это блок габаритами 135x115x45 мм, внутри которого расположена печатная плата контроллера, а снаружи — оптико-механические узлы с оптической головкой и двумя двигателями. При нажатии кнопки "OPEN" открывается доступ к диску и происходит принудительная установка ИВП в исходное состояние. Интересно, что "глубину" исходного состояния можно задавать программно, поэтому для непрерывных многодисковых игр нет надобности в пружине с иглой, подобной применяемой с Video-CD модулем "PlayStation".

Контроллер GD-ROM построен на специализированных микросхемах фирм SEGA и Yamaha, о назначении которых приходится только догадываться. Информация отсутствует даже в Интернете. Предположительно, узлы управления собраны на микросхемах: IC1 — SEGA 313-5635 в корпусе SOP-30; IC4 — SEGA 313-5639 в корпусе QFP-100; IC5 — SEGA 313-5640 в корпусе QFP-100. В декодере звуковых данных работают микросхемы: IC9 — XU917A0 в корпусе QFP-100 и IC12 — YDC122B-M в корпусе SOP-16. С микросхемами IC4, IC5, IC9 соединены кварцевые резонаторы — соответственно Z1 (33,868 МГц),У1 (25,4МГц), Х1 (25 МГц).

Известно функциональное назначение микросхем BA178M05FP (IC10) — трехвыводный стабилизатор напряжения 5 В, 0,5 А с защитой от замыкания выхода и BA5986FM (IC2) — четырехканальный драйвер двигателей, работающий на нагрузку 8 Ом и способный рассеивать мощность до 2,2 Вт при напряжении питания 4,5...13,2 В. По сравнению с аналогичным драйвером BA6392FP в "PlayStation" BA5986FM мощнее и снабжен теплоотводом. В цепи питания IC2 имеется SMD плавкая вставка ССР2Е20 или ICP-S1.0 на ток 1 А. Если двигатели отказываются работать, сначала следует проверить ее исправность.

Схема оптико-механической части GD-ROM показана на рис. 9. Принцип ее работы аналогичен классическому проигрывателю компакт-дисков [1]. Важное отличие — постоянство угловой (CAV — Constant Angular Velocity), а не линейной (CLV — Constant Linear Velocity) скорости перемещения дорожки записи под считывающей головкой. В этом отношении GD-ROM напоминает обычный дисковод с постоянной частотой вращения гибкого магнитного диска.

Ток лазерного излучателя А1 регулируют подстроечным резистором R1. Обычно его движок установлен в положение, соответствующее сопротивлению 700...800 Ом. Отраженный от диска свет воспринимает матрица фототранзисторов А2. Конденсаторы С1 — СЗ — блокировочные. Они установлены вместе с резистором R1 на гибкой печатной плате, которая ленточным кабелем, подключенным к вилке J1, соединена с контроллером GD-ROM.

Механическая часть привода выполнена надежно и продуманно, очевидно, разработчики учли печальный опыт хлипкой механики "PlayStation". Увеличена, например, мощность двигателя М1, вращающего диск. Насадка на его валу — из особо прочной пластмассы с упругими фиксаторами, устраняющими перекосы дисков.

Шаговый двигатель М2 перемещает каретку оптической головки. Если каретка приблизилась к центру диска, контакты выключателя SW1 замыкаются, сигнализируя, что дальнейшее движение должно быть прекращено.

Сопротивление обмоток двигателей: М1 — 17 Ом, М2 — 7,5 Ом; обмоток позиционера оптической головки: YA1 — 5 0m, YA2 — 5,6 0м.

ЛИТЕРАТУРА
1. Рюмик С. "Sony PlayStation" или особенности схемотехники 32-битных видеоприставок. — Радио, 1999, ╧ 4—7.

(Продолжение следует)

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 1 номер 2002 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.