domingo, 6 de junio de 2021

Atari 2600 Jr: Clon Kingsway

La consola Atari 2600 tuvo mucho éxito y se vendieron gran número de unidades de sus diferentes modelos. Al tener tanto éxito surgieron muchos clones fabricados por múltiples empresas. Yo tengo un clon del modelo 2600 Jr. fabricado por KingsWay. La consola incluye en varios chips de memoria ROM 191 de los juegos clásicos desarrollados para Atari 2600.

Al igual que el original, en la parte superior solo tiene cuatro interruptores, los interruptores de dificultad han sido movidos a la parte de atrás. En el lado izquierdo se encuentra el interruptor de encendido y debajo de este un indicador luminoso de encendido/apagado. El modelo 2600 Jr. tenía a la derecha del interruptor de encendido otro interruptor para que la imagen enviada al televisor fuera en color o blanco/negro. El modo en blanco y negro permitía que se viera mejor la imagen en televisores en blanco y negro. Como los juegos podían acceder al estado de los interruptores algunos utilizaban este interruptor para alguna de sus funciones.

Este clon en lugar de un interruptor tiene un pulsador en el que se indica que sirve para "seleccionar color o juego". La consola no permite mostrar la imagen en blanco y negro, por lo que "seleccionar color" solo puede servir para los juegos que utilicen el estado del interruptor color o blanco/negro.

Cuando se enciende la consola se ejecuta un programa para seleccionar un juego de los 191 incluidos indicando su número. Moviendo el joystick a la derecha o izquierda se selecciona el dígito a modificar, moviéndolo hacía arriba y hacia abajo se aumenta o disminuye el dígito y pulsando el botón del joystick se ejecuta el juego. La función "seleccionar juego" del pulsador junto al interruptor de encendido sirve para terminar el juego que se esté ejecutando y volver al programa de selección de juego.

En el lado derecho hay dos pulsadores. "Player Select" para seleccionar el número de jugadores en juegos que lo permitan y "Reset" para iniciar o reiniciar el juego. Debajo del botón "Reset" se indica que la consola tiene 192 juegos incluidos pero en realidad son 191 juegos más el programa de selección de juegos. En el centro está la ranura para cartuchos de juegos como en el resto de consolas Atari 2600.



En la parte de atrás se encuentran los dos puertos de joystick DE-9 con norma Atari y los interruptores de dificultad para dos jugadores. La consola venía con dos joysticks con dos botones a cada lado pero no los conservo. He tenido que comprar una réplica del joystick CX40 de la consola original.


En el lado izquierdo de la parte trasera se puede ver el conector RCA hembra para conectar la consola a un televisor usando un cable con un conector RCA macho en un extremo y un conector Belling Lee macho en el otro para el televisor. A la derecha está el conector Jack hembra para conectar el adaptador de corriente de 9 V sin regular.


Por la parte de abajo tiene varias rejillas de ventilación y seis tornillos que sujetan la parte superior e inferior de la carcasa y es necesario quitar para abrir la consola.

Hay que tener mucho cuidado al abrir la consola porque el pulsador de selección de juego está unido a la placa base mediante dos cables soldados. Lo mejor es levantar la parte de abajo de la carcasa y a continuación dar la vuelta a la placa base con cuidado de no tirar de los cables.


El interruptor de encendido/apagado mueve un interruptor soldado a la placa y los dos pulsadores de la derecha tienen unas piezas de plástico con tres puntas que presionan unos contactos situados en la placa base. Arriba a la derecha de la placa está el led rojo que da luz al indicador de encendido/apagado.



Una vez girada la placa base podremos ver todos sus componentes, muy similares a los de la consola original pero con algunas diferencias.

La consola dispone de los tres circuitos integrados básicos de las consolas Atari 2600. Tiene un procesador 6507 pero no se si es original o un clon ya que no tiene ninguna inscripción del fabricante. También cuenta con un chip RIOT 6532 (RAM Input/Output Timer) sin inscripciones de fabricante. El chip TIA (Television Interface Adapter) es un KSC131-6526P. A la izquierda del chip RIOT se encuentra el resonador de 3,546894 MHz utilizado por el chip TIA para su frecuencia de funcionamiento. El chip TIA también divide esa frecuencia entre tres para crear la frecuencia de 1,182298 MHz usada por el procesador. Arriba del chip RIOT se puede ver la ranura de cartuchos.



Junto al chip TIA hay tres chips de memoria ROM para almacenar los juegos incluidos. Los dos de arriba son chips 23C512 de 64 KiB y el de abajo a la derecha es un chip 23C040 de 512 KiB, en total 640 KiB. El procesador tiene un bus de datos de 8 bits y un bus de direcciones de solo 13 bits, lo que le permite acceder a 213 = 8192 direcciones de 8 bits = 8 KiB. Además, según el diseño de la consola Atari 2600, solo se utilizan 12 bits para los cartuchos, permitiendo juegos de hasta 4 KiB (212 = 4096 bytes = 4 KiB).

Los chips de memoria ROM tienen mucha más capacidad de los 4 KiB a los que puede acceder directamente la consola. Los de 64 KiB tienen un bus de direcciones de 16 bits y el de 512 KiB de 19 bits, 4 y 7 bits más de lo que permite la consola. Además los tres chips se conectan al bus de datos del procesador, por lo que es necesario un sistema de control que active solo uno de ellos a la vez y le comunique los 4 o 7 bits adicionales de la dirección. Este sistema de control está conectado al bus de datos del procesador y lo forman cinco chips con puertas lógicas situados arriba a la derecha de la placa. Cuatro de estos chips son de la serie 7400.


Para hacer accesibles los juegos al procesador se utiliza un sistema de "bank switching". Los juegos originalmente se distribuían en cartuchos de 2 o 4 KiB, por lo que se divide la memoria ROM en espacios de 2 o 4 KiB. Cada espacio es ocupado por uno de los 191 juegos y el programa de selección según su tamaño. Para realizar cálculos contaremos el programa de selección como un juego mas, sumando 192 juegos.

La memoria ROM solo permitiría 160 juegos de 4 KiB (640 / 4 = 160), asi que algunos juegos deben ser de 2 KiB. Dando por hecho que se utiliza todo el espacio de la memoria podemos calcular que 64 juegos son de 2 KiB y 128 de 4 KiB. Si no se ocupa toda la memoria, por cada juego de 4 KiB se puede almacenar un juego de 2 KiB y dejar los otros 2 KiB libres manteniendo el mismo número de juegos.

x + y = 192
2x + 4y = 640

-------------------------

y = 192 - x
2x + 4 (192 - x) = 640
2x + 768 - 4x = 640
2x - 4x = 640 - 768
-2x = -128
2x = 128
x = 128 / 2
x = 64
y = 192 - 64
y = 128

-------------------------

x = 64
y = 128

Cuando arranca la consola se ejecuta el programa de selección de juego. Al seleccionarse un juego el programa utiliza el sistema de control de la memoria ROM para activar el chip en el que se encuentra el juego y seleccionar la dirección donde comienzan los 2 o 4 KiB del espacio del juego. De esta forma el juego ya se encuentra en el espacio de memoria del procesador y puede ser ejecutado normalmente como si estuviera en un cartucho. Apretando el pulsador "Game Select" de la consola se termina el juego y se vuelve a ejecutar el programa de selección de juego.

Arriba a la izquierda de la placa se encuentra el circuito que toma las señales de luminancia, crominancia y sincronismo del chip TIA para crear la señal de vídeo compuesto. A diferencia de la consola original no se utiliza un chip Hex Buffer 4050. Este circuito también se encarga de modular la señal de audio. Ajustando el inductor de color azul se puede modificar la frecuencia de la señal de audio si hay problemas para escucharla en el televisor.

Más abajo se encuentra el circuito modulador de televisión que introduce la señal de vídeo compuesto en un canal de televisión. Al igual que con el audio, ajustando el inductor (componente con forma de cubo) se puede modificar la frecuencia del canal si hay problemas de sintonización en el televisor. A la derecha se encuentra el resonador de 4,433619 MHz para la frecuencia de la subportadora de crominancia del sistema PAL.

Abajo de la placa se encuentran los conectores e interruptores de la parte de atrás de la consola. En el lado izquierdo podemos ver el conector RCA por donde sale el canal de televisión, el conector para el joystick de la derecha y el interruptor de dificultad para el jugador de ese joystick. A la derecha del interruptor se encuentra el potenciómetro que permite regular el color de la imagen.


Abajo a la derecha de la placa está el conector para el joystick de la izquierda, su interruptor de dificultad y el conector Jack hembra para conectar el adaptador de corriente.

En el borde derecho de la placa se puede ver un disipador de calor al que está atornillado el regulador de voltaje 7805 que toma los 9 V sin regular del adaptador de corriente y los convierte en 5 V regulados para alimentar los componentes de la consola.

En general la consola es muy similar al original, la mayor diferencia es la memoria ROM y su sistema de control. En la siguiente foto se muestra la placa con indicaciones de los componentes más importantes.

Para profundizar más en la estructura de las consolas Atari 2600 se puede leer el artículo que escribí sobre la Atari 2600 modelo Woody Light Sixer.

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