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无线电电子与电气工程百科全书 SONY PLAYSTATION - 适配单元维修。 无线电电子电气工程百科全书
索尼 PlayStation 视频游戏机在全世界都很受欢迎。 我们在俄罗斯和其他独联体国家最常打交道的芯片通常都有适配块（卖家通常称其为“通用芯片”、“解码芯片”或简称为“芯片”）。 它们在向我们出售的国家/地区销售之前都配备了视频控制台。 作者与读者分享了他所解开的这个街区的秘密，以及他修复它的经验。 索尼 PlayStation 需要适配块 [1] 才能与南亚制造的游戏 CD 以及包含俄罗斯化版本的游戏程序的游戏 CD 配合使用。 从事适应工作的公司并不急于放弃给他们带来可观收入的“专有技术”。 但尽管如此，如果适配单元出现故障（这种情况是已知的），那么您可以自行修复。 这些视频游戏机有几代：“单曲”SCPH-1xxx (1995)。 “三人组”SCPH-Zxxx (1996)，“五人组”SCPH-5xxx (1997)。 “七人制”SCPH-7xxx (1998) 和。 最后是“9”SCPH-1999xxx (XNUMX)。 随着型号的增加，其能源、技术、可靠性和经济指标不断提高，同时保持软硬件兼容性。 在图中。 图1、a-e示出了各种视频控制台的适配块的典型图。 不在印刷电路板上的微电路的位置名称用撇号标记。 引人注目的是模块和处理器板之间连接点的独特性以及微电路的各种类型。 1S80G微电路主要采用带有内部ROM的八位单片机PIC12C508/P。 Microchip Technology 的 PIC16C54A-041I/P、Zilog 的 Z86E0208PSC 或其未封装的类似物。 后者安装在板上后，填充一滴化合物。 微控制器的类型和 PlayStation 型号之间没有严格的联系。 例如，在 SCPH-5502 机顶盒中，您可以找到 PIC、Z86 和封装控制器。 某些机顶盒型号的适配块可能不适合其他型号（比较图 1、a、b、e 中的图表）。
按照[2]中描述的方法开始研究适配块。 首先要确定IC801微电路的哪个引脚作为输入，哪个引脚作为输出。 这是事先未知的，因为它是由微控制器内部 ROM 中的程序设置的。 为了确定真相，您应该研究所有信号的波形图，将引线从接触垫上一一拆开。 为了使测量正确（如果输出为漏极开路），焊接引脚应通过 100 kOhm 电阻器连接到电源。 另一种标准技术是检查按下游戏控制台的“RESET”按钮的响应。 不响应复位的信号很可能是输出信号，反之亦然 结果发现，该装置的电路如图1所示。 3,98、a. n 具有 4,23 个时钟输入（1 或 4.433 MHz）和 1 个输出。 在按照图 501 的框图中。 如图1所示，2 MHz的时钟频率由石英谐振器ZQ1设定。 PCLK 输出为 RGB-PAL 编码器 IC80 提供时钟。 该装置，其原理图如图所示。 1. d，包含两个独立通道：第一个 - 具有输入 A 和输出 B。第二个 - 仅具有输出 Q2。 该通道没有外部输入。 其操作由02CXNUMXT微控制器的内部时钟RC发生器同步。 在装置中，如图所示。 XNUMX.b. QXNUMX 信号的生成也由内部 RC 振荡器同步。 END 输入来自位于 CD-ROM 驱动器中的机械开关。 在其影响下，适配块每次都会重新生成信号XNUMX。 当驱动器托架到达激光盘信息轨道的开头时。 为了确定 PlayStation 感知来自适配单元的信号的时刻，我们将在加载和执行游戏程序时暂时断开其输出 Q1 和 02 与处理器板的连接。 事实证明，在游戏过程中不需要适应块！ 仅在按下“RESET”按钮后的前 10...12 秒内需要。 在此期间，PlayStation 操作系统会两次检查光盘的“品牌”：第一次是在徽标出现在电视屏幕上之前（黑色背景上“眼镜蛇”形式的风格化 PS 标志），第二次是时间消失并继续加载游戏程序。 如果此时没有 Q2 信号，视频机顶盒就会冻结，并且电视屏幕上会出现与尝试使用 IBM PC 上的磁盘时相同的消息：“请插入 PlayStation CD-ROM”。 每次打开和关闭 CD 检修门后都会执行类似的检查。 这样做很可能是为了消除从“品牌”光盘开始游戏并从“非品牌”光盘继续游戏的情况。 让我们开始在设备的通道 A - B 的适配块信号中搜索逻辑模式，其示意图如图 1 所示。 1. e. 使用双波束示波器，很容易验证B是信号A的反相副本，逻辑XNUMX对应于输出的高阻状态。 该通道的等效电路是开漏（集电极）反相器。 逻辑信号电平Q1。 根据图1中的图表在设备中提供。 0,1.a. 按“POWER”按钮施加电源电压后，c、d 立即设置为高电平，并保持该状态 1.2...801 秒，具体取决于 IC1 微控制器的程序版本。 其余时间，Q01信号处于低逻辑电平，不响应按下“RESET”按钮。 在输出 1 处，您有时可以在主脉冲之前或之后观察到两个或三个更短（持续时间为数十微秒）的高电平脉冲，但它们不会影响视频控制台的操作。 信号调理器件 Q1 可以被认为是一个备用多谐振荡器，当施加电源电压时，它生成单个脉冲。 当然，在实际设备中没有多谐振荡器。 信号 QXNUMX 由软件生成，计算所需的时钟脉冲数。 在许多情况下，“PlayStation”在没有此信号的情况下也能正常工作。 最令人困惑的情况是信号 Q2。 它无一例外地由所有适配块生成。 显然，它包含允许从磁盘加载程序的代码。 需要解决的任务是明确低电平（逻辑0）和高电平（逻辑1）的交替规律。 传统示波器在这里没有帮助，因为它的扫描几乎不可能与由大量可变持续时间脉冲组成的信号同步。 但从波形图中可以判断，所有PlayStation机型的高低电平脉冲持续时间都接近4ms，或者是该值的倍数。 使用具有大存储容量的存储示波器（Hewlett Packard 的 C9-27、C9-28 或 HP54C45D）可以进行更详细的分析。 但遗憾的是，普通无线电爱好者无法使用此类设备以及长脉冲序列的复杂逻辑分析仪。 “打开”微控制器的 ROM 来分析其程序几乎是不可能的。 就像图片一样。 Z86和ZXNUMX都内置了程序代码保护系统。 相信它。 制造商忘记对保护位进行编程是天真的。 通常，安装在适配单元中的微电路的所有“额外”引脚都会被切断，并且其外壳上的铭文也会被擦除。 对于无封装微控制器来说，任务更加困难，因为在化合物填充下，除了本身之外，还可能存在额外的硬逻辑单元。 幸运的是，对生成的脉冲序列进行逐步分析的方法成功地发挥了作用。 微控制器PIC和Z86在结构上是静态的。 这意味着它们的时钟频率可以降低到任何可接受的值，甚至可以使用按钮手动计时。 通过计算微控制器输出信号逻辑电平变化之间的此类脉冲数量，您可以获得绝对准确的图像。 知道了微控制器F的实际时钟频率，就可以很容易地使用公式t[mc]=N/F[kHz]将脉冲数N转换为相应间隔的持续时间。 如果微控制器通过内部 RC 时钟发生器运行，则该方法不适合，如图 1 所示电路的设备中那样。 XNUMX、b. 然而，考虑到不同PlayStation型号的兼容性，其他选项的分析结果有望扩展到这些型号。 该方法简单性的“代价”是增加了进行测量的时间。 例如，使用图 10 所示的电路来分析微控制器操作的前 1 秒。 44.c. 需要超过 1 万个时钟脉冲。 如果您以 2 ... 86 Hz 的频率手动执行此操作，则该过程将需要大约一年的时间。 您可以通过将日常工作委托给计算机来加快速度。 从 RA-DIO-XNUMXRK 和 ZX-SPECTRUM 到 IBM PC，任何一台都可以。 它只需具有两个具有 TTL 信号电平的单比特端口（输入和输出）即可。 在图中。 图 2 显示了如何将 PIC 微控制器连接到任何 SPECTRUM 兼容计算机上的盒式录音机 I/O 端口。 虽然在视频机顶盒中，此类微控制器通常采用 3,5 V 电压供电，但它们可以在 5 V 电压下正常工作，因此不需要额外的电源。所示连接点参考中所述的计算机。 [3]。 在其他情况下，您需要找到通过隔离电容器连接到插座触点的数字微电路的输入，以连接录音机和类似的输出。
分析程序用 BASIC 编写，如表所示。 1. 它在端口 3FEH 的位 D0 中生成时钟脉冲，并检查同一端口的位 D6 的状态（这些是标准 ZX-SPECTRUM 地址和磁带录音机端口的位）。 为了加快工作速度，时间关键的子程序是用 Z80 微处理器的汇编语言编写的。 它们的代码写在 DATA 语句中并加载到计算机的 RAM 中，从单元 30000（第 30 行）开始。 访问汇编例程是使用第 110 行和第 120 行的 RANDOMIZE USR 语句完成的。
启动程序后，您必须输入以千赫兹为单位的时钟频率以及微控制器操作分析间隔的持续时间（通常为 10...15 秒）。 分析过程将需要 18...25 分钟。 生成的时钟脉冲的频率约为 40 kHz，如果 ZX-SPECTRUM 是涡轮增压的，则频率约为 60 kHz。 当分析的信号移动到另一个级别时，屏幕边框的颜色会发生变化。 低电平对应于黑色，高电平对应于白色。 同时，程序显示测量到的信号电平保持不变的时间间隔的持续时间。 屏幕上的数据分为四列，奇数列中的数字代表低区间，偶数列中的数字代表高区间。 为了便于分析，它们四舍五入到百分之一毫秒（第 140 行）。 如果将所有 PRINT 语句替换为 LPRINT，则打印机将打印结果。 如果分析的信号在大约 8 分钟内没有变化，程序会发出蜂鸣声，显示警告消息并停止工作（第 160 行）。 表中图2显示了在100 MHz时钟频率下测量SCPH-2视频机顶盒适配单元的Q5502信号的前4,433个间隔的持续时间的结果。 第一个是短的低电平脉冲，显然与微控制器的初始化相关。 接下来的长高电平脉冲与打开电源后的“PlayStation”初始设置信号一致。
在一些测试的适配块中，这种脉冲根本不存在或者其水平很低。 接下来，循环地重复三个码脉冲序列(CP)。 由暂停分隔 - 持续约 80 ms 的低逻辑电平间隔。 很容易看出，所有间隔大约都是 4 ms 的倍数，这证实了使用示波器进行的测量结果。 取4ms为2，记为T。 我们得到Q3信号的时序图如图XNUMX所示。 XNUMX.
所有三个 CP 的前 36 个小节都是相同的，只有小节 37-41 不同，并且在小节 42 中，在 CP 之间的暂停之前，始终存在一个逻辑 1。 工作假设 - 每个 CP 都充当某个 PlayStation 模型，所研究的块会同时生成三个“密钥”。 理论上，32个时钟周期内可以有37个CP，逻辑级别不同，从第41个到第XNUMX个。 接下来说说KP。 我们将仅介绍位于这些时钟周期中的代码的可变部分。 为了进一步研究，需要一个可编程脉冲序列发生器。 在图中。 图 4 显示了 KR1830BE31 (KR1830BE51) 微型计算机上的此类发生器的框图。 其操作程序（表3）被输入ROM DD3 K573RF5（K573RF2）中。 根据标准方案包含 DD2 地址锁存寄存器。 开关 SA1-SA5 设置变速箱可变部分的逻辑电平。 例如，通过将开关 SA1 和 SA3 设置为闭合 (0)。 其余 - 到打开 (1) 位置，我们得到一个代码为 11010 的变速箱。
该设备由 +5 V“PlayStation”电源供电。 它消耗的电流约为 70 mA。 如果发电机安装了 KR1816BE31 (KR1816BE51) 微电路。 最好使用外部电源，因为电流消耗将增加到 150...200 mA。 来自端口 P1.4-P1.7（DD5 芯片的引脚 8-1）四位中任意一位的输出的信号代替接口块的信号 Q2 提供给 SC17xx 芯片的引脚 4309 或引脚游戏机上的CXD42Q芯片的2938位。 为了避免意外，适配块的所有其他端子（Q2 除外）必须保持在原位。 首先，我们使用开关 SA1-SA5 设置变速箱选项之一。 我们将光盘安装到视频控制台中，然后按“重置”按钮启动它。 如果至少一个游戏程序从至少一个“非专有”磁盘正常加载，则代码选择正确。 如果 CP 选择不正确，电视屏幕上会出现一条消息，警告无法进行进一步的工作。 您可以在不关闭电源的情况下更改开关 SA1-SA5 的位置。 他们的状态每秒大约轮询四次。 通过实验，可以确定每个 PlayStation 型号都有一个 CP（我们称之为关键 CP），在使用时，“非品牌”光盘启动。 例如，对于 SCPH-1001，其代码为 10110。对于 SCPH-5502，其代码为 7502。 SCPH-9002。 SCPH-01110 - 5501。以及 SCPH-11110 - XNUMX。可能还有其他选项。 另一个有用的观察是，关键 CP 不仅可以相互跟随，还可以与其他 CP 交替，例如包含不同 PlayStation 型号的“密钥”。 显然，视频机顶盒的操作系统会扫描所有接收到的CP。 错误的“钥匙”并不能阻止这项工作。 搜索持续 10...12 秒。 仍有待确定 CP 的时间参数可以在什么限制范围内变化。 为此，您必须更改地址 0058H 处的生成器程序字节的值，直到游戏停止正常进入。 实验证明，可接受的T周期持续时间在3.8...4.2 ms以内。 例如，根据表格以绝对精度再现时间间隔。 2 没有必要。 接下来，我们以编程方式调整检查点之间的暂停持续时间，保持剩余间隔不变。 事实证明，在不影响游戏程序输入的情况下，它可以持续16到65T，在某些视频游戏机中甚至可以达到1000T。 现在很清楚为什么有些适配块生成的 CP 暂停不是 20，而是 22 或 23T。 有时，自适应单元生成的信号的参数乍一看并不适合新构建的理论。 如果我们排除普通程序员错误的情况，应该认识到使用了保护关键控制点的方法，旨在为那些试图找出信号形成规律 Q2 的人制造最大的困难。 例如，其中一个所研究的块生成了一个信号，其中前 14 个 CP 与关键 CP 仅在主题上有所不同。 他们缺少 40 行程，总长度是 41，而不是 42T。 所有这些都是假的，只有每十五个CP完全对应于关键代码01110。而且这种情况并不是孤立的。 通常一个关键控制点被三到八个错误控制点掩盖。 那些懒得检查所有选项的人就会陷入这样的“陷阱”。 另外，当屏幕上出现大量几乎一模一样的假CP时，用示波器很难检测到关键CP。 违反信号的严格周期性也会造成一定的困难。 通常 T 间隔被故意改变得混乱。 试图准确地重现这种混乱（事实证明，绝对没有必要）给程序员带来了最大的困难。 尽管如此，这种情况非常罕见，但存在完全不受保护的适应块。 它们的信号是严格周期性的，所有生成的CP都是关键信号。 了解了关键CP形成的规律，您可以基于任何知名的微控制器制作自制的适配单元，包括Microchip Technology的PIC 12С5хх、PIC 16Схх、Zilog的Z86xxx。 AT89C51xx 来自 Atmel，SX18xx 来自 Scenix。 它们都是微功耗、相对便宜、体积小、并且有内置ROM。 最主要的是微电路本身、编程器、参考文献和调试程序都可用。 不幸的是，并不是每个人都能成功地将所有这些组件组合在一起。 使用KR1830系列普通微机也可以解决该问题。 公里1830。 功耗低，软件与Intel著名的MSC-51系列兼容。 用于实验的脉冲序列发生器实际上是KR1830BE31微机的现成适配单元。 除了信号 Q2 之外，它还生成 Q1（这在表 3 给出的程序中提供）。 后者从 P1 端口（DD1 芯片的 4-1 引脚）的低 4 位中的任意一位中去掉，如图 1 所示。 5 虚线。 提前了解关键控制点。 开关 SAXNUMX - SAXNUMX 可以用跳线代替。
通过使用具有紫外线擦除功能的内置 ROM（KM1830BE751 或 KM1830BE7S3）的微型计算机，大大简化了该模块。 在图中。 图 5 显示了此类设备的示意图。 不同 PlayStation 型号的信号名称和连接点与图 1 所示一致。 XNUMX.
表中的代码被写入DD1芯片的程序存储器中。 4.
时序图如图所示3，在输出 Q2 处再现。晶体管 VT2 上的开关模拟通道 A-B（见图 1，e）。 晶体管 VT1 上的类似开关可保护视频控制台处理器板上接收信号 Q2 的芯片免受高电压影响。 通常，该微电路设计用于3,5V电源，因此微计算机DD1输出处的逻辑5（+1V）电平可能是危险的。 如果不是这种情况（例如，4309V 和 3.5V 都可以提供给 SC5xx 微电路的输入），则信号 Q1 和 Q2' 会直接从 DD1 微电路的端口 P1 的引脚上移除，如图 5 所示。 000 条虚线。 只需要将DD1芯片程序存储器0FH单元中的代码00FFH替换为XNUMXH即可。 其反转生成的信号。 图 6 显示了另一个版本的自制适配块的示意图。 XNUMX.
它与之前的不同之处在于使用了便宜得多的微型计算机KM1816BE48。 他的程序如表所示。 5.
上面关于 KM1830BE751 芯片上的块的所有内容（包括替换单元 000FH 中的代码）在这种情况下也适用。 如果将来自视频机顶盒的RES信号施加到DD4的引脚4，则可以省略电容器C1。 这种替代的缺点是增加了能源消耗。 幸运的是，实际上电流消耗远小于参考书上给出的极限值。 KM1816BE48 微电路实际上消耗大约 60 mA 的电流。 因此，该设备可以通过内部“PlayStation”电源供电，而不必担心过载。 上述所有块中的石英谐振器ZQ1的频率可以在宽范围内改变。 在这种情况下，需要选择单元格 0058Н（表 3）或 0030Н（表 4 和表 5）中的常量值，以便 T 周期的持续时间为 4 ms。 例如，如果谐振器频率为 4,433 MHz。 表中地址 41Н 处的代码 0058Н。 3 应替换为 48H。 表中的常数相同。 4 位于 0030Н。 表中5 常量的地址与表中相同。 4.但其含义不同。 在这里，您应该写 39Н，而不是 ЗЗН。 生成的 CP 中时间间隔的交替规律由表中的数字指定。 4 和 5 相同：代码为 10110 的选项位于单元格 0037Н-0054Н 中。 代码 11110 - 0055Н-0070Н，代码 01110 - 0071Н-008ЭН。 如果输出信号电平不改变的时间间隔的持续时间为T，则由数字0AN（十进制10）指定。 其他持续时间的间隔 - 数量按比例增加。 例如。 0С8Н（十进制200）对应于20T的间隔。 如有必要，可以更改生成的代码，但循环必须以 UN 编号结束，如表的单元格 008FH 中所示。 4和5。 根据图5所示组装的适配块的印刷电路板。 分别如图6和图7所示。 8和XNUMX。
该板设计为使用 OMLT-0.125 电阻器和 KM-5、KM-6 电容器。 K10-17、石英谐振器RK-169。 PlayStation 内部有相当大的空间可以放置适配块。 因此，在制造过程中，应特别注意减小器件的厚度。 连接到处理器板的电线长度并不是特别重要，可以达到 300...400 毫米。 如果隔直电容器C3和电阻器R3、R4不会导致单元操作中的故障，则可以省掉它。 允许使用压电陶瓷谐振器代替石英谐振器，例如 Herbert C. Jauch（德国）的 HCJ-4.00MKC，其内部有两个容量为 33 pF 的电容器。 如果您使用 PlayStation 中提供的任何频率为 1...1 MHz 的 TTL 电平时钟信号，则可以完全消除谐振器 ZQ2 和电容器 C3、C5。 它通过 200...510 欧姆的去耦电阻提供给 KM19BE1830 微电路的引脚 751 或 KM3BE1816 芯片的引脚 48。 后者与建议 [4] 不一致，根据建议，应向引脚 2 和 3 提供反相时钟信号。 然而，实际上，即使单相时钟信号电压降至 3,5V，微电路也能工作。 还有一点值得关注。 一些第一批发布的“PlayStation”游戏机，例如“American”SCPH-1001。 仅适用于 NTSC 光盘。 适配单元生成的任何代码都无法使这样的机顶盒与PAL系统盘一起工作。 显然，问题在于该系统的硬件无法处理视频信号。 文学
作者：S.Ryumik，乌克兰切尔尼戈夫
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