タイトル

メガドライブ２ USBアダプタの製作

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執筆：2011.06.09
編集：2011.06.09

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メガドライブ２？

知りませんか？
単なるゲーム機です

私は、ほとんど使っていませんが、
家には、最新ゲーム機があるにもかかわらず
家では、一番人気のある使用頻度の高いゲーム機です

コントローラーの十字ゴムパッドが痛んできて
ちぎれかけているので、そろそろ、コントローラーの変換器が必要になってきました。
ゴムパッドだけ売っていればいいのですが、あうものが売っていません。
別の機種のパッドを100円でかったこともありますが、あいませんでした。

よく
古いゲーム機のコントローラー
をUSBに変換している方はいますが、
今回は逆です。

USB入力から、古いゲーム機のコントローラー仕様に変換します
メガドライブ２本体　⇔ 変換器(9pin,USB)　⇔ USBゲームコントローラー
※純正コントローラー２個しか持っていないので、逆の仕様にする必要性がない。


純正ICチップ内部の仕様は、とても簡単なので、
純正ICチップの出力をまねて、ゲーム機に送信すればいいだけです。
200円マイコンでUSBホスト機能を利用して、
中継してあげれば、あっさり、解決します

参考資料
　MM74HC157

参考Web検索キーワード
　メガドライブ　コントローラー　回路図

仕様
・市販のUSBゲームパッドを使えるようにする。

費用： 500円前後
・USB端子（105円ショップで分解してゲット）
　PICライターを作るときに買った105円のDC-DCコンバータの残骸なので実質ただ。
・9Pinメス(50円)
・ケース　家にあったものを利用
・制御マイコン 200円
・そのた基板＋部品と配線を少々

紛失防止、省スペース化、
ＰＣ用　USB-シリアル変換器と勘違いされると困る
の点から
ゲーム機本体を削ってUSB端子をゲーム機本体に内蔵することにした。

次は、USB化する変換器を制作するとしよう。っと思ったけど、
送料込みで１０００円未満で通販で売っていたので・・
PS2→USB変換器を買って、
PS2コントローラを使った方が楽で便利ですね。

ＩＣチップの黒い部分を破壊

黒いドームの謎を追え！

先月、使用していない
100円電卓の黒い部分を破壊してみた

マイナスドライバーでゴリゴリ破壊した。

表面に塗装してあるだけで、
その下は、灰色のパテのような物がでてきた。
そして、最深部まで到達すると
　「ジャリジャリ」
ん？　石のすれるような音がした。
そして変な臭い。
そこには、黒い小さな物体があった
そして、さらにゴリゴリすると基板に到達した。
シリコンチップ直づけだったようです。
マイコンがでてくるのだろうと期待していたのでがっかり。

あとで知ったのだが

チップによっては、
揮発性・不揮発性の有害物質や
猛毒のヒ素化合物がはいっていたりするようなので
基板のあの黒い謎のドームや電子部品の分解はしないほうがいいだろう。

RXマイコンで作るAVR PIC　ライター (RAPライター)の製作

書いた記事ファイルがどこかいって行方不明なので
後日　発見したときにアップロード。


材料費
　500～1000円（マイコンは除く）

電源はUSBからもらう。

USB Radio Clock TIME Server / Client

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USB Radio Clock TIME Server / Clientは、
電波時計 タイムサーバーと通信を行う専用アプリケーションで、
USBで接続してあるパソコンの時刻合わせにとどまらず
SNTPサーバーも搭載し、他のPCからの時刻要求に応答することができる。

ネットワークにつなぐことなく
いつも日本標準時とパソコンが同期できているのです。
いちいちモデムの電源をつける必要はありません。
消費電流も少なく、さらに節電したい場合は、同期後にUSB自動切断もできる


(libusb0.dll + TIdUDPServerを組み込んで運用)

サーバー機は、マイコンで構成され 日本標準時(JJY電波、標準周波数局 )と同期するので
最上位のStratum1 サーバーである。
また設定により、外部パケットをUSBで端末に転送し Stratum1 で応答することもできる。
(※セキュリティ対策で、１バイト目と転送時刻のみコピーしてUSBで転送する)

サーバー動作の際、Windowstimeサーバーを停止する必要がある。
レジストリでWindows timeサーバーを完全にとめる機能に加え
簡易的にWindows timeサーバー停止・起動コマンドも備え、サーバー時刻ポートを占拠することもできる。

サーバー端末：　総コスト：三千数百円。 開発期間３週間～。(内メインテナンスフェーズ１週間) 1日目～1週目：JJY受信とサンプルソフトでマイコンの練習。 2日目～１週目：JJY同期搭載 １週目～2週目：USB通信と制御ソフトの開発。 2週目～：メインテナンスフェーズ(実機で運用して微調整) 開発に少し手間取ったが、 マイコンを使うのは今回が初めてなのでこんなものだろう。

受信の模式図

まだ、海外製のGPS衛星の受信ユニットしかでまわっていないが
日本製GPS衛星の受信ユニットも将来的に発売されるので
将来的に日本製GPS衛星も補足して、時刻を合わせるとおもしろいだろう。

パソコン以外にも時刻を供給できるように
この制御ソフトを不要にした
自立電源で無線LANに対応した端末も運用するとおもしろいだろう。

こんなに安価に作れるのに市販のタイムサーバーは数万円するのも謎である。
９割くらい企業のもうけだろうか？
　魚屋さんは４倍もうかるというし
　洋服屋さんは仕入れは１／１０以下というし
　中間業者が入ると中に入るたびに倍になっていくという構造もあり
　損をするのは、生産者と消費者という社会構造なので仕方がないだろう。

なお、本ソフトウェアに関する個別問い合わせは受け付けていない。

関連項目
・電 波時計を使った格安時刻サーバーの製作

市販の激安電波時計流用についての研究

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目覚まし電波時計が800円以下でで市販されているので
一般に商品の仕入れ値は売値の半分以下なので、それを考えるとアンテナとICモジュール込みで500円でうっていても　よさそうである。
　しかし、現実は、違う。
　電波受信用ICは、たとえば、セイコー(SM9501AV-G)400～500円～で売っているが
肝心のアンテナが売っていない。　売っていても某通販の時計キット用の700円くらいするバーアンテナくらいだろう。
しかも実装するための基板や制御用のトランジスタ、コンデンサ、クリスタル、その他をそろえると2000円を超えるだろう。
製作の手間がかかる上に、ちょっと高すぎで入手時間に手間がかかる。

　そこで
　　　身近なお店で手に入る、激安、目覚まし時計から拝借することにした。


【市販の激安電波時計流用についての研究】

名称	流用の しやすさ	購入価格	備考
MAG T-555	◎	799円 (ルミエール)	ルミエールで売っている激安電波時計の一つで、799円で購入した。 温度計付きであるが、温度精度が悪く いつも２～３度高く表示されている。 受信部ユニットには、 C6005A1 と印字されている 筆者は、この時計の内部ユニットを使用した。
PYXIS NQ501S (セイコー)	×	799円 (ルミエール)	分解すると基板が、一体型で簡単に流用できる構造ではなかった。 右端に電波ユニット部がある。３分ほど基板を眺めたが使用することは断念した。 他の３店舗で値段を調査したところ、980円で売っているところが多かった。 １日３回受信を行い、文字盤も大きく温湿度計付きである。 MAG T-555より電波感度がいいので、使えないのは残念だ。
その他	？	不明	未確認であるが こちらに MAG T-510SM 、MAG T-564WH DIMPLE DRA362SW CITIZEN 8RZ020-004 もモジュールが分離できるという情報がある

一覧
タイトル
	2007-10-20 MAG (マグ) 置時計 電波時計 エンデバー T-555 SM (銀メタリック)
	2007-10-20 MAG (マグ) 電波時計 ドコデモΣ (シグマ) T-510 SM

【受信部ユニット(C6005A1)】

値段	(799円～1000 円前後) 私が探したところ、アンテナ＋受信ユニット込みでは、これが最安。 受信部を工作しないで済むことからしても、 性能はともかく、価格、手間的に一番優れている。 目覚まし時計から部品取りで、 目覚まし時計は、そのまま使えるので部品代は、タダと言っても過言ではない。
波形	みての通りパルスがJJYに対して反転してしまっている。 非常に迷惑な仕様である。 JJYは、秒の開始詰めでデータがあり 海外は、秒の終わり詰めでデータがあるので 海外仕様では、反転している方が秒開始や幅をカウントしやく、 このような反転仕様になっているのかもしれない。
端子	Frequency TCO Vcc PON GND Frequency Time code output Supply voltage Power ON/OFF control Ground Hi 40KHz JJY パルスの 立ち上がり時にLo 立ち下り時にHi 1.2V～ 1.5V～ 上限は不明 Hi Off GND Lo 60KHz Lo On 周波数選 択 JJY信号 モジュール 電源 受信の 開始/停止 GND IN OUT IN IN OUT ※記述に間違いがある可能性があります。 参考にされる場合は、ご自分でも端子の電位などを確認し、 ご自身の自己責任のもとで、参考にされてください。
使い方	VCC、GND端子をつなぎモジュールを起動し、 TCO端子にADコンバーターをつなぎ信号を受け取るだけである。 とても簡単にJJY電波を受信できる ADコンバータによっては、GNDとコンデンサーで接続を必要とするのでマイコンの仕様書で確認しよう。 また、用途に応じて、PON端子と周波数切り替え端子をHI/LOで制御します

【精度への影響因子】

標準電波	平均値で1×10-11 の桁の精度で送られてくるので、誤差は無視できます。
受信モジュール	受信状態とパルスの再現性
マイコン	マイコンの動作周波数とその精度 AD変換性能
RTC	リアルタイムクロックの精度
機器	通信による伝達遅延誤差

【受信部の比較】

	目覚まし電波時計 MAG T-555 のアンテナと 受信部ユニット(C6005A1)	某社の市販の電波時計キット
価格	１０００円前後 (799円で購入)	6400円前後 60KHz用アンテナは別売り(700円前後) (40KHzと同時受信はできないらしい)
費用	マイコンを含めても 安価に仕上がる ～約1000円～約3000円～	6400円前後～ RS232Cケーブルなどを含めるとかなりかかる
難 易 度	★★★ やや難 (制御マイコンとプログラムが必要) プログラミングの知識がないと厳しい。	★☆☆ 簡単 組み立てるだけの簡単キット
製作時間	★★★（のんびり製作タイプ） PCとの通信回路と プログラミングが必要。	★☆☆ 取り寄せと 組み立てる時間だけで すぐに使える
操 作 性	★★☆ パルスがJJYに対して反転していて多少くせがある。 (電波の立ち上がりがLoで返ってくる)	★★★ 自動でやってくれる
40/60 KHz の 受信	★★☆ 両方に対応 ※ただし信号で切り替えが必要 Hi: 40KHz Lo: 60KHz	★☆☆ どちらか一方のみ対応。 ※ただし周波数選択は物理的に切り替える必要がある
入 手 性	★★★ 量販店や通販で買える	★★☆ 秋葉原または通販。
備考	マイコンをはじめるには ちょうどいい素材レベル	既製品なので応用が利くような素材ではない

【問題点】

• ノイズ対策（パリティが分・時 しかない）
  年月日に関しては、年月日から曜日を計算して、受信した曜日と比較することができる。
  年月日から曜日の算出にマイコンの言語が対応していない場合は、
  曜日の計算方法については、とても簡単なので各種プログラミング言語のソースコードを参考にするとよいだろう。
  
• ノイズが混入してもわからない仕様なので
  複数回データを受信して、データの一貫性を確認した上で時刻を修正するようにしよう。
• セキュリティ対策
  受信したデータが本物であるとは限らない。
• 停波することがある
  40/60KHzの切換え受信機能をつけたほうがよいだろう。
  保守、雷、災害などで、予告期間なしに、一定期間サービスが停止することがある
  (福島40KHz帯で2011年に数ヶ月サービス停止で混乱した例がある)
  予算が許すのなら停波時のバックアップ装置としてGPSモジュールを組み込むのもいいだろう。
  

電波の幅は、精度にこだわりがない場合は、
ADコンバーターの電位の境界値（閾値）を決めて、それの上下を0,1とすると単純化できます。
電位の状態（0,1）、開始時刻(立ち上がり/下がり)、終了時刻(立ち下がり/上がり)
を変数に格納することで、
電位が変わる、終了時刻(開始時刻)の判定段階で、どの信号がきたかを検出できます
電波の幅は、（終了時刻-開始時刻）で計算できます。
最大値がほしい場合は、最大値と時刻も変数に格納するようにするといいでしょう。
また、変数は、これらの値を構造体にひとまとめにすることで、管理の手間を軽減できます
受信開始の最初の判定値は、信用できないので、飛ばします。

ノイズで幅が実際とは違う値になる可能性もあるので注意してください。

【今後の課題】

• 500円以下の激安アンテナ＋モジュールを探す
• 100円の激安アンテナを探す
  

【応用例】

• 電 波時計を使った格安時刻サーバーの製作
  

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自作に挑戦する場合は、仕様書が必要になるので各団体からダウンロードし よう。
【電波時計参考資料】

• nict 標準電波の出し方について
  http://jjy.nict.go.jp/jjy/trans/index.html
  

【時刻同期プロトコルの参考資料】

• Port 123 , SNTPパケットの詳細：　rfc4330 rfc2030(SNTPv4)、rfc1769(SNTPv3)
  http://tools.ietf.org/html/rfc2030
  
• UDPパケット 送受信 (必要になるのは,最初の48バイト)
• ntohl , ntohs , htonl, htons 関数

【USB通信に必要なドライバ】

• libusb0.dll
  http://sourceforge.net/apps/trac/libusb-win32/wiki