PC-9821Cr13にテンキーをつなげる

前回までのArduinoを使ったPS/2のキーボード接続で、シリアル通信によるデバイス接続にだいぶ慣れてきました。そこで以前からどうしても試してみたかったことを実行してみることに。

それはこのPC-9821Cr13にテンキーをつなぐことです。


(詳しいスペックはこちらで)

この手持ちのPC98は液晶画面のバックライトが点かなかったり、ハードディスクとCD-ROMも故障したためIDEのものと交換したり、動作不安定になるので余計な拡張ボードも取り外したりとほぼジャンク品寸前のものです。でも幸いなことに外部モニター端子が付いているので、手持ちの古いけど24kHz対応の液晶モニターで利用することができていますし、OSもMS-DOSにダウングレードしたことで安定動作するようになったので今だに現役で使用できています。

このPC98はレトロゲームで利用することが多いのですが、そのとき問題になるのがテンキーなんです。見ての通りこの機種にはテンキーがありません。DOSの初期の頃やそれ以前のBASIC時代のゲームではテンキーの利用は当たり前なので、これは致命的です。
まぁ、エミュレーターでも遊ぶことはできるのですが、画面描画のスムーズさは(あたりまえですが)実機の方が良いので出来れば実機を使いたいのです。

この機種には一応Num Lockが付いています。でもキーピッチが狭く、ゲームで使うには指の置き場所が今ひとつしっくりきません。また、昔挫折して再チャレンジしたいマイト・アンド・マジックでは一部のコマンドがNum Lockで使えなくなってしまい、必要なときに一々Num Lockを外す操作が面倒すぎていまだにチャレンジ出来ていません。そんな訳でいつかArduinoでテンキーをつなげようという野望を抱いていました。

このキーボードの右側面にはテンキー接続のコネクタがあります。Arduinoでの電子工作の経験を積んだ今ならなんとかテンキーを接続出来そうな気がします。

キーボードに関して必要な情報はPC-9801の古いテクニカル本で確認できました。ただキーボードにつなぐテンキーの情報はなかったので、キーボードと同等に扱えるのかは不明でした。さすがにネットにも技術的な情報はなく、当然Arduinoによる接続事例も見つかりませんでした。

ということでやってみなければ分からないという状態でのスタートです。

まずは接続のためにミニDIN-8のオスコネクタが必要ですが、これはいつものようにハードオフでケーブルを調達し分解・配線して作りました。



次に接続するテンキーですが、とりあえず昔投稿したこれを使います。使用するArduinoはPro Microです。

必要なものがそろったのでスケッチの作成を開始したのですが、キーボードの技術情報を確認しながらArduinoとPC98キーボード間でシリアル通信を行おうとしてもまったく動作しません。何が問題なのかまったくわからないまま、手当り次第色々な処理をスケッチに書き込んでみたところでなにも起こりません。

しばらくはお手上げ状態でしたが、何かの拍子に突然PC98に文字が入力出来るようになりました。ただし文字化けしていましたが。
シリアル通信で送信ビットの取りこぼしが起きているようなので、あとはどこで問題が発生しているのか見つけるだけなのですが、これが思ったより大変でさらに試行錯誤の状態が続きました。

そんなこんなで苦労はしましたが最終的にはなんとか完成にたどり着くことが出来ました。
出来上がったスケッチはこちらです。

PC98TenkeyMatrix.ino

ただしこのスケッチは独自にカスタマイズしたテンキー専用なので、汎用的なものではありません。


そこで別のテンキーをつないでみることにしました。



エレコムのテンキーです。インターフェイスがPS/2となっている珍しいものですが、何故かハードオフのジャンク品売り場に幾つもありました。税込み￥108でした。

このテンキーをつなぐためのスケッチはこちらです。

PC98TenkeyPS2.ino

PS/2接続なのでこのテンキーだけでなく、普通のPS/2のフルキーボードをつないでもテンキー入力ができます。(テンキー以外のキー入力は面倒なので実装していません)

接続ピンは以下のようになります。

PC98テンキーコネクタ(ミニDIN-8) → Arduino Pro Microピン

1 ＲＳＴ　→　４
2 ＧＮＤ　→　ＧＮＤ
3 ＲＤＹ　→　５
4 ＲＸＤ　→　１ (TX ハードウェアシリアル)
5 ＲＴＹ　→　６
8 ＋５Ｖ　→　ＶＣＣ

PS/2コネクタ → Arduino Pro Microピン

1 ＤＡＴＡ　→　８
3 ＧＮＤ　　→　ＧＮＤ
4 ＶＣＣ　　→　ＶＣＣ
5 ＣＬＫ　　→　２ (割り込みに使用)

Arduinoの1ピンはハードウェアによるシリアル通信で利用するので変更しないで下さい。今回、ハードウェアシリアル通信を使用することでPC98キーボードとの通信が非常にシンプルなものとなりました。ただし、LeonardoやPro Microではスケッチ書き込みに利用するUSBシリアルでもハードウェアシリアルを利用しているので、このスケッチを書き込んだ後はUSB接続後(またはリセット後)８秒以内にスケッチ書き込みを開始しないとうまく書き込めなくなると思います。

それとArduinoの２ピンは割り込み制御に使用するので、変更する際は割り込み機能のあるピンを選択して下さい。ここで２ピンを使用したのは、後でPro Miniで利用することを考え互換性を持たせるためです。

このスケッチはPC-9821Cr13のテンキーコネクタへの接続でのみ動作確認を行っているだけなので、他のPC98のキーボードコネクタに直接つないでも動作するかどうかは分かりません。残念ながらPC-9821Cr13のキーボードコネクタは他のPC98で使用していない独自のものなので確認できないのです。

また、PC-9801RAぐらいからキーボードへコマンドを送るようになったようですが、確認できた範囲ではテンキーには98起動時に送られるダミーコマンド(0が３つのはずですが何故か４つ送られてきます。テンキーは扱いが違う？)くらいしか送られてきていないので無視しています。
その他、キーコードの再送要求やリセットコマンドも専用線で送られてくる(かもしれない)のですがきちんと処理していません。今のところこれでも問題ないようです。旧モデルのテンキーとでも認識されているのでしょうか。

ところで、今回もPro Microにスケッチ書き込みした後はUSBを使うことはありません。なので前回使用しなかったPro Miniを使ってみました。

上記PS/2用のスケッチ先頭の

#define SERIAL Serial1

をコメントにして

//#define SERIAL Serial

のコメントを外せばPro Mini用のスケッチになります。

前回は割り込み処理でキーコードの取りこぼしが発生したので、今回試して見たところ２回ほど発生してしまいました。でもこれはテンキーをひたすら高速連打したときの話で、実際にゲームなどで利用したときに問題は発生していません。ということでこのまま使用してもよさそうです。仮にキー入力ができなくなっても、リセットボタンですぐに復旧しますし。



やっと念願のテンキー接続が実現でき、PC-9821Cr13もだいぶ使いやすくなりました。レトロゲームも快適に遊べるようになったので、マイト・アンド・マジックの再チャレンジも出来そうです。