SNES Modul-Hardware

In diesem Thread soll es spezifisch um die Hardware von den SNES-Modulen gehen.

Mein aktueller Fall ist ein relativ simpler:

Im Zuge des Recap von verschiedenen Super Mario World Modulen ist mir aufgefallen, dass sich nicht nur die Revision (SNSP-MW-NOE und SNSP-MW-NOE-1) und Software geringfügig unterscheidet, sondern auch die Platinen im Inneren selbst:

Links die Revision SNSP-MW-NOE mit der Platine SHVC-1A1B-06 mit ©1990

Rechts die Revision SNSP-MW-NOE-1 mit der Platine SHVC-1A1M-20 mit ©1993

Es ist durchaus interessant festzustellen, dass selbst das eigentlich "gleiche" Spiel SMW auf unterschiedlichen Board-Revisionen gelandet ist und diese sich dazu noch deutlich unterschieden. Besonders ist mir im Zuge des Recap natürlich aufgefallen, dass die ältere Revision 2 Kondensatoren besitzt, während die neuere nur noch 1 Kondensator besitzt :

Zunächst hatte ich mich grundsätzlich auch gefragt, weshalb auf dem Modul überhaupt Kondensatoren notwendig wären, da das Modul ja den Strom aus der SNES bezieht und diese ja bereits einige Kondensatoren zur Entkopplung und Spannungsglättung besitzt.

Drum habe ich tatsächlich auch mal das Experiment gewagt, und einfach mal die alten Kondensatoren bei den Super Mario World Modulen abgeknipst und mir gedacht "Probierste mal einfach aus, ob die Module auch ohne Kondensatoren laufen. Im schlimmsten Fall brätst halt ein SMW, das lässt sich verkraften... " Und tatsächlich! Die Dinger laufen auch, wenn man die Kondensatoren ganz weglässt!

Ich könnte jetzt keine Aussage treffen, ob dies nun generell für alle SNES-Module gelten würde, aber bei SMW scheint es wohl der Fall zu sein.

Allerdings stellte sich mir auch die Frage, welchen Zweck diese dann überhaupt erfüllen. Und dabei fiel allerdings auch auf, dass die Spielstände weg waren! Und das, obwohl ich mir sicher sein konnte, dass die Batterien intakt waren! Somit mussten diese also etwas mit der internen "Stromversorgung" des Moduls zu tun haben. Und tatsächlich scheint sich das auch nach etwas längerer Recherche zu bestätigen:

The SNES Cartridge, Briefly Explained

SNES cartridges come in a few different variants, distinct in a few major ways. As noted in the main SNES reproduction guide, there are six major categories…

mousebitelabs.com

Basic SNES Reproduction Board Guide

Please look at the main entry for more information on how to prepare the ROM file! Here I will detail to you a quick and dirty guide to making SNES games using…

mousebitelabs.com

In den genannten Links geht es einerseits um die Analyse und das Reverse-Engineering der Modul-Hardware, sowie um die Bestückung einer Repro-Platine. (Beides übrigens sehr interessant um die Hardware zu begreifen, aber auch sehr fachspezifisch) Und folgendes ist mir hierbei ins Auge gefallen:

Sofern ich das richtig verstehe, verhindern die Kondensatoren einen Spannungsabfall in Richtung des SRAM (welcher als Speicher fungiert), wenn die Konsole ausgeschaltet wird. Also quasi als Brücke in dem kurzen Moment, wenn die Spannung seitens der Konsole wegfällt und die Spannung seitens der Batterie erst kurz darauf wieder greift. (Wenn ich es richtig verstanden habe, liegt durch eine interne Schaltung der Platine niemals beides gleichzeitig am SRAM an, sondern entweder Spannung der Batterie ODER Spannung der Konsole)

Damit erklärt sich auch, warum die Speicherstände beim Wechsel der Kondensatoren verschwinden. Und es erklärt sich auch, wie theoretisch durch einen defekten Kondensator die Speicherfunktion ausfallen könnte, obwohl die Batterie im Modul intakt wäre. (Gleich mal für evtl. zukünftige Fehlersuchen bzgl. nicht funktionierendem Speicher vorgemerkt )

So habe ich schonmal einiges dazugelernt. Aber es stellen mir sich Stand heute trotzdem noch 2 Fragen, auf welche ich bisher noch keine Antwort habe:

1. Warum besitzt die ältere Revision von SMW 2 Elektrolyt-Kondensatoren? Diese können ja nicht beide den gleichen Zweck erfüllen, dazu reicht auch 1 Kondensator.

2. Weshalb besitzen Module OHNE Speicherfunktion ebenfalls einen Elektrolyt-Kondensator? Man findet grundsätzlich immer mindestens 1 Elektrolyt-Kondensator in jedem beliebigen Modul.

Auch in den oben verlinkten Guides konnte ich bisher noch keinen klaren Anhaltspunkt zu diesen Fragen finden. Ein Fachmann würde mich hier vermutlich auslachen, aber man darf nicht vergessen, ich bin nicht vom Fach, sondern baller mir das alles "nebenher" rein und versuche es eben so gut wie es geht zu verstehen.

Eventuell weiß sonst noch jemand Weiteres hierüber oder beschäftigt sich damit? Wenn ja, haut gerne raus! Wenn nein, auch nicht schlimm, dann haut die Gedanken dazu raus!

Ansonsten werde auch ich mit der Zeit und Schritt für Schritt mich weiter damit beschäftigen und natürlich hier über neue Erkenntnise und Erfahrungen berichten.

Danke wilo!

Ich muss zu meiner Schande gestehen, dass ich die verlinkte Seite sogar schon vorher gelesen habe. (Hast du das selbst ins Deutsche übersetzt, oder durch nen Übersetzer gejagt? ) Aber erst jetzt beim zweiten Durchgang fällt mir auf, dass die Antwort auf meine Fragen zwischen den Zeilen versteckt ist.

Dass Kondensatoren zur Entkopplung und Spannungsglättung verwendet werden, hatte ich ja bereits oben im Bezug auf die SNES Konsole erwähnt. Soweit auch klar. Nun ist mir aber folgendes ins Auge gestochen:

Quote from wilo

Typischerweise befindet sich ein großer Kondensator für die gesamte Platine in der Nähe der Spannungsquelle (das kleine, dosenartige Ding in der Nähe des Vcc-Pins an der Gehäusekante) und ein kleinerer Kondensator in der Nähe jedes Vcc-Pins jedes Chips auf der Platine. Typische Werte sind >1µF für den großen Kondensator und 100nF (0,1µF) für jeden Vcc-Pin.

Da hat es nun Klick gemacht!

Der eine Kondensator, welcher stets auf jedem Modul vorhanden zu sein scheint, liegt immer direkt am VCC-PIN an, welcher zusammen mit dem GND-PIN auf der gegenüberliegenden Seite des Moduls den Stromkreis auf der Platine bildet. Damit dient dieser eben genau dem Zweck, wie in dem zitierten Beitrag beschrieben, als Entkopplung. Das ist also die Antwort auf die 2. Frage.

Ich habe auf den Bildern die entsprechenden Pins markiert, sowie den Weg vom VCC-PIN zum Kondensator.

Dabei fällt auf, das auf der älteren Platinenrevision von ©1990 noch ein Abzweig vor dem Kondensator weggeht, welcher zu weiteren Komponenten führt, während auf der Platinenrevision von ©1993 der VCC-PIN ausschließlich zum Kondensator führt und erst danach zu weiteren Komponenten kommt.

Ich habe den Weg zu dem zweiten Kondendensator auf der Revision von ©1990 jetzt nicht direkt rekonstruiert, aber vermute, dass eben der Grund für dessen Vorhandensein genau darin liegt, dass der erste Kondensator nicht vor allen Komponenten geschaltet ist und somit der zweite Kondensator schlichtweg Bestandteil eines weiteren, vom ersten Kondensator unabhängigen, Kreises ist. Dies wäre die Antwort auf die 1. Frage.

Ob dies nun sonderlich sinnvoll ist, sei mal dahingestellt. Vermutlich nicht, denn Nintendo hat das ja offensichtlich später revidiert. Interessant ist es aber trotzdem allemal!

Im Übrigen als Randnotiz: Wenn ich von den Kondensatoren spreche, meine ich natürlich die "größeren" Kondensatoren auf dem Modul. Wie in dem oben stehenden Zitat beschrieben, gibt es natürlich auch noch weitere, kleine Kondensatoren (rot eingekreist), welche vor den jeweilgen Chips liegen. Diese sind jedoch keine Elektrolyt-Kondensatoren, daher nicht austrocknend und für Recap uninteressant, sofern kein offensichtlicher Defekt vorliegt.

Krass finde ich in diesem Zusammenhang allerdings immer noch, dass das Spiel auch ohne die Kondensatoren läuft. Denn wenn diese fehlen, müsste doch nach meinem Verständnis der Stromkreis unterbrochen sein? Ich glaube, das muss ich mir nochmal irgendwann in einer ruhigen Minute genauer anschauen...

HALT! In diesem Moment unterm Schreiben kommt mir auch der Gedanke: Der Stromkreis seitens der SNES über den VCC-PIN ist dann auch unterbrochen, das erscheint logisch. Allerdings habe ich außer Acht gelassen, dass es sich um Platinen mit Batterie handelt! Die Stromversorgung scheint in diesem Fall dann einfach die Batterie zu übernehmen! Zumindest von den Verbindungen her scheint das auf den ersten Blick zu passen!

Folglich bedeutet das aber auch, dass ein Modul mit leerer Batterie oder ohne Batterie dann ohne den Kondensator am VCC-PIN auch nicht laufen dürfte. Das könnte man ja durchaus testen! Werde ich demnächst mal mit einem passenden Modul ausprobieren!

Quote from Ikarionus

Krass finde ich in diesem Zusammenhang allerdings immer noch, dass das Spiel auch ohne die Kondensatoren läuft. Denn wenn diese fehlen, müsste doch nach meinem Verständnis der Stromkreis unterbrochen sein? Ich glaube, das muss ich mir nochmal irgendwann in einer ruhigen Minute genauer anschauen...

HALT! In diesem Moment unterm Schreiben kommt mir auch der Gedanke: Der Stromkreis seitens der SNES über den VCC-PIN ist dann auch unterbrochen, das erscheint logisch. Allerdings habe ich außer Acht gelassen, dass es sich um Platinen mit Batterie handelt! Die Stromversorgung scheint in diesem Fall dann einfach die Batterie zu übernehmen! Zumindest von den Verbindungen her scheint das auf den ersten Blick zu passen!

Folglich bedeutet das aber auch, dass ein Modul mit leerer Batterie oder ohne Batterie dann ohne den Kondensator am VCC-PIN auch nicht laufen dürfte. Das könnte man ja durchaus testen! Werde ich demnächst mal mit einem passenden Modul ausprobieren!

Mann, die Zeit fliegt mal wieder unaufhaltsam... Eigentlich wollte ich den angekündigten Test schon längst durchführen und hier weiterhin berichten. Immerhin, heute ist es wieder soweit!

Ich bin mal so frei gewesen und habe mir eins meiner "weniger wertvollen" Module geschnappt (nicht, dass unerwartet was schiefgeht ), um es für mein kleines Experiment zu verwenden. Folgende Konstellation:

Das gewählte Fun 'n Games Modul ist im Ursprungszustand voll funktional und unberührt. Vor dem Öffnen nochmal eingeschaltet, passt soweit.

Dieses wird nun aufgeschaubt. Bei der Platine handelt es sich um die Version SHVC-1A0N-20, ohne Batterie.

Im nächsten Schritt wird der Kondensator mittels einem Seitenschneider einfach abgeknipst.

Anschließend das Modul wieder zusammengeschraubt:

Nun müsste, gemäß meiner oben genannten Annahme, die Stromversorgung unterbrochen sein und das Modul somit nicht mehr starten. Eine Batterie, welche die Stromversorgung übernehmen könnte, ist ja nicht vorhanden. So die Theorie.

Der Test in der Konsole zeigt:

Die Theorie scheint das Modul nicht zu interessieren. Es startet vollkommen normal und auch ein Test in einem der Minigames verläuft ohne jegliche Einschränkungen.

Nun bin ich, gelinde gesagt, etwas irritiert. Wo liegt der Fehler? Was habe ich übersehen? Wo verläuft der Stromkreis? Das Experiment hat mehr Fragen aufgeworfen, als es Antworten geliefert hat.

Auf den ersten Blick konnte ich nicht exakt nachverfolgen, wie und wo der Strom nun noch fließt und wo eben nicht, da leider auch die MASK ROM die Sicht versperrt. Heißt für mich: Die Platinen-Strips müssen da ran. Auf denen werde ich bei nächster Gelegenheit mal versuchen den Stromfluss zu verfolgen... Hoffentlich findet sich darüber die Lösung...