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F4-FMPAC construcción paso a paso

A continuación explicamos los pasos para la construcción del módulo F4/FMPAC diseñada por el grupo RSBC. Para más detalles descriptivos de esta placa consultad la presentación.

Esta ampliación de sonido, que fue vendida inicialmente en formato cartucho, se acabó convirtiendo en un estándar (más como msxmusic que como FMPAC) y finalmente fue integrado en algunos msx2+ y en la gama TurboR.

Esta versión del circuito diseñada por el grupo RSBC, es una placa tipo sombrero para insertar en el zócalo del Z80 y añadir así esta funcionalidad a un MSX.
Además incorpora el registro F4 por lo que debe de estar pensado para ordenadores de la generación MSX2.
El F4 es un registro, algo así como una memoria de un byte, que tienen los MSX2+ o TurboR y no así las generaciones anteriores.

Placa F4/FMPAC cara superior
Placa F4/FMPAC cara inferior

Como podemos observar en esta placa combina componentes en SMD y THROUGH HOLE y también de distinguen tanto en la cara frontal como la cara opuesta unas zonas delimitadas donde la instalación de sus componentes es opcional.

Entre los componentes opcionales de la cara superior está la EEPROM (IC10) la cual dota de una ROM preparada con el driver de la placa FMPAC y entre los de la cara inferior está el circuito que forma el registro F4.

PASO 1 Adquisición de los componentes necesarios:

1- Circuito integrado Z80: Para este montaje es necesario reemplazar la CPU Z80 de su zócalo original y ubicarlo en su nueva posición en la cara superior como más adelante detallaremos.

2- Circuito integrado LM4558:

3- Circuito integrado OPLL YM2413:

4- Circuitos integrados SMD 74LS02, 74LS04, 74LS30 x2, 74LS74, 74LS125 OPCIONAL :

Estos circuitos integrados conforman el registro F4. Las pruebas realizadas con esta circuitería opcional, nos han permitido apreciar que al hacer un reset omite la presentación del logo MSX con lo cual el arranque es mucho más rapido.

5- Resistencias SMD tipo 0805: 68, 100 x2, 1K x3, 2.2K x4, 4.7K, 22K x4, 170k

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6- Condensadores SMD tipo 0805: 22pF x2, 1nF x2, 100nF x 4

7- Condensador tantalio: 1uF 25v x2 tipo A, 2.2uF 25v x 2 tipo A, 4.7uF 16v x 2 tipo B, 10uF 16v tipo B

8- Regulador de tensión lineal: 7805L

Regulador LM78L05 5V/100mA Encapsulado TO-92 - UNIT Electronics

9- Diodo SMD 1N4148 (T4)

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10- EPROM 27C512 OPCIONAL: Para aquellos que no tengan una ROM cocinada con la extensión MSX-MISC BASIC, será necesaria su instalación. El proyecto OMEGA ya dispone de una ROM especifica con el driver incluido, con lo cual no hará falta su instalación.

Pamięć EPROM 27C512 PLCC32 (SMD) Atmel 90ns :: ELIPTOR Sklep on-line
EPROM 27c512 necesaria si la ROM del MSX no tiene el driver del chip de sonido.
ROM OMEGA con el driver del chip de sonido incluído.

11 Zócalos 40 pins, 18 pins, 8pin. Zócalo opcional PLCC-32SMD para la EPROM27c512.

Zocalo 8 PIN C.I. (torneado) > zocalos > componentes electronicos > zocalo  torneado
Zócalo 8 pins
Zócalo para integrados 18 PIN de precisión. - Retroamplis
Zócalo 18 pins
Zocalo Pin Torneado 40 Pines - Cetronic
Zócalo 40 pins
PLCC-32 tipo SMD para la EPROM27c512. OPCIONAL

12- PINhead: JP1, JP2, JP3, JP4

Tira de 40 pines macho recto (colores) » IBEROBOTICS

12- Tira de pines con doble cabeza. CN1 DIP40 MB CONN DIL40 DIL40

F4/FMPAC-bom-msxmakers
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Referencia Valor  Encapsulado  Cantidad
C1 2.2uF25v TipoA 1
C2 2.2uF25v TipoA 1
C3 22pF 0805 1
C4 22pF 0805 1
C5 47uF 16v TipoB 1
C6 47uF 16v TipoB 1
C7 1uF 25v TipoA 1
C8 100nF 0805 1
C9 10uF 16V TipoB 1
C10 100nF 0805 1
C11 100nF 0805 1
C12 1uF 25v TipoA 1
C13 100nF 0805 1
C14 1nF 0805 1
C16 1nF 0805 1
CN1 DIP40 MB CONN DIL40 DIL40
D1 1N4148 DIODE-MINIMELF MINIMELF diode 1
IC1 YM2413 DIL18 DIL18 ic-package 1
IC2 74LS30D SMD 1
IC3 74LS04D SMD 1
IC4 LM4558N DIP 1
IC5 Z80CPU DIP 1
IC6 74LS30D SMD 1
IC7 74LS02D SMD 1
IC8 74LS74D SMD 1
IC9 74LS125D SMD 1
IC10 27C512AL PLCC-32 1
JP1 PWR pinhead 1
JP2 OE/CE pinhead 1
JP3 OUT pinhead 1
JP4 ROMSEL pinhead 1
R1 22k 0805 1
R2 22k 0805 1
R3 170k 0805 1
R4 1k 0805 1
R5 2.2k 0805 1
R6 2.2k 0805 1
R7 2.2k 0805 1
R8 2.2k 0805 1
R9 22k 0805 1
R10 22k 0805 1
R11 68 R 0805 1
R12 100 R 0805 1
R13 100 R 0805 1
R14 1k 0805 1
R15 4.7k 0805 1
R17 10k 0805 1
R18 1k 0805 1
SJ1 SJ2W SJ_2 jumper 1
SJ2 SJ2W SJ_2 jumper 1
SJ3 SJ SJ jumper 1
VREG1 7805L TO92 linear 1

PASO 2 Montaje de la placa.

Para el montaje de la placa al contener componentes SMD y THROUGH HOLE, empezaremos como siempre del perfil más bajo al más alto. En este caso empezaremos por los componentes más bajos y concretamente los SMD porque para ubicarlos en la placa será necesario ayudarnos de unas pinzas y lo último que queremos que es componentes más grandes nos entorpezcan o choquen con las propias pinzas.

Como todos los montajes se recomienda medir cada componente pasivo ya que no es la primera vez que tropezamos con un componente defectuoso.

Soldaremos todas las resistencias y condensadores de la placa frontal tal y como se observa en la imagen. El valor de la resistencia R4 en la serigrafía es un tanto alto, hemos decidido cambiarlo por 1Kohm para que el volumen del audio de salida quede ajustado.

Procederemos a soldar las resistencias y los condensadores de la cara inferior

A continuación procederemos a soldar los circuitos integrados SMD. Si observáis en la imagen hay unos integrados con unas resistencias y condensadores delimitados por una linea blanca como componentes OPCIONALES, que dotan al MSX del registro F4. Este registro está incluido en los MSX2+ comerciales y su función, es omitir la animación del logo MSX al realizar un reset en el ordenador y así arranque más rápido. Se desconoce que tenga otra utilidad.

Para soldar estos componentes hay que localizar el PIN1 y eso se consigue observando la orientación de la muesca serigrafiada en la placa tal y como se observa la imagen de arriba.

Entre los chips de tipo SMD, hay algunos en los que el PIN1 no esta marcado con un circulo o punto y tampoco tienen una muesca. Si tenéis IC como los que se observan en la imagen de arriba, podéis observar que el componente no es totalmente simétrico. El circuito integrado presenta un chaflán o inclinación en un lateral (tal como el datasheet del componente especifica) que partiendo de esa inclinación, el pin superior izquierda es el PIN1.

A continuación procederemos a soldar las tiras de pines de doble cabeza, que estarán ubicada en la ubicación CN1, al lado justo de donde irá el z80. Para proceder a soldar estas tiras de pines hay que observar que tiene unos pines gruesos y otros delgados. Soldaremos los gruesos a la placa F4/FMPAC y los delgados quedarán mirando hacia abajo. Para ello nos podemos ayudar de una protoboard o un zócalo libre.

En último lugar ya podemos soldar los demás zócalos, el que va donde se ubicará el Z80 (el que tenía la placa base), el chip Yamaha YM2413, el chip LM4558 y como opcional el zócalo PLCC32 para la ROM 27c512 si fuera necesario para el driver el chip de sonido. Por último soldar el regulador de tensión lineal 78L05.

Para soldar JP1, JP2, JP3, JP4 también se pueden utilizar unas tiras de pin normales.

Aquí podemos ver el acabado final de la placa

PASO 3 Instalación de la placa en el OMEGA

La placa F4/FMPAC es lo que denominamos una placa sombrero porque va encima de una placa principal y no como cartucho, añadiendo al sistema alguna mejora. En este caso dotamos al ordenador de un mejor sonido e incluimos el registro F4.

Para ello retiraremos la CPU Z80 dejando el zócalo visible. Insertaremos otro zócalo vacío entre la placa base y la placa FMPAC ya que en otro caso los chips de ambas placas chocarían impidiendo la instalación.

A continuación tendremos que alimentar la placa F4/FMPAC a 12/-12v utilizando para ello el PCB adaptador de la minifuente del OMEGA, que está preparada para esta función.

Seguidamente tendremos que conectar los PIN2 y PIN4 de U48 en la placa base del OMEGA (el amplificador operacional MCP6281) a los pins AMP y GND de la FMPAC (el pin 2 con AMP y el 4 con GND), por lo que prepararemos una conexión con este punto.

Para finalizar insertaremos la placa F4/FMPAC en el zócalo Z80 y conectaremos los dos cables, el de la mini-fuente y la salida de audio hacia U48.

La ROMBIOS MSX2+ usada más habitualmente para el OMEGA ya incorpora soporte para este subsistema, de hecho incorpora 2 ROMS montadas, la primera con configuración regional japonesa y sin soporte FMPAC y la segunda con la configuración regional europea y que SÍ soporta FMPAC.

Por tanto basta con seleccionar la segunda ROM (mediante JP1) y probar un videojuego que soporte este dispositivo.

Si el sonido es como siempre, la extensión MSX-BASIC MUSIC no fue detectada y por tanto habrá que revisar que ROMBIOS tenemos instalada y que posición de JP1 está activa.

Si la extensión es detectada pero el circuito no funciona como debiera, la música del juego enmudecerá y tan solo escucharemos los efectos de sonido.

PASO 4 Instalación del módulo en otros MSX

Estos son los pasos necesarios para que esta placa funcione en un MSX cualquiera, uno en el que no hayamos podido ampliar el contenido de la memoria ROM del sistema.

Para que este PCB funcione en cualquier MSX deberemos identificar varios elementos del circuito de nuestro ordenador.

Antes de nada, deberemos contar con una CPU montada sobre zócalos o bien que nosotros mismos podamos desoldar este y añadir dicho zócalo.

Deberemos contar con un mínimo de espacio encima de la ubicación actual del Z80, como mínimo para que la placa quepa.

Y por último deberemos tener de donde obtener algunas señales que normalmente están asignadas a un slot o sub-slot.

Estas señales son /SLTSL y /CS1 principalmente, luego también se podrían tomar de una ranura o de la fuente las líneas +12v y -12v, la línea GND también se debería tomar de aquí (al menos si no se suelda SJ3) y por último también hay que utilizar SNDIN de la misma ranura si no se quiere buscar un punto de conexión en los integrados de la placa base. Por tanto habría que considerar todo lo siguiente:

  • Obtener /SLTSL de algun lugar y conectarlo al pin CE de JP2. Esto se puede obtener de una ranura disponible, una que no se vaya a utilizar para conectar un cartucho o que sólo se utilice para un interfaz I/O; un interfaz que no utilice acceso por direcciones de memoria.
  • Obtener la señal /CS1 perteneciente a la misma ranura/slot y conectarla al pin OE de JP2. Aunque en el caso de que el chip de ROM escogida sea 27c512 la señal a conectar será /RD, que es mucho menos problemática.
  • Obtener +12v, GND y -12v de cualquier slot o de la fuente del sistema para poder conectarlo a JP1
  • Conectar la salida, 2 pines solamente del conector JP3. Para ello obtener cual es el circuito mezclador de audio en la placa base (opamp) y añadir la señal de los pines GND+AMP (JP3) en ese punto, o bien, conectar los pines SLT+GND del mismo JP3 a los pines SNDIN y GND de una ranura de cartucho (que naturalmente tampoco se podrá usar para sonido).
  • El conector JP4 es un jumper que se conectará o no en función de si elegís el programa ROM que usualmente está integrado en los MSX o si elegís el programa que usualmente viene con los cartuchos de FMPAC.
  • Por último será necesario que configuréis los jumper de la placa según el modelo de memoria ROM escogida. Deberéis soldar un hilo en SJ1 y SJ2. Si el chip ROM escogido es 27C128 o 27C256 deberéis soldar ambos jumpers en la posición 1-2. Si el chip es 27C512 deberéis soldar ambos en la posición 2-3 y conectar OE con RD.

Esta placa fue diseñada por el grupo RSBC pensando en los MSX2 de Yamaha (como el YIS503, el CX5M2 o el CX7) que al parecer tienen una ranura frontal (3.1) que no se utiliza tanto de donde obtener algunas de estas señales.

Para mayor información sobre como conectar esta placa a otros MSX os recomiendo que repaséis la documentación original del proyecto en: https://github.com/RBSC/F4-FMPAC/tree/master/Doc

Redactado por Capsule5000 y J. Solís

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