Atari 2600: Cartucho F8, F6 e a EPROM PLD

Logo após os primeiros testes com meu multicart do atari descobri que havia alguns jogos que ocupavam 8kB e 16kB de memória. Aparentemente esses jogos não poderiam rodar no videogame pois o máximo que o processador (6507) consegue acessar é 4kB. Seria necessário um circuito de bankswitch para controlar os bancos de memória.

Pois bem, entre os jogos de 8KB e 16KB estão os melhores já lançados para Atari como Hero, Dukes of Hazzard e Smurfs. Precisava encontrar uma solução para testar esses jogos. Procurei um pouco (em 2003) e encontrei aquele que hoje é considerado o melhor documento sobre cartuchos de Atari 2600, o Sizes.txt do Kevin Horton. Nesse documento estão listados quase todos os cartuchos lançados e protótipos com seus respectivos sistemas de Bankswitch e mais outros dados. No inicio do texto existe uma descrição de cada sistema e algumas dicas de implementação.

Com essas informações consegui projetar um novo cartucho de testes, desta vez com capacidade não só para jogos normais de 2kB e 4kB mas também para 8KB e 16kB (F8 e F6 respectivamente). Isso já cobre quase 75% dos jogos existentes para o console.

Antes de falar do meu cartucho vamos dar uma relembrada do funcionamento dos dois principais sistemas de bankswitch:

Sistema F8: Neste caso a memória do cartucho é dividida em dois bancos de 4kB cada. Um circuito extra no cartucho monitora os endereços e caso ocorra um acesso ao ponto 1FF8 ou 1FF9 ocorre uma troca do banco de memória. O mapeamento fica:
1FF8 -> Banco 0
1FF9 -> Banco 1

Sistema F6: Parecido com o sistema acima, mas com dois pontos extras em 1FF6 e1FF7. Assim a memória é dividida em 4 bancos de 4kB:
1FF6 – Banco 0
1FF7 – Banco 1
1FF8 – Banco 2
1FF9 – Banco 4

Então, existem várias formas de se fazer essa brincadeira. A mais comum é usando portas lógicas (74LS) e Flip-Flops como esses F6 e F8. Já vi uma implementação F8 num cartucho Zaxxon da Dactar muito parecido com esse F8. Também usava 3 CI´s (um 74LS30 para armadilha de endereços, um inversor 74LS04 e um flip-flop 74LS74). Aparentemente era um cartucho bem antigo, pois nunca mais vi outro igual.

Depois alguém aqui no Brasil descobriu uma forma mais barata de fazer isso com apenas dois CI´s 74LS10. Eu tirei o esquema desse circuito, mas não sei onde coloquei. No momento não tenho nenhum cartucho destes e não posso fornecer mais detalhes. Essa foi a implementação mais comum do F8, muito usada pela Dactar, Atarimania e outros fabricantes. Nunca vi um cartucho F6 nacional, apenas importado e com chip´s bolha na placa.

Voltando a meu cartucho... Não queria implementar um circuito com mais de 2 CI´s por isso pensei que a melhor solução seria uma PLD pequena. Já existiam placas dessas à venda lá fora. Pensei até em comprar uma, mas iria perder a diversão de projetar e montar a minha versão.

Como eu não consegui uma PLD pequena e um gravador tive que tentar uma abordagem mais estranha criando a minha própria PLD. Ou melhor, uma implementação baseada na teoria das PLD´s.

Assim nasceu a EPROM PLD. Uma EPROM comum programada para se comportar como um circuito de bankswitch F8 ou F6. Através de realimentação de endereços consegui emular os Flip-Flops necessários para chavear os bancos.

Seguem os esquemas para F8 e F6:

Baseado no circuito clássico para F8 e no mapeamento de memória do Atari calculei os dados necessários para cada endereço da memória, que ficou assim:

Para F8 (27C128):
0000 a 0FFF = 02
1000 a 1FFF = 00 -> 1FF8 = 00 1FF9 = 01
2000 a 2FFF = 03
3000 a 3FFF = 01 -> 3FF8 = 00 3FF9 = 01

Para F6 (27C256):
0000 a 0FFF = 04
1000 a 1FFF = 00 -> 1FF6= 00 1FF7 = 01 1FF8 = 02 1FF9 = 03
2000 a 2FFF = 05
3000 a 3FFF = 01 -> 3FF6= 00 3FF7 = 01 3FF8 = 02 3FF9 = 03
4000 a 4FFF = 06
5000 a 5FFF = 02 -> 5FF6= 00 5FF7 = 01 5FF8 = 02 5FF9 = 03
6000 a 6FFF = 07
7000 a 7FFF = 03 -> 5FF6= 00 5FF7 = 01 5FF8 = 02 5FF9 = 03

Pelo mapa vemos que abaixo dos endereços 0FFF o sistema do videogame não acessa o cartucho então não é necessário monitorar a troca de bancos. Nos hot sposts a memória coloca em sua saída 0 ou 1 de acordo com o banco e o mantém assim. Este efeito é conseguido ligando a saída ao endereço MSB da própria memória chaveadora, emulando um Flip-flop.

No caso do circuito F6 duas das saídas são usadas para chaveamento de bancos. Pelo esquema dá pra ver que a memória dobrou. Cada Flip-Flop emulado necessita do dobro de memória. Aproveitei e coloquei a famosa inversão do endereço A12 que no Atari é usado como Chip Select do cartucho.

O único problema dessa maluquice é a escolha das memórias. Os tempos de acesso influenciam muito no funcionamento. Com duas memórias EPROM de 150ns o circuito não funcionou de jeito nenhum. Os melhores resultados eu consegui com uma Flash de BIOS recuperada de uma placa mãe velha (90ns) e uma EPROM de 100ns. Os jogos de 16kB são os mais sensíveis. Alguns não funcionaram e outros funcionaram parcialmente.

Em 2005 apresentei esse conceito em minha antiga página e recebi comentários de pessoas que testaram com memórias mais rápidas e não houve problemas. Posso afirmar então que a EPROM PLD funciona.

A última vez que liguei esse cartucho foi em 2005/2006. Abandonei o projeto por falta de memórias mais rápidas. Qualquer hora vou ver se consigo umas de 70ns ou mesmo de 50ns que hoje são comuns em modens ADSL e DVD players para guardar o firmware.

Nota:
Percebi que muitos chegaram até o blog procurando pelo esquema do Atari. Ele pode ser encontrado no site AtariAge nas versões PAL e NTSC. Vale lembrar que o console fabricado no Brasil pela Polyvox é o NTSC com uma placa de Transcoder NTSC para PAL-M.

Atualização 16/03/2015: Fiz um programinha pra gerar os arquivos .bin das memórias e subi para o GitHub.

O assustador processo de remarcação de chips na China

Assustadora essa reportagem da BusinessWeek sobre a remarcação de CI´s (chips) usados. Os caras retiram os CI´s de placas antigas (usando um processo muito primitivo) e remarcam como novos. E o pior é que remarcam alguns como componentes militares.

Em certa parte do vídeo dá pra ver várias CPLD´s da Altera e Xilinx. Melhor ficar de olho nos fornecedores Chineses daqui pra frente...

Atualizado em 27/03/2013 - O video sumiu... Mas achei um parecido no Youtube:

Projetos da Fetin 2008

E lá fui eu para mais uma feira em Santa Rita do Sapucaí (MG). Desta vez fui a Fetin 2008 no Inatel. Tirei umas fotos de alguns projetos e coloco aqui aqueles que mais me chamaram a atenção.

Alarme para carros via Celular: Um alarme que quando disparado liga pro dono do carro. Usa um celular Siemens normal controlado por comandos AT. Este projeto levou o primeiro lugar no nível 1. O Mário faz parte da equipe e eu ajudei um pouquinho dando umas dicas pra transformar um kit de gravador de microcontrolador HC908 da Freescale para ICD (In Circuit Debugger).

Hm... Este aqui eu não lembro o que era. Tirei as fotos por ter gostado da idéia da caixa. Muito original usar o gaveteiro plástico para colocar os circuitos e o topo como painel para o display e teclado.

Já este é uma apresentação de controle de movimentos usando um controle de Wii. O software de demonstração é o do Johnny Chung Lee. Se no vídeo do Johnny Lee o efeito já é legal ao vivo fica melhor ainda.
Agora o melhor da feira (IMHO) foi o coçador de cachorros. Um motor com redução ligado a um eixo com uma escova. O aparelho liga quando o cachorro encosta na escova.

Segue o vídeo que eles fizeram:

E por falar em fonte de bancada...

Já falei em outro post que estava construindo uma fonte de bancada. O motivo é que sempre que tenho um projeto pra fazer esbarro no problema da alimentação. Normalmente uso fontes de outros aparelhos ou a fonte do meu PC. Para tensões fixas não há problemas pois dá pra usar uma fonte tijolinho de algum equipamento.

Essa semana estava trabalhando num projeto aqui em casa que precisou de uma fonte de 12V. Como minha fonte de bancada ainda não está pronta (falta começar, hehe) usei uma fontezinha chaveada de 12V x 2A. Como ela não possui chave liga/desliga e o plug de saída era meio diferente do normal resolvi montar uma solução simples para as conexões.

A gambiarra foi feita com um pedaço de régua escolar e dois plugs bananas fêmeas. Até que eu faça a minha fonte definitiva essa aí deve segurar a barra.

XXVIII Projete – Fontes de Bancada

Estas fontes de bancada foram usadas por alguns alunos para alimentar seus projetos na Projete desse ano. O curioso é que estas fontes foram feitas em 1990-91 e começaram a ser usadas pelos alunos em 1992, justamente o ano em que entrei na ETE. Lembro bem delas e gostei de ver algumas ainda funcionando 17 anos depois.

Quem as construiu foi o padre Furusawa (ou padre Furu) que na época era professor de eletrotécnica. A idéia era fazer fontes para uso dos alunos em seus projetos. Felizmente elas cumprem este papel até hoje.

Pelas fotos da pra notar que elas são feitas com muitos componentes reutilizados de outros equipamentos. O painel é feito com antigos painéis de kits didáticos de eletrônica. A marcação dos circuitos antigos ainda é visível na parte de trás das fontes. Os componentes diferem bastante de fonte pra fonte principalmente no painel. Os voltímetros de ponteiro e os knobs de ajustes variam muito de forma.

Originalmente elas possuíam o esquema colado na parte de trás. Só encontrei uma fonte com o esquema e dei sorte da foto ter ficado muito boa. O esquema é este:

Os componentes são meio superdimensionados (notadamente os diodos de retificação) o que deve explicar a longevidade dos aparelhos. Elas possuem uma única saída que pode ser selecionada de aproximadamente 2 a 5,5V e 8 a 20V. A especificação de corrente eu não lembro.

As fontes possuem a marcação “Forest” feita com marcador permanente (eu acho) e um número de identificação. O maior numero que encontrei foi o da Forest 31. Assim mais de 30 destas fontes foram produzidas. Nas fotos vemos as Forests 07, 19, 27, 31 e 30. Haviam outras na feira, mas só fotografei estas.

XXVIII Projete – Cachorro Robô

E mais uma coisa legal que vi na Projete desse ano. Este cachorro robô foi feito por um funcionário da escola para apresentação na Bienal.

O cachorro é controlado por dois motores nas rodas dianteiras. Acionando os dois ele vai pra frente ou pra trás e acionando apenas um ele vira pra esquerda ou direita. E isso é feito por meio de um controle remoto via rádio.

O corpo é feito de uma lata de tinta e a cabeça de papelão. E por falar em cabeça, essa é a grande sacada do robô. Nada de movimentos controlados, ela é segura ao corpo por uma mola. Conforme o cachorro se movimenta ela balança. E tem também os olhos de LED´s que piscam. O efeito disso tudo junto é bem legal.

Não consegui fotos do controle (esqueci de tirar) e fico devendo os detalhes dos circuitos também. Mesmo assim consegui fazer um vídeo do bichinho em movimento. Vejam:

Agora só falta mais um post sobre a Projete 2008, aguardem...

XXVIII Projete – ROV (Remotely Operated Vehicle)

Continuando minha série de posts sobre a Projete desse ano temos um dos projetos feitos pelos alunos da escola. Trata-se de um mini-submarino controlado remotamente. Como se pode ver nas fotos os alunos usaram canos de PVC e 5 bombas d´água. Na frente do veiculo há uma câmera de vídeo e duas lanternas.

Cada bomba, a câmera e as lanternas possuem cabos independentes. Não é um sistema muito prático, mas funciona. Em robôs comerciais deste tipo é usado um sistema de controle interno e os comandos, sinal de vídeo e alimentação são passados por um único cabo. Alguns sistemas usam baterias internas dispensando o uso do cabo de alimentação externo e os dados são passados por fibra óptica.

O robô é controlado por um joystick (os puristas diriam “gamepad”) e o monitoramento do vídeo é feito numa TV comum.

Não tive tempo para conseguir mais detalhes sobre o projeto. Deveria ter perguntado o nome dos alunos da equipe pra colocar aqui. Fico devendo mais informações.

Só faltam mais dois posts sobre a Projete desse ano. Aguardem...

Mais equipamentos antigos...

Mais algumas fotos da XXVIII Projete da ETE FMC. Desta vez são alguns equipamentos antigos de radioamador que estavam no local de cadastro de ex-alunos. As fotos com qualidade um pouco melhor podem ser vistas no meu album do Picasa.

Um transmissor Delta 310:

Um receptor Delta 308:

Um transmissor valvulado enorme (Esqueci de olhar o painel):

Um handbook de 1961:

E dentro do handbook um QSL:

Uma panorâmica dos equipamentos:

Fotos do JRC Radar Indicator de 1956

Estive essa semana na XXVIII Projete na Escola Técnica de Eletrônica Francisco Moreira da Costa em Santa Rita do Sapucaí, MG. No corredor principal junto a um dos banners que contavam a história da escola havia o seguinte equipamento:

Trata-se de um JRC Radar Indicator fabricado em Agosto de 1956 conforme a placa de identificação abaixo. A foto não ficou muito boa mas por sorte anotei a data.

Seguem mais algumas fotos e o banner com a história. Não consegui fotos da antena do radar pois ela fica num local de dificil acesso.

O aparelho visto de frente e detalhes dos controles:

Por dentro do visor:

Vista traseira:

O Banner e a história do radar:

"O Radar foi doado à ETE FMC no primeiro ano de funcionamento da escola, pela Marinha Brasileira. Naquela ocasião, a ETE recebeu diversos militares que vinham para estudar eletrônica em Santa Rita do Sapucaí e a doação do equipamento foi um gesto simbólico de agradecimento à instituição. Hoje, o radar que ainda funciona perfeitamente, é considerado um marco histórico daquele momento vivido pela escola e um símbolo da amizade que uniu as duas instituições. "

A antena mostrada na foto é a original do aparelho.

As fotos com uma qualidade um pouco melhor podem ser vistas no meu álbum do Picasa.

Nos próximos posts colocarei mais algumas coisas interessantes que vi durante a feira.