Порт джойстика Atari - Atari joystick port

Порт джойстика Atari

Порт для джойстика Atari 2600
Тип	Интерфейс устройства ввода человека
История производства
Разработано	1977 ; 44 года назад ( 1977 )
Основные Характеристики
Возможность горячего подключения	да
Внешний	да
Булавки	9
Коннектор	D-сверхминиатюрный
Закрепить
Порт для джойстика на стороне консоли, вид спереди.
Контакт 1		Вверх
Пин 2		Вниз
Пин 3		Левый
Штырь 4		Правильно
Штырь 5		Весло B
Штырь 6		Спусковой крючок
Штырь 7		+5 вольт мощность
Штырь 8		Земля
Штырь 9		Весло А

В Атари джойстик порт является порт компьютера , используемый для подключения различных игровых контроллеров к игровой консоли и домашних компьютерных систем в 1970 - х до 1990 - х годов. Первоначально он был представлен на Atari 2600 в 1977 году, а затем использовался на Atari 400 и 800 в 1979 году. Он стал кроссплатформенным с Commodore VIC-20 1981 года, а затем использовался на многих последующих машинах обеих компаний. как растущий список сторонних машин, таких как платформа MSX и различные консоли Sega .

Порт, основанный на недорогом 9-контактном D-разъеме , стал де-факто стандартом в 1980-х и в 1990-х годах, поддерживая широкий спектр джойстиков и других устройств, чаще всего контроллеров весла , световых ручек и компьютерных мышей . Стандарт настолько укоренился, что привел к появлению таких устройств, как Kempston Interface, которые позволяли использовать джойстики Atari на ZX Spectrum . Порт также использовался для всех видов неигровых ролей, включая интерфейс AtariLab , модемы , цифровые клавиатуры и даже карту расширения видео.

К середине 1990-х последние модели домашних компьютеров и игровых консолей, использующие порты Atari - часто и для джойстика, и для мыши - уходили с рынков. Компьютеры, совместимые с IBM PC, которые не имели портов джойстика Atari, заменили другие модели домашних компьютеров, а производители консолей, такие как Sega, перешли на другие типы портов.

История

Порты впервые появились на задней панели 2600. На первых моделях CX2600 они находились всего в 3 дюймах друг от друга, но на этой более поздней модели CX2600A они широко разнесены.

У Atari 400 и 800 было четыре порта, расположенных вдоль передней части машины.

Atari 2600 был разработан для решения проблем, обнаруженных Atari при выпуске своей первой домашней игровой приставки Pong . Несмотря на успех, Pong был дорогостоящим в разработке и предназначался исключительно для одной игры. Было бы гораздо практичнее иметь машину, на которой можно было бы запускать несколько игр. Список игр, которые он должен будет поддерживать, включает варианты Pong и Tank . Именно желание запустить эти две игры привело к необходимости в какой-то гибкой системе ввода; Pong использовал аналоговые контроллеры весла, в то время как Tank использовал двойные цифровые (вкл. / Выкл.) Джойстики. В аркадных играх той эпохи обычно использовались весла, джойстики или уникальный контроллер на рулевом колесе, который вращался, что совершенно не похоже на настоящий автомобиль.

Разработка 2600 была строго бумажным проектом до сентября 1975 года, когда был выпущен процессор MOS Technology 6502 . 6502 предлагал правильное сочетание функций, производительности и цены, благодаря которым консоль, использующая картриджи ПЗУ для хранения программ, впервые стала практичной. Теперь, когда такая машина казалась реальной возможностью, команда разработчиков Cyan Engineering начала серьезную разработку.

В рамках этих усилий Джо Декуир начал разработку системы ввода-вывода, основанной в основном на технологии MOS 6532 , которая включала 8-битные порты ввода-вывода, а также оборудование, необходимое для управления обновлением памяти и аналогичными служебными задачами. В конечном итоге в конструкции использовалось пять портов ввода-вывода (контактов) для управления различными переключателями на передней панели и по четыре каждого для двух контроллеров. Кроме того, TIA , основной задачей которого был звук и видео, использовался для обработки контроллеров на основе времени, таких как лопасти и световые ручки. Физическим интерфейсом был 9-контактный разъем D-sub, который уже был довольно распространен для последовательных портов с уменьшенным количеством контактов на машинах с шиной Apple II и S-100 . Каждый из выводов в разъеме переходил непосредственно к соответствующему выводу на соответствующей микросхеме.

Модель 2600 была выпущена в 1977 году и поставлялась с контроллерами весла и одним джойстиком. Порт позволил 2600 более легко поддерживать широкий спектр игр, не только определенные игры, но и целые жанры. Большинство игровых консолей до Atari имели контроллеры весла, даже съемные в случае Fairchild Channel F и Magnavox Odyssey . Но джойстик был новинкой и быстро получил похвалу, поскольку позволял осуществлять прямой ввод в ряд игр, которыми в противном случае было бы трудно управлять с помощью ракетки. Джойстик был назван «вершиной контроллеров домашних развлечений в свое время».

После выпуска 2600 команда Cyan немедленно приступила к разработке замены, нацелившись на временные рамки 1979 года. Поскольку «стандарт» уже был установлен на 2600, новые машины, естественно, использовали тот же интерфейс контроллера, хотя детали систем, используемых для его чтения, изменились. По мере приближения 1979 года рынок домашних компьютеров появился, и Atari изменила позиционирование новой системы как 400 и 800, первых представителей семейства Atari 8-bit . Это означало, что стандарт перешел черту между консолями и компьютерами.

Конструкция порта была чрезвычайно гибкой, и со временем появилось не только большое количество устройств ввода, но и вывода. Среди неконтроллерных устройств была система AtariLab , которая позволяла пользователям подключать различные лабораторные устройства, такие как цифровые термометры, модем MPP-1000C со скоростью 300 бод и даже собственный 80-колоночный адаптер Atari для 8-битной серии XEP80. Он широко использовался на рынке домашнего пивоварения как легкое устройство ввода, и статьи о том, как создавать различные адаптеры, были обычным делом.

Commodore включил порт для джойстика Atari с компьютером VIC-20 . У Atari были патенты на джойстик и она выиграла судебный запрет против Commodore, которая произвела почти идентичный «имитационный» джойстик для VIC-20, но не имела патентов на сам порт. К тому времени, когда Commodore начал разработку VIC-20, на рынке было уже миллионы контроллеров, совместимых с портом.

Порт для джойстика Atari быстро распространился по отрасли. Со временем появились сотни новых устройств, использующих эту систему, включая трекболы и другие продвинутые устройства ввода. Стандарт стал настолько широко используемым, что почти каждая 8-битная машина, выпущенная после 1982 года, использовала его, а адаптеры были доступны для тех, кто этого не сделал, например Apple II и Sinclair ZX Spectrum . Один реселлер Texas Instruments TI-99 / 4A сообщил, что его самым продаваемым продуктом стал адаптер для джойстика Atari. Порт перенесен на 16/32-битные машины, такие как Atari ST и Commodore Amiga .

Внедрение Nintendo Entertainment System было первым широко распространенным примером игровой системы в ту эпоху, в которой не использовался дизайн Atari, ее D-pad был разработан специально, чтобы быть менее громоздким. По мере того как новые консоли выходили на недавно оживленный рынок, для каждой модели вводились новые конструкции портов. Между тем, на IBM PC был представлен 15-контактный игровой порт, который был разработан в основном для аналоговых входов, но его использование оставалось редкостью до появления популярных авиасимуляторов .

К середине 1990-х стандарт Atari стал устаревать, когда домашние компьютеры, такие как Atari ST и Amiga, покинули рынки вместе с игровой консолью Sega Genesis. В Atari STE Atari представила улучшенный порт для джойстика (15-контактный dsub) вместе с двумя портами для джойстика от Atari ST, а когда был выпущен Atari Jaguar , они использовали только улучшенный порт для джойстика. Тем не менее, он был настолько популярен во время своего существования, что до сих пор остается основным продуктом в иконографии видеоигр, и его обычно называют символом системы видеоигр и системного дизайна 1980-х годов. Также было множество систем, позволяющих адаптировать порты к универсальной последовательной шине , и даже совершенно новые конструкции джойстиков в стиле Atari с использованием USB.

Описание

Порт джойстика Atari использовал 9-контактный штекерный разъем в хост-системе и розетки на устройствах. В классических периферийных устройствах Atari использовалась каплевидная закругленная вилка, которую легко было захватывать для облегчения подключения. Практически все совместимые устройства использовали схожие физические схемы, часто вплоть до полного копирования конструкции вилки.

В консолях Atari и 8-битных компьютерах считывание входных данных флешки обрабатывалось процессом опроса, который устанавливал значения в различных 8-битных регистрах. Например, в 8-битных машинах контакты порта были подключены к пользовательскому оборудованию ввода-вывода. Мгновенные значения опрашивались 30 раз в секунду во время прерывания по вертикали (VBI), когда операционная система (ОС) выполняла ряд служебных задач. В зависимости от настроек в других регистрах входные данные на выводах интерпретировались различными способами, а затем выходные данные помещались в несколько регистров ОЗУ . Atari назвала это копирование с оборудования в оперативную память «теневым копированием».

Джойстики

Стандартный джойстик Atari был найден в миллионах систем.

Джойстики Atari включают четыре внутренних переключателя для кодирования направления и пятый для кнопки запуска. Каждый из них вел непосредственно к выводу в порту, а оттуда - к входу на одной из микросхем ввода-вывода. ОС считывала эти входные данные на каждом VBI, а затем копировала их статус в теневые регистры с портами с меньшим номером в младших битах. Например, если джойстик 0 перемещался вверх и вправо, в PORTAрегистре были бы установлены биты 0 и 3 или десятичное значение 9. Вместо этого статус каждой из кнопок триггера джойстика был помещен в четыре отдельных регистра, чьи нули- бит будет установлен в 1, если был нажат триггер.

Контроллеры вождения

Гоночные игры 1980-х годов, как правило, были нисходящими и использовали уникальный контроллер, который заставлял машину поворачивать с фиксированной скоростью в одну или другую сторону или двигаться по прямой ( заметным исключением является Atari Night Driver ). Эти игры управлялись не колесом, которое указывало влево или вправо, как в реальной машине, а колесом, которое отправляло команды влево или вправо, только если оно активно вращалось в этом направлении. Игроки быстро крутили колесо, чтобы машина как можно быстрее вращалась в желаемом направлении, а затем тормозили колесо руками, чтобы снова ехать прямо.

Управляющие контроллеры были реализованы на консолях Atari с устройством, которое работало так же, как джойстики, нажимая каждый переключатель направления по очереди, когда он вращался. Программы должны были следить за последовательностью битов в теневых регистрах, чтобы определить, вращается ли контроллер вправо или влево. Сама ОС не пыталась интерпретировать это как «правые» и «левые» инструкции для программиста.

Весла

Контроллеры Atari весла были довольно распространены, хотя никогда не были так широко распространены, как их джойстики.

Весла - это аналоговые устройства, обычно используемые для управления горизонтальным расположением игрока на экране. В системах Atari весла были подключены попарно, что позволяло играть вместе до четырех человек на двухпортовой системе.

Лопасти работали, подключая линию +5 ​​В через потенциометр (горшок), а затем обратно к контактам 5 и 9, по одному на каждую лопатку в паре. Эти контакты были подключены к конденсатору , который медленно заряжал его со скоростью, установленной положением горшка. Когда напряжение в конденсаторе достигло порогового значения, это вызвало прерывание в ОС, которое скопировало значение цветовой синхронизации из видеооборудования. Обычно это давало значение от 0 до 228, которое сохранялось как 8-битное значение в соответствующем POTтеневом регистре.

Одним из преимуществ этой системы было то, что значения цветовых часов, предоставляемые контроллерами лопастей, были теми же числами, которые управляли горизонтальным расположением спрайтов , а это означало, что программист мог просто скопировать значение регистра тени горшка в регистр горизонтального положения спрайта, и он появляются в соответствующем месте на экране.

Контроллеры клавиатуры

Контроллер клавиатуры был относительно редким в 2600, но более существенная версия для числового ввода была более распространена в Atari 400 и 800.

Контроллеры клавиатуры использовались в системах Atari в качестве вспомогательных входов для цифровых клавиатур на 8-битных машинах и контроллеров специального назначения на 2600, таких как порт Star Raiders . Они были основаны на матрице 4 на 3, всего 12 возможных ключей. Для любого нажатия клавиши строка кодировалась путем установки одного из четырех битов в теневом регистре джойстика PORTAили PORTB, в то время как столбец устанавливал бит в одном из регистров триггера. Затем программист должен был прочитать оба, чтобы определить, какая клавиша была нажата; не было прошивки, чтобы сопоставить это с кодами клавиш (которых и так не хватало на 2600).

Световое перо

Световая пушка от Atari XEGS была, по сути, световым пером в декоративном корпусе.

Световые ручки также поддерживались напрямую. В этом случае фототранзистор светового пера был подключен к триггерной линии порта. Если поместить в режим светового пера, всякий раз, когда триггер становится низким, ОС будет копировать значение цветовых часов в PENHрегистр для записи горизонтального положения и VCOUNTрегистр видеооборудования в PENVрегистр. В результате получился набор из двух восьмибитных значений, непосредственно кодирующих положение пера по осям X и Y с использованием тех же координат, что и видеооборудование. Затем можно установить спрайт с этими координатами, и он появится под световым пером. Поскольку таймеры были не очень точными, для получения пригодного значения позиции приходилось усреднять по нескольким экранам.

Графические планшеты

Графические планшеты обрабатывались с использованием того же оборудования, что и контроллеры лопастей, при этом ось X кодировалась как выходной сигнал одной лопасти, а ось Y - как другой. Было три кнопки: одна на стилусе и по одной в любом верхнем углу пэда. Кнопка стилуса была подключена к верхнему направлению порта джойстика, в то время как левая и правая кнопки на самом планшете были подключены к двум входам триггера.

Выход

Поскольку контакты джойстика были подключены напрямую к контроллерам ввода / вывода на материнской плате , можно было запрограммировать их на вывод на порт, а не на ввод. Эта возможность использовалась в карте Atari XEP80 с 80 столбцами, в которой вывод 1 использовался в качестве выходного контакта, а контакт 2 - в качестве входа. Драйвер устройства использовал эти контакты для реализации двунаправленного последовательного порта , который работал в порту джойстика 1 или 2. Аналогичных драйвера были использованы для других устройств, таких как модемы, которые избежали необходимости использовать более дорогой Atari SIO систему.

Другие платформы

(* 1) Для кнопок Atari 7800 требуется специальная проводка.

(* 2) Для второй кнопки / правой кнопки мыши используется линия POT X (и для 3-й кнопки / средней кнопки мыши POT Y), которые, в отличие от других линий, должны быть перенесены в VCC с помощью кнопки.

(* 3) CD32 поддерживает «режим игрового планшета» и использует контакт 5 для переключения на него; CD32 подтягивает его к активному максимуму. Фактические контроллеры CD32 имеют активные компоненты. Обычные джойстики "Atari" будут работать с CD32, но контроллеры CD32 не будут работать, например, с C-64.

(* 4) Контроллеры «Sega» нельзя преобразовать в джойстики «Atari», просто перемонтировав их. В отличие от обычных джойстиков Atari, они содержат подтягивающие резисторы для каждой сигнальной линии (которые могут мешать сканированию клавиатуры на C64), а некоторые контроллеры могут содержать активные цепи и не будут работать без VCC. Контроллеры Mega Drive используют активную цепь.

(* 5) Соответствующие линии GND подтянуты к низкому уровню, чтобы выбрать соответствующую «строку». Обычные джойстики используют 9-й ряд.

(* 6) Относится к портам, встроенным в модели ZX Spectrum +2, + 2A и +3. Другие интерфейсы джойстиков Spectrum обычно соответствуют распиновке 1-кнопочной «Atari».

(* 7) Контроллеры TI-99 / 4A и Tutor / Pyuuta обычно представляют собой два контроллера, подключенных к одному порту. Для распиновки нужны диоды 1N914 с катодом, направленным на сторону контроллера, чтобы предотвратить ложное нажатие клавиш.

Полностью совместимые системы

Коммодор VIC-20 был один порт управления , и Коммодор 64 имел два порта, каждый из которых полная реализация стандарта Atari. Они отличались от систем Atari прежде всего аппаратным обеспечением, используемым для декодирования входных данных.

Цифровые контакты на портах управления Commodore 64 считывались микросхемой MOS Technology CIA , а аналоговые входы лопастей аналогично Atari звуковым чипом MOS Technology SID в сочетании с таймером. Для этой цели в SID был только один набор из двух входов, поэтому другой регистр контролировал, какой из двух портов был подключен к SID в любой момент времени. Световые перья можно было использовать только в Control Port 1 и работать аналогично Atari, но они основывались на более быстрых часах, поэтому по горизонтальной оси читалось от 0 до 511. Точность была такой же, как у Atari, однако, как и значения были округлены только до четных значений.

Те же контакты порта на CIA # 1 также использовались для работы с клавиатурой и других служебных задач, что приводило к некоторым проблемам. Например, переключатель левого направления порта управления 1 был подключен к тому же входу, что и CTRLклавиша на клавиатуре, и когда он использовался, это приводило к замедлению прокрутки в программах BASIC. Из-за способа обработки сканирования клавиатуры удерживание триггера могло вызвать генерацию случайных символов. В результате во многих играх C64 требовалось, чтобы джойстик был подключен к порту управления 2.

На Atari ST два порта обычно были настроены так, что порт 0 был установлен в режим мыши, а порт 1 - в режим джойстика. В режиме джойстика они работали в основном так же, как и предыдущие машины, но в режиме мыши система отслеживала порты на предмет дискретных входов на различных направленных контактах или «событиях». Датчик мыши генерировал 200 событий на каждый дюйм движения, и система могла отслеживать их достаточно быстро, чтобы обрабатывать движения со скоростью до 10 дюймов в секунду. Управление портами, клавиатурой и часами реального времени осуществлялось специальным контроллером Intelligent Keyboard (ikbd). В реализации порта джойстика в ST отсутствовал аналоговый вход, следующая модель STE представила усовершенствованный порт джойстика, в котором использовался 15-контактный дублирующий модуль с аналоговой поддержкой.

Commodore Amiga имела полную реализацию с двумя портами, известную как gameport s. В отличие от более ранних систем, которые нужно было интерпретировать, проверяя биты в регистрах, ОС Amiga имела ряд драйверов и библиотек, которые упростили взаимодействие. Сюда входят обработчики для пяти типов устройств ввода, включая мыши, джойстики, световые ручки и «пропорциональные контроллеры» в качестве универсального инструмента для аналоговых входов, таких как манипуляторы и аналоговые джойстики. У них также были настройки того, как и когда ОС будет сообщать об изменениях. Например, программист мог настроить драйверы так, чтобы они сообщали только тогда, когда мышь переместила не менее 10 событий, тем самым снизив, как часто им приходилось иметь дело с перемещением мыши.

Полусовместимые системы

В серии домашних компьютеров Texas Instruments TI-99 / 4A использовался 9-контактный разъем, который был физически идентичен версии Atari, а также был схож с точки зрения устройств и способов их работы. Однако контакты порта были перестроены, и для выбора джойстика для чтения использовались отдельные основания, поэтому он не был напрямую совместим. Конвертеры, позволяющие подключать стандартные устройства Atari, были простыми и очень распространенными. Производитель и большинство производителей адаптеров включили диоды на всех линиях каждого джойстика, кроме основания для предотвращения ложных нажатий клавиш.

ColecoVision игровая консоль продлила 2600 контроллер с двумя (или четыре) триггерами и клавиатурами 12. ColecoVision также поддерживает управляющие контроллеры и трекболы . Во многие игры ColecoVision можно играть с контроллером, совместимым с Atari, если контроллер Coleco подключен ко второму порту и используется для выбора игры.

Atari 7800 игровая консоль продлила 2600 контроллер со вторым триггером. В 7800 игр, не требующих двух триггеров, можно играть с классическими контроллерами.

В домашних компьютерах MSX использовалась слегка измененная версия порта, в которой один из аналоговых входов был заменен вторым триггером, а другой - стробоскопическим выводом. При нормальной работе можно использовать любой джойстик в стиле Atari, хотя у него не будет второй кнопки запуска. Штырь строба использовался для поддержки ввода с помощью мыши. Электрически мышь при движении генерирует случайный поток импульсов. В таких системах, как ST и Amiga, использовалось специальное оборудование для их тщательного отслеживания, чтобы обеспечить плавное отслеживание движения, поскольку ЦП мог быть слишком занят другими задачами, чтобы следить за быстрыми прерываниями. Менее мощные 8-битные конструкции не обладали производительностью, позволяющей плавно отслеживать мышь без дополнительного оборудования, а конструкции MSX, основанные на стандартном оборудовании, не обладали такой способностью. Вместо этого отслеживающее оборудование было перемещено в мышь. Мыши держали два 8-битных значения, отслеживая движение по X и Y с момента последнего опроса. Для считывания значений штифт строба был потянут вверх четыре раза. С каждым импульсом полубайт из двух байтов последовательно выводился на четыре направленных вывода. Импульс строба также сбрасывает значение до нуля, начиная процесс опроса снова. Мыши MSX были дорогими, и это привело к появлению адаптеров для мышей в стиле PS / 2, которые работали по схожим принципам.

Контроллеры игровой консоли Sega Master System и Sega Genesis обратно совместимы и могут использоваться с Atari 2600.

Не все системы Magnavox Odyssey 2 имели съемные контроллеры. Для моделей, которые это делают, достаточно простого адаптера для перестановки контактов.

Некоторые компьютеры Amstrad , которые в остальном были совместимы с IBM PC , имели цифровые игровые порты, совместимые с Atari, а не аналоговый стандарт ПК . Такие программы, как Elite и GEM, поддерживали цифровой игровой порт Amstrad. В противном случае направления джойстика были сопоставлены с клавишами на клавиатуре.

Системы с использованием адаптеров

Apple II также имел порт для джойстика с использованием 9-контактного D-sub, но это была совсем другая система, которая соединяла два аналоговых джойстика с одним портом. Они не очень подходили для направленных игр, и адаптеры для портовых устройств Atari были обычным явлением, как коммерческих, таких как Sirius Joyport , так и многих домашних систем. В отличие от портов, используемых в системах Commodore, большинство домашних систем адаптировали только джойстик и обычно не включали другие входы. Эти адаптеры не позволяли использовать аналоговые входы лопастей, несмотря на то, что порт уже напрямую обрабатывал эти входы, что означало, что все, что было необходимо, это механический адаптер.

Не Sinclair ZX Spectrum до Spectrum +2 уже нет встроенного контроллера порта, что привело к изобилию различных входов. Адаптеры портов Atari были распространены, и появилось несколько устройств, включая Kempston Interface и ZX Interface 2, которые были несовместимы друг с другом. Интерфейс 2 превратил нажатие джойстика в нажатие с клавиатуры и, таким образом, не мог генерировать аналоговые сигналы от манипуляторов.

Би - Микро имели относительно сложную систему порта , который был основан на 15-контактный D-разъем , который поддерживал два аналоговых джойстиков , как те , на Apple II. В них использовались специализированные аналого-цифровые схемы, что делало их превосходными для задач сопряжения, которые встречаются (например) в AtariLab . Однако популярность порта Atari была такова, что для этой системы также были доступны адаптеры, которые сильно различались по количеству и типам устройств управления, которые они поддерживали.

Примечания

использованная литература

Цитаты

Список используемой литературы

• Декюр, Джо (июль 2015 г.). "Компьютерная система видео Atari: принесите домой развлекательные истории". Журнал IEEE Consumer Electronics Magazine : 59–66.
• Знакомство с Amiga 2000 . Commodore Business Machines. 1987 г.
• Руководство по аппаратному обеспечению Atari (PDF) . Atari. 1982 г.
• Справочное руководство программиста Commodore 64 . Commodore Business Machines. 1982 г.