NES Famicloneado.

Hola ¿Como están? Bienvenidos sean de nuevo a este, su blog favorito... n_n. Últimamente le hemos dedicado mucho espacio a los 8 bits de Nintendo, sin embargo eso no es por un capricho de su servidor, la circunstancia actual se ha inclinado un poco en esa dirección.

Recientemente cayó en mis manos un NES... ¡Si, un verdadero y auténtico Nintendo Entertainment System! Esta vez no lidiaremos con circuitería china de alta calidad, ni circuitería china de baja calidad... ¡Sino con verdadera circuitería japonesa de la década de 1980! Bueno, ejem, ejem, creo que me he dejado llevar un poco n_n.

Realmente, es la primera vez que he tenido la oportunidad de examinar un NES a detalle, ya que el único NES que alguna vez entró por la puerta de mi casa fue el de mi primo (que ya he comentado antes) en aquél lejano año de 1992. Lo primero que me sorprendió fue la ligereza del aparato, ya que lo recordaba bastante más pesado.

Compré ese NES, ya que mi amigo MaxClowReed me facilitó un par de cartuchos, Super Mario Bros 2 y Duck Tales. Ambos son verdaderos clásicos. Y si bien la primera intención era emplearlos en un experimento algo destructivo, opté por darles un uso más constructivo.

Aquí se pueden apreciar ambos cartuchos. El cartucho de Duck Tales está algo maltratado; proviene de un lote de chacharas que compré hace unos años y en el cual venía incluido un Fightstick de SEGA Genesis. El cartucho de Super Mario Bros 2 por su parte, está en perfecto estado. Lo mejor de todo es que mi amigo me dio el cartucho raro que no tiene el sello de calidad de Nintendo y decidió conservar para sí mismo la versión estándar con el sello de calidad. El cartucho sin el sello de calidad tiene en su interior una placa inusual, con todos los pines del filo conector, además de que tiene cierto valor de colección. Fue principalmente por ese cartucho que decidí no realizar el experimento destructivo.


Mi amigo puso a funcionar frente a mis ojos, con su NES el cartucho de Super Mario Bros 2, sin embargo el de Duck Tales no respondió. Para poder usar ambos cartuchos tenía dos opciones: comprar un NES o comprar un adaptador que me permitiera emplear los cartuchos de NES en uno de mis Famiclones. Una visita rápida a MercadoLibre reveló era más barato comprar un NES funcionando al 100% que comprar el adaptador (incongruencias de la vida X_x).

Pues ni tardo ni perezoso compré el NES, le conecté el adaptador de corriente de un viejo router y funcionó a la perfección. Mi amigo también me pasó su viejo conector de 72 pines, el cual al parecer ya daba muchos problemas para leer los cartuchos.

En internet existe la creencia popular de que el conector de 72 pines es el punto flaco en el diseño del NES. Este conector es muy similar a los conectores "de filo" que se emplean en la industria para conectar tarjetas de circuito en estándares como ISA, PCI, AGP, JAMMA, etc. Sin embargo tiene la peculiaridad de ser ZIF (Zero Insertion Force), ya que al introducir el cartucho de NES a la consola, la conexión se realiza sólo cuando la bandeja del cartucho se presiona y se fija en su posición. Se trata de un sistema bastante ingenioso, similar al empleado en las rebobinadoras de videocasetes (VHS o Beta)... O sea ¡Tecnologia ochentera en su máxima expresión n_n!

Pues bien, resulta que el conector ZIF es susceptible a ensuciarse, ya que al no existir fricción entre el filo del cartucho y el conector, no existe el efecto abrasivo que limpia los conectores de forma involuntaria. También, el color de los pines da el efecto óptico de óxido, por lo que algunas personas descartan conectores en buen estado, creyendo que se han oxidado.

Lo principal es detectar la causa de la falla del conector, ya que puede deberse a simple suciedad, a pines dislocados o vencidos, a pines rotos, óxido o definitivamente a una fractura.

Pues bien, el conector de 72 pines si es artilugio algo complicado, sin embargo es fácil repararlo si se cuenta con paciencia y mucho, pero mucho tiempo libre. El conector que acompañaba a mi NES funciona a la perfección, pero me dí a la tarea de reacondicionar el conector que era de mi amigo para entrenar y de paso, tener un conector de repuesto.

Pues bien, dada la estructura del conector, es difícil realizar una limpieza profunda. Hace muchos años se vendía el NES Cleaning Kit. Se trataba de un accesorio original de Nintendo que sin lugar a dudas era una compra obligada para todos los propietarios de un NES. Sin embargo era un accesorio muy escaso y nunca llegué a verlo, ni siquiera en los anaqueles de las tiendas.

Debido a que el NES es una consola con muchos años de antigüedad y seguramente con muchos tantos de uso, en la actualidad es difícil encontrar un NES que funcione al 100% a precio competitivo. Algunos de los que funcionan "bien" tienen conectores reacondicionados (en el mejor de los casos) o conectores genéricos (en el peor de los casos). Los conectores OEM (originales de Nintendo) son muy duraderos, ya que usan materiales de excelente calidad y las especificaciones de construcción son muy rígidas. Por otra parte los conectores genéricos tienden a tener terminales fabricadas en un metal muy dúctil, por lo que tienden a vencerse rápidamente.

Pues bien, para reacondicionar el conector de 72 pines que me dio mi amigo procedí a desmontarlo.

Hay que tener mucho cuidado y paciencia al realizar esta labor. Para sacar los pines basta con emplear una herramienta plana y jalar los pines delicadamente. Una vez retirados los pines podemos limpiarlos con alcohol y un paño, cuidando de no doblarlos. Aprovechando que están fuera del conector, podemos aprovechar para inspeccionarlos detenidamente y descubrir si están deteriorados. Yo aproveché para corregir un poco la forma de los pines y garantizar que hagan contacto con los cartuchos.

Al volver a montar el conector y colocarlo en la consola, noté que me había excedido un poco en la corrección de los pines, pues en lugar de quedar un conector ZIF (Zero Insertion Force) quedó un ZIF (Zangief Insertion Force X_x). Los pines quedaron tan apretados, que los cartuchos funcionaban aún sin bajar la bandeja. Con unas pinzas y mucho cuidado ajusté los pines nuevamente y quedó un LIF (Little Insertion Force). Nada mal, ya que los cartuchos pueden sacarse de la consola con muy poco esfuerzo y además los juegos sólo funcionan cuando la bandeja se fija en la posición adecuada.

Ya entrado en estos menesteres decidí deshabilitar el chip de seguridad del NES, llamado 10NES o CIC. Pues bien, alguien se me había adelantado en esa labor pues el chip ya se encontraba deshabilitado.

Por capricho decidí retirar el aparentemente inútil puerto de expansión inferior de la consola. Es una tarea sencilla que al final de cuentas resultó ser de mucha ayuda. En este punto, ya tenía un NES funcional, un par de títulos y ¿Los controles? ¡Bien gracias X_x!

Dado que no tengo controles con el conector de 7 pines que empleaba el NES (recordemos que mi control lo adapté para Famiclones X_x), decidí modificar la consola para que aceptara mis accesorios de famiclón. Y justamente ahí fue donde retirar el puerto de expansión valió la pena, pues pude soldar a ese conector los plugs DB9 necesarios para conectar los controles de Famiclón.

Y ya entrados en este asunto ¿Porqué no colocar un conector de cartuchos de 60 pines? Pues bien, gracias a los diagramas de la página Nesdev pude realizar esas "mejoras" en la consola.

Aquí se pueden apreciar ambas modificaciones. El conector de cartuchos era de mi primer famiclón, que apenas duró medio año antes de sólo mostrar una pantalla verde sólida (con o sin cartucho). Fue un trabajo bastante laborioso, ya que hay que mantener la cuenta de los pines y vigilar las sutiles diferencias entre el conector de 60 pines del famiclón y el conector de 72 pines del NES.

Mi destreza con el Dremel es nefasta, por lo que los orificios para las adaptaciones quedaron horrorosos... Aunque al menos son 100% funcionales n_n.

Y debido a mi falta de destreza decidí colocar el conector de 60 pines en la parte trasera de la consola, ya que así no sería tan evidente el destrozo y además, utilicé cables muy cortos...

Ya con todo montado comencé las pruebas y todo parecía funcionar correctamente, pero al probar los cartuchos de Famiclón el NES sólo mostraba una pantalla gris sólida, similar a cuando no se introduce ningún cartucho... Por lo que después de 22 años surgió el culpable de la falla de mi primer Famiclón ¡El conector de cartuchos dejó de funcionar! Apliqué un poco de tensión en los pines con un destornillador fino y los cartuchos comenzaron a funcionar.

Sin embargo, otra vez me excedí y si no hay un cartucho insertado, los pines de un extremo del conector hacen contacto con su contraparte. Para solventar este inconveniente y el problema de la eventual suciedad (pues el conector se encuentra expuesto), decidí colocar una tarjeta telefónica en el conector. Así los pines no entran en "cortocircuito" y la suciedad no puede acumularse en los pines.

Y pues bien, después de esos ajustes por fin funcionó todo de forma correcta. Si se trata de encender la consola con un cartucho de NES y un cartucho de Famiclón insertados al mismo tiempo, la consola no arranca y sólo muestra una pantalla gris.

Este experimento ha sido muy gratificante, pues además de que ahora cuento con un banco de pruebas completo para algunos experimentos, la calidad sonora y gráfica del NES es superior a la de cualquier Famiclón. El "jail banding" es prácticamente imperceptible, los colores son más nítidos y el sonido es más claro. Son detalles ínfimos, pero que demuestran que lo original siempre es mejor que las imitaciones.

Inclusive surgió un detalle curioso. La música del Super Mario Bros 2 de Famiclón está acelerada y tiene un timbre más agudo que en el cartucho original.

Y bien, ¿Porque no compré un adaptador de cartuchos de Famiclón a NES? Porque uno de los principales responsables del daño en el conector de 72 pines es el grosor excesivo en las placas de circuito de los adaptadores de cartuchos y los juegos sin licencia (como los de Tengen). Dado que el NES ya tiene muchos años (mi consola tiene fecha de manufactura de 1987), no considero prudente someter el conector a más estrés. Además, el conector de 60 pines ya lo tenía y es una de las pocas formas en que se me ocurrió aprovecharlo.

Si desean aplicar estas modificaciones y requieren ayuda, puedo ampliar un poco la información. Las consideraciones que hay que tomar son pocas pero muy importantes, por lo que a continuación listo las que considero indispensables.

• Al retirar el conector de la expansión debemos tener cuidado de extraer muy bien la soldadura, sino podemos fracturar la tarjeta de circuito al intentar jalar el conector. El conector está soldado a ambas caras de la tarjeta de circuito.
• El pin 45 del cartucho del famiclón va al pin 22 del puerto de expansión (Audio Out). Este se mezcla con la entrada del micrófono.
• El pin 46 del cartucho de famiclón va al pin 3 del puerto de expansión (Audio In). Este es el empleado por Akumajo Densetsu.
• Para conectar los controles al puerto de expansión hay que identificar las terminales correctamente, ya que en los diagramas se emplea una nomenclatura bastante técnica. A modo de traducción: Data es D0, Clock es /OE o Read Strobe, Latch es Out 0 (se comparte entre ambos controles).
• El conector de 60 pines es prácticamente un espejo del conector de 72, excepto las terminales destinadas al CIC, al puerto de expansión y las líneas PPU A10 y PPU A11 (en el NES están en numeración intercalada).
• Las soldaduras deben hacerse lo más finas posibles, ya que la tecnología MOS utilizada en el NES induce mucho ruido. Si al soldar quedan gotas grandes, se inducirá interferencia entre soldaduras contiguas. Si eso pasa, a veces los juegos muestran errores gráficos o fallas en el programa.

Pues bien, ahora solo queda divertirse ¡Estamos en contact!

Otra breve actualización (Ésta es la quinta n_n)

Hola ¿Qué tal? ¿Cómo están? Bienvenidos sean de nuevo a este blog, como ya saben amables lectores, uno de los más inconsistentes e irrelevantes de internet.

En esta ocasión sólo traigo una breve actualización de la entrada del Inteltron 7000. En aquella entrada del blog realicé unas pruebas conectando controles "estándar" de famiclón por medio del puerto frontal de expansión DB-15.

En el mercado japones existieron controles con un conector DB-15 compatible con el puerto frontal del Famicom (y por consecuencia de los famiclones). Uno de los más populares fue el control de la marca Hudson (célebre por juegos como Adventure Island, Bloody Roar y el infame Super Mario Bros Special). Ese control era similar a los controles convencionales de Famicom, con el agregado de tener turbo ajustable (2 niveles) para los botones A y B.

El detalle principal que surge al tratar de conectar periféricos al puerto frontal del Famicom es que el conector DB-15 macho es muy profundo, por lo que un conector DB-15 hembra estándar no es capaz de alcanzar los pines y realizar la conexión.

Para mi primera prueba empleé unos arneses temporales para conectar el control de NES a los pines del conector DB-15 del Inteltron 7000. Sin embargo, en términos electrónicos y de fiabilidad, estas conexiones son una pésima alternativa.

En el sitio de Famicom World, varios entusiastas del Family Computer comparten su conocimiento y sus experiencias con la primera consola de Nintendo. Incluye varias guías técnicas de reparación y de modificaciones. En una de las entradas se menciona que el conector DB-15 adecuado se puede obtener de extensiones de controles para NeoGeo. El problema es que encontrar accesorios para NeoGeo es aún más difícil que encontrar accesorios de Famicom. El usuario 133Mhz comparte un diagrama (que tiene un error) y fotos de su adaptador de controles de NES a Famicom que "eléctricamente funciona, pero mecánicamente no"... En pocas palabras, no funciona X_x.

Dado que encontrar el conector DB-15 adecuado es complicado, una buena alternativa es construir nuestro propio conector. Una muy buena guía pueden encontrarla en el blog de old8bits, donde se emplea un conector convencional y otros materiales baratos y de fácil adquisición. En ese blog se emplea el conector para hacer conexiones de audio y video. Sin embargo, el mismo principio se puede aplicar para un adaptador de controles.

En mi caso, opté por hacer un adaptador de un solo control de famiclón. Se puede hacer un adaptador doble sin ningún inconveniente. Sin embargo este adaptador sólo lo hice "para quitarme la espinita", ya que en realidad prefiero jugar con el famiclón de toda la vida. Los propios controles del Inteltron 7000 funcionan, además si llegan a descomponerse son de fácil reparación, pues en su interior tienen circuitos convencionales CD4021 (un registro de corrimiento) y CD4069 (compuertas inversoras).

Utilicé la configuración de pines de la entrada dedicada al Inteltron 7000 y el adaptador funciona a la perfección. Este adaptador para mí es un simple capricho, pero puede ser de suma utilidad para personas dedicadas al coleccionismo de consolas retro, que no pueden darse el lujo de modificar sus consolas. En mi caso, pude optar por colocar el conector DB9 macho en la carcasa del Inteltron 7000, sin embargo no quise quitarle la estética a la parte frontal de la consola.

!Estamos en contact!

Episodio 2: El ataque de los famiclones.

Hola ¿Cómo están?

Espero que estén bien y sean bienvenidos de nueva cuenta a nuestro blog. En esta ocasión, tal y como se ha anticipado en el título, la entrada carecerá de toda creatividad X_x.

En la entrada anterior conté que mi amigo Dash "Shingo" Bandit había comprado un lote de consolas viejas. Pues bien, como era de suponer, algunas de las consolas presentaban fallas (al igual que el Inteltron 7000). Y su servidor, fiel a su costumbre de entrometerse en dificultades ajenas decidió echarle un vistazo a un par de esas consolas.

Aquí tenemos a los pacientes, un par de famiclones Home Video Computer Game, que tienen una forma que recuerda al Famicom, cuentan con conectores frontales para controles y tienen unas de las combinaciones de colores mas extrañas que su servidor ha visto en una consola.

Pues bien, el síntoma que presentaba la consola blanco con dorado (combinación "iglesia" X_x) era que no detectaba ningún comando introducido por los controles. Por otra parte la consola verde con negro (combinación "pantano" X_x) definitivamente no hacía nada (sin video y sin audio). Dado que cada una de las consolas presentaba fallas distintas, mi amigo intentó combinar las partes funcionales de ambas. Sin embargo, la reparación no llegó a concretarse.

Viendo el estado de ambas consolas, mi nada agudo sentido común y el noblesse oblige me indicaron que debería intentar la reparación. El primer paso fue volver a colocar a cada consola sus respectivas piezas y comenzar con las pruebas. Ambas consolas son famiclones basados en NOAC (NES On A Chip). Para alimentar los famiclones debe utilizarse un "eliminador de corriente" que en el centro del conector tenga GND y en la parte externa tenga un voltaje mayor a 7[V] y menor a 25[V]. Hay que ser cuidadosos en este aspecto, ya que por lo general, la configuración en los cables de fuentes de alimentación comerciales es la opuesta, es decir, el voltaje está en la parte central del conector y GND se encuentra en la parte externa (ya que actúa como blindaje).

Para probar los famiclones adapté un viejo cargador de teléfono celular Motorola V200, que en su ficha técnica indica una salida de 4.8[V] a 350[mA] de corriente directa, cuando en realidad entrega 12.8[V] de corriente continua. Hay que tener la precaución de medir las fuentes de alimentación antes de conectarlas a cualquier circuito y no confiarse de los datos impresos en la ficha técnica, ya que en la mayoría de los casos (sobretodo en cargadores de teléfonos celulares) el voltaje de salida indicado no coincide con el real.

Empezando con "iglesia", aparentemente todo estaba en orden, tanto en las placas de circuito como en las conexiones entre ellas. Sin embargo, al probar la continuidad entre los conectores de los controles y las terminales del NOAC resultó que la placa de circuito impreso con los conectores  presentaba fisuras en las pistas. Esa es una falla común en placas de baja calidad, ya que la capa de cobre se desprende de la resina fenólica y con los cambios de temperatura se forman grietas. Las fisuras también pueden aparecer cuando se aplica una fuerza excesiva a la placa de circuito, al punto de doblarla. Lo anterior suele ocurrir cuando se aprietan en exceso los tornillos que fijan la placa de circuito en el aparato.


La solución fue sencilla, soldar cables en la placa de circuito para completar el trazado de las pistas. Las pruebas con ambos controles fueron satisfactorias, así que dimos (la voz dentro de mi cabeza y su servidor) el trabajo por terminado.

Ahora bien, pasamos a "pantano". La falla era evidente, había un problema con la alimentación. Sin embargo, diagnosticar el punto exacto de la falla requiere un poco de conocimiento previo.

En los famiclones de "primera generación" (como el Inteltron 7000 y mi famiclón de toda la vida) se emplea una fuente regulada basada en el circuito integrado 7805 para alimentar a la consola. Ese diseño obedece a dos características principales. Una es que en un principio los famiclones eran precisamente eso, clones del Famicom, por lo que los fabricantes no cambiaban la configuración del circuito, presumiblemente para garantizar la compatibilidad y no perder tiempo en probar diseños u optimizaciones. La segunda es que los famiclones "de primera generación" consumen mucha corriente debido a la cantidad de circuitos integrados que poseen.

Por otra parte, los famiclones basados en NOAC ya no son clones en el aspecto electrónico del Famicom, aunque tratan de serlo en el aspecto funcional. La propia implementación del NOAC es una optimización que reduce los costos y los requerimientos de potencia. La fuente de alimentación de los famiclones NOAC no utiliza un 7805, sino una fuente básica de diodo Zener. El circuito exacto se indica en el siguiente diagrama.

El voltaje de entrada VIN debe ser un voltaje de corriente continua en el rango de 7[V] a 25[V]. El diodo Zener en la base del transistor funciona como una referencia de voltaje, mientras que el transistor funciona como una fuente de corriente que mantiene estable al circuito ante los cambios de demanda en la carga. Los capacitores sirven para reducir las oscilaciones en los voltajes de entrada y de salida de la fuente. Este tipo de fuente regulada es muy conveniente para alimentar circuitos de baja potencia, ya que es muy compacta y económica.

Esta topología de fuente regulada es de mucha utilidad para los estudiantes de electrónica que tienen maestros algo "quisquillosos", que les piden como práctica una fuente regulada de 5[V] o de 12[V] a 5[A]. Debido a que los reguladores fijos de las familias 78XX o 79XX están limitados a 1[A] o 3[A], si se emplea este circuito y se ajustan los componentes a las exigencias de corriente, es posible construir una fuente regulada de alta potencia. También sirve en el caso contrario, cuando los maestros piden un circuito sumamente pequeño de muy bajo consumo, ya que esta topología se puede implementar con componentes de montaje superficial (SMD).

Los famiclones emplean este tipo de fuentes por una cuestión de costos, pues el transistor y el diodo Zener cuestan una fracción del costo de un regulador de voltaje 7805, además de que evitan el uso del disipador metálico de calor.

En estas fuentes las fallas se suelen centrar en dos componentes, en el diodo Zener o en el transistor. Es conveniente probar ambos componentes al dar mantenimiento a la fuente. En el caso de "pantano", el transistor 2SC8050 se encontraba abierto entre colector y emisor. Es una falla relativamente común, ya que toda la conducción de potencia en la vida útil del famiclón ocurre a través de la unión colector-emisor de ese transistor. En otras palabras, es el componente que más estrés sufre en todo el circuito. Para probar ambos componentes recomiendo que se retiren de la placa de circuito, ya que no es posible detectar a simple vista un diodo o transistor con falla sin la ayuda de un osciloscopio.
 

El transistor 2SC8050 se puede sustituir por cualquier transistor NPN que tenga una capacidad de corriente entre colector y emisor de por lo menos 1[A]. En un principio lo sustituí por un 2N2222, ya que no tenía a la mano un reemplazo más coherente. Sin embargo el 2N2222 se calienta demasiado, ya que admite corrientes de hasta 600[mA], mientras que el 2SC8050 admite corrientes de hasta 1.5[A]. A final de cuentas empleé un MPS8050, con una corriente máxima entre colector y emisor de 1[A]. El MPS8050 se calienta un poco, pero no alcanza temperaturas alarmantes o que pongan en riesgo la integridad del componente.

Una vez realizado el cambio de transistor, se ensambló la consola y se probó. Algo que me causó curiosidad es que "pantano" tiene dos circuitos integrados cubiertos en epóxico negro, por lo que intenté arrancar la consola sin cartucho y descubrí que tiene 5 juegos incluidos. Los juegos que tiene son Super Mario Bros, Track and Field, Duck Hunt, Soccer y un juego de destreza estilo "Quadra Pop". No son la octava maravilla, pero son un buen valor agregado en la consola.

En el mundo de las consolas retro, los famiclones basados en NOAC suelen ser considerados los "patitos feos", ya que tienen fama de ser frágiles, tener pésima construcción y no brindar la misma calidad audiovisual de un NES o un famiclón de primera generación. En el aspecto electrónico carecen de la conexión de audio del pin 46 del conector de cartuchos, por lo que Akumajo Densetsu no funcionaría al 100%. Hay reportes de ciertos títulos de NES y Famicom que no pueden ser  jugados con un famiclón NOAC. Sin embargo, tienen la ventaja de ser muy baratos, requerir menos potencia para funcionar y sobretodo son muy fiables, ya que tienen menos componentes que puedan provocar fallas.

Los famiclones NOAC tienen una notable capacidad para entretener, pues el catálogo de juegos es muy extenso, está repleto de juegos divertidos y de buena calidad. Además dada su amplia disponibilidad, son excelentes opciones para la diversión y la experimentación.

¡Estamos en contact!