2014年〜2015年にかけて、はにはにさんとMSXの補修に関わる情報や部品のやり取りをしていた際に研究用として赤いFS-A1をご提供頂いた。その時の記事がコチラ。

blog記事に書いてある通り、キズやホコリのない超イケメンな赤モデルであったが、ACアダプタが無く売り物にならないとして当方へドナドナされてきた。

（はにはにさんのblogより画像を引用）

　右端に見えるACアダプタのコネクタは3端子で特殊な形状。嵌合するコネクタ単体での入手はほぼ不可能のようだ。

全く同じ仕様のACアダプタがFS-A1mk2、SONYのHB-F1でも使われており、互換性はある模様。

　この巨大な純正ACアダプタは、ジャンク品として出回っている本体には付属していないことが多く、このために活用できない機体が相当数存在すると思われる。

海外でもこれが障害になっている模様。MRC（MSX Resource Center）の関連スレがコチラとコチラ。

（画像は当方所有のもの）

　2電源仕様で、DC9Vはともかく、AC18Vを要求するのがクセモノである。

　AC18VはFS-A1内部でダイオードで整流され、レギュレータで±12Vに降圧される。±12Vはカートリッジスロットに供給されるほか、映像・音声信号を処理するHybrid ICでも使われるため、ここに電力を供給しないと絵が出せなくなる。

当方所有のFS-A1（黒モデル）と FS-A1mk2は通常の+9VスイッチングACアダプタのみで動作するように改造済みである。改造記事はコチラ。

なお、今回の赤モデルでは電源の改造は行わない方針。

　右はHB-F1の付属ACアダプタのコネクタと内部の画像である。FS-A1のものと外観、形状、電圧、電流の仕様も同一であり、製造元も同じなのかも？

経年しているので大きなコンデンサの劣化が気になるところではある。SONYのものはガワがラインヘッドネジで閉じられており分解には特殊なドライバーが必要らしい（パナは普通のネジ）。

（画像はMikasen.さん提供）

　赤ワイヤー側のAC18Vはトランスからそのまま出力されているが、白ワイヤーのDC9Vはダイオードで整流されてコンデンサで平滑化されている。

DC9VはMSX本体内のレギュレータで5Vに降圧・安定化される。

　初代FS-A1はシンプルな構成のMSX2で、ROMゲームをプレイする分にはあまり困らないのだが、ちょっと突っ込んだ使い方をしようと思うと足りないものが目立つマシンである。ディスク媒体のソフトはスロットにFDDやSDカードデバイスを挿せば読めるが、DOS2系のOSは128kB以上のプライマリRAMを要求するため、ノーマルの64kBでは不足する。 マッパメモリ内蔵のMegaFlashROM SCC+SDなどを使えば問題ないが、当方自作のSDカードデバイスは増設メモリを搭載していないので、スロットの節約のために本体の内蔵メモリを拡張しておくべきだろう。手法については、A1mk2の改造記事の後半に書いたように、628512相当のSRAMをS1985のマッパアドレス線に接続することにした。

　漢字ROMは市販ゲームではあまり使われなかったようだが、フリーソフトを使う際に意外と必要。なくてもエラーにはならないものの、画面に豆腐（■）が現れてとても悲しい目に合う。漢字フォントデータはAtoCさんがエミュレータ用にリリースしている「漢字ROM image file for MSX emulators」を有り難く使わせて頂いた。フリーのフォントをコンバートして機種依存文字を手入力されて作られたのだとか（お疲れ様です）。MSXエミュレータ用とされているが実機でも使うことができた。

ちなみに外付けの漢字ROMとしては、ワープロカートリッジやMSX-JEカートリッジに内蔵されたものがいくつか存在するが、単体の漢字ROMはレアだとか（参考リンク：れふてぃServe）。ウチにもビデオテロッパFS-UV1やワープロプリンタFS-PW1のカートリッジがあるが、スロットのリソースを消費するし、そもそもこんな邪魔なモノを挿しっぱなしで運用するのは避けたいところ。

なお、漢字ROMのないMSXでも日本語テキストファイルを表示させることはできる模様。門真なむ氏が作成した8ドット漢字フォント「美咲フォント」を内包するテキストビューワ「FQV」がおちっん氏のサイトにてリリースされている。

　FM音源はゲームで遊ぶにもあったほうが良いし、各種音源プレーヤーを動作させるには必須の装備といえる。外付けのFMPACで増設するのがお手軽であるが、スロットを消費してしまうとディスクドライブとSCC音源の併用が困難になる。

内部増設では音源チップ YM2413をIOポートにぶら下げることになるが、ソフトウエアから認識させるために、FS-A1FXの改造と同様の手法で本体のシステムROMを書き換え、音源ドライバを潜り込ませることにした。

　A1mk2 のメモリ512kB増設と同様にS1985（MSX SYSTEM II）のメモリマッパレジスタを利用した512kB化を行うが、このためにはS1985の機能設定が必要である。S1985は最大512kBまでのマッパーメモリを管理するためのマッパーアドレスMA14〜MA18を出力できるが、最上位のMA18を出力するピン(3p)はMA18かキーボードDIR信号のいずれかを選択する仕様になっている。どちらにするかはシステムリセット時のキーボードリターン信号X5の状態で設定される。具体的にはX5をリセット時にLレベルに落とすことで3pからはMA18が出力される。

上図はBABAXさんが公開されているFS-A1の回路図 FS-A1_PWB-REV02_circuit schematic Rev.01a から抜粋したもの。キーボードリ ターン信号X5はCN10 の5pやIR4の6pに出ている。デフォルトでX5はIR4によりプルアップされているのみで、S1985の3pはキーボードDIR信号が出力される設定になっている。リセット信号はIC19で生成されており、こことX5をダイオードを介して接続すれば良いだろう。

---

（画像はBABAXさんの回路図より抜粋）

BIOS ROMには1MbのマスクROMが使われている。データ線（D0-D7)とA0からA13までのアドレス線はCPU直結だが、ROM A14〜ROM A16はゲートアレイに接続されている。ROMの内容を適切なスロットのメモリ空間にレイアウトするためである(詳細は後述)。 SRAMとROMはピンの配列に共通点が多いので、亀の子実装することで配線を省力化することができるが、今回は同時にBIOS ROMの書き換えも行うため別途基板に実装することにした。

---

　以上を踏まえた回路図を書き出した。増設メモリをスロット#3-0に置くため、元々このスロットにレイアウトされていたDRAM（IC10,IC11の81464 x2個）は撤去しておく。RAM同士とはいえ、同一のメモリ空間に複数のデバイスが同時に現れるのはトラブルの元になる。S1985の/SLT30 (53p)にSRAMの/CE (22p)を接続することでスロット#3-0に割り当てられる。

なお、DRAMをスロット#3-0に温存したまま他のスロットに増設メモリを置くこともできると思うが推奨はしない。複数のスロットにメモリが存在すると一部のソフトウエアが動作しなくなるためである。システムROMを書き換えることで問題を回避することは可能。コチラに関連記事あり。

---

　 実際の作業は、S1985のピンピッチが狭いためそれなりの配線難易度ではある。ポリウレタン線の方が細くて配線しやすいが、自分はあの被膜をあまり信用していないのでなるべくジュンフロン線を使うようにしている。ワイヤーの引き回しにはいつものようにテストパターンや非実装部品の穴を利用。A1は片面基板なのでジャンパー線が多用されているが、これを一部パターン面に移植してワイヤーの固定に利用した。なお、パターン面のジャンパー線は強く引っ張るとパターンごとベリっと剥がれる恐れがあるので取扱い注意。

画像で接着剤のようにみえるのは「ハックルー」。半田ごてで溶かせるホットボンドのようなもので、糸を引きにくくコテにもこびりつかないため使いやすい。秋月電子で取り扱いがある。

　MSXの漢字ROMはIOデバイスなのでスロットのリソースを消費しない(漢字BASICや辞書ROMは別)。容量は第 一水準、第二水準ともに1Mbであり、両方実装する場合は2MbのEPROMを用意する。アクセス方法については以下にASCATさんのMSXテクニカルガイドブック第四版 p.20より引用する。

●第一水準漢字を読みだす場合 　I/OポートのD8H番地に漢字コードの下位6ビットを、D9H番地に上位6ビットを出力します。そして、D9H番地から32回連続して値を読み込むと、それがその漢字フォントになります。 ●第二水準の場合は、I/OポートのDAH番地に漢字コードの下位6ビットを、DBH番地に上位6ビットを 出力します。そして、DBH番地から連続して32回読み込みます。これが漢字フォントになります。

　 ハードウエアの設計としては、まずIOデコーダとしてD8h〜DBhへのIOアクセスでイネーブルとなる信号を生成することになる。D8hは2進数で 11011000b 、DBhは 11011011b であるから、A7〜A0のアドレスバスの上位6ビットが110110XXbとなっている時に/IORQがアサートされていることが絶対条件になる。そして、第一水準と第二水準のIOアドレスはA1の論理が反転しているだけなので、ROMに 第一水準、第二水準のフォントを連続して焼いておき、ROM最上位アドレス線(A17)をCPUのアドレスバスA1に接続すればよい。

　漢字コードはIOポートへの書き込みにより、6ビットずつ2回に分けて指定されるので、6ビットのD-FF（フリップフロップ）の74174を２つ用意した。74138を使ってIOアドレスのA0の論理により、どちらの74174に書き込むかを切り替えるようイネーブル信号を生成し、/WRとNOR演算して74174のクロック端子（ポジティブエッジトリガ）に入力した。これでROMの上位アドレス1+6+6=13ビットが確定する。

　次にフォントデータの読み込みのフェイズに移るが、ハードウエア的には32回カウントできる5ビットのカウンタICが必要で、今回4040を 採用した。カウンタの値はそのままROMアドレスの下位5ビットとなるが、漢字コードを指定するフェイズで値がリセットされるようにした。D9hまたはDBhへのIO READ時にROMの/CEをアクティブにしてデータを吐き出し、READ終了のエッジでカウンタの値がインクリメントされるようにしている。これで仕様通りにROMから1文字分のフォントデータが32回に分けて8ビットずつ吐き出されることになる。

　なお、MSX2のIOポートF5hは各種デバイスのイネーブラとなっている。bit0が内蔵漢字ROM用のイネーブラで、ここに1を書き込むとenable、0を書き込むとdisableとなる。S1985にこの1bitレジスタが内蔵されており、値は反転されて29pの/KANJI信号に出力される。今回の回路ではS1985の/KANJI信号を漢字ROMの/OEに接続した。

このデバイスイネーブラは外付けの漢字ROM使用時に内蔵デバイスと競合が起こらないように用意されている。漢字ROMは外付けが優先され、システム起動時は内蔵漢字ROMはdisableとなっているが、外付け漢字ROMが見つからない時にenableとなる仕組み。MSX2+以降では、F5hのbit1が第二水準漢字ROMのイネーブラと定義されたが、S1985にこの機能は含まれていないし、第一、第二水準で内蔵＋外付けで運用するケースは考えにくいので、今回は見ないことにした。

漢字ROMを第一水準のみ実装する場合は1MbのフォントROMを用意すればよいが、IOデコーダのイネーブル条件に A1=0を追加することになり回路的には一手間増えることになる。せっかく作るのならば両方入れてしまった方がオトクである。

MSXのシステムには漢字ROMとは別にMSX-JEや漢字BASICといった漢字ドライバがあり、これらを必要とする場合は別途スロット上にROMを置くことになる。既存のソフトから漢字表示させるだけならばIOポートに漢字ROMを置くだけで問題ない。

参考までに、漢字ROMの有無を調べる手順をASCATさんのMSXテクニカルガイドブック第四版 p.21から引用する。

フリーソフトでは上記の確認をしていないものがほとんどで、フォントデータが存在しない全角文字は豆腐（■）で表示される。

　YM2413はMSXのIOポート 7Ch,7Dhへの書き込みデータにより制御される。まずIOデコーダをそのように設計するが、部品省略のためにA2〜A4はダイオードでまとめてプルアップした。とりあえずこれでも問題なく動作する模様。今見直すと漢字ROM増設回路で7408のゲートが２つ余っていたので、これを使えばよかった気がするし、IOアドレスのビット共通点を利用すればもう少し簡単にできたかも。

YM2413はリズム出力RO、メロディ出力MOを持っているが、ここから出てくるのは各チャンネルの出力電圧が時分割されたパルス信号であり、これをアナログ音声信号に変換するために積分回路を通すことになる。詳しくは裕之さんのサイトのアプリケーションマニュアル（日本語版）参照のこと。

上回路図ではYM2413のRO,MOから出力された信号が4.7kΩを通って0.015uFで接地されているところまでが積分回路で、実機で調べてみたところ松下WX系やFMPAC、SONYのHB-F1XVでCR の値はアプリケーションマニュアル通りになっていた。その先は抵抗を介してリズム、メロディ音声がミキシングされ、コンデンサにより直流成分がカットされた上でオペアンプで反転増幅される。ここでは入力抵抗と帰還抵抗の比により増幅率が決定されるが、A1WX系では7倍ゲイン固定、FMPACではスイッチにより約3倍、10倍、15倍の3段階に設定できるようになっていた。SONY HB-F1XVでは半固定抵抗により 0〜20 倍の範囲で調整可能となっており、今回の改造ではSONY方式を採用した。

そこから先はアプリケーションマニュアルに「低域フィルター(遮断周波数: 20kHz程度)を挿入することにより、ステップノイズを削除することができ、高音質化が計れます」と記載されており、FS-A1WX系では単帰還形ローパスフィルター、FMPACやHB-F1XVでは正帰還形ローパスフィルターが構成されている。FMPACとHB-F1XVについてコチラのサイト（OKAWA Electric Design)のツールで周波数解析を行ってみた。

FMPAC　正帰還型LPF 周波数解析	FMPACは概ねフラットな印象だが、人間のおっさんの可聴域を越えた15kHzのあたりからストンと落ちるような感じ。 上回路図の後段のオペアンプの7pに接続されている100pFを220pFに変更するとこのような特性になる。
HB-F1XV　正帰還型LPF 周波数解析	SONY内蔵音源の場合は比較的なだらかなカーブを描いており、10kHzくらいから抑え気味になっている。多少高音域が犠牲になるがノイズ除去効果は高め。 今回の増設回路ではSONY方式を採用した。

オペアンプは単電源と両電源でドライブする方式があり、松下WX系は+5Vの単電源だが、FMPACやHB-F1XVでは±12Vの両電源である。そのためスロットに±12Vを出力していないカシオPV-7ではFMPACが使えないといったことが起こる。単電源はダイナミックレンジの点で不利であり、今回の改造でも両電源とした。

ローパスフィルターを通した音声信号はカップリングコンデンサと抵抗を介してMSX本体の音声ミキシング回路に入力する。両電源ドライブのオペアンプから出力される音声信号は0Vを基準電位とした交流信号であるため、カップリングコンデンサには無極性コンデンサを使う必要がある。FS-A1では Hybrid ICの14pが音声ミキシング部となっているが、入力抵抗はミキシング回路のオペアンプの帰還抵抗に合わせるため、スロットの音声入力に接続されている抵抗値と同じ4.7kΩとした。

　FM音源（YM2413:OPLL）は漢字ROMと違って値を読み出す仕組みがなく、システムから認識させるためには、ドライバのROM（FMBIOS） が必要となる。音源そのものはIOデバイスなのでスロットに依存せず、FMBIOSは適当な空いたスロットに置くことができる。ROMカートリッジを作成して認識させることもできるが、スロットを節約するためFMBIOSをシステムに組み込む手法について検討・解析を行った。

以下はフリーのCBIOS。こちらは拡張BASICを持たないのでCALL MUSIC命令は使えないが、ソースを見たところFMBIOSには対応しているように見える（当方では動作未確認）。

これらに共通しているAPRLOPLLが内蔵FM音源を識別する文字列である。FMBIOSはページ１(4000h〜)に置くことになっているので、適当なスロットの4018hからAPRLOPLLが読めるようにROMを配置するだけでほとんどのゲームソフトでFM音源が鳴らせるようになる。

（MSX Datapack 7部 3章より引用）

余談だがMSX Datapackによると、内蔵音源もFMPACもIOアドレスは7Ch,7Dhで共通だが、FMPACは当該のスロットのメモリマップドIOでも制御できるらしい。外付けのFM音源カートリッジを製作するのであれば、こちらのアドレスデコーダと7FF6hのイネーブラも用意しておいたほうが良さそう。 FMPACを7FF6hでdisableにした場合はIOアクセスのみ禁止されるのか、音源そのものがdisableになるのか判らないが、競合を避けることが目的なのでIOアクセスのみ禁止する仕様だろうか？

　FS-A1の スロットマップと、引っこ抜いて読んだ内蔵マスクROMの内容を照合すると以上のようになっていた。ROMの 0C000h-0FFFFhは内容がFFhで埋められており、SLOT CHECKERでは存在を確認できなかったが、実はスロット#3-1のページ１に割り当てられており、ここにFMBIOSを潜り込ませることも可能。なお、スロットマップ表示にはTINY野郎さんのTINY SLOT CHECKERを活用させて頂いた。

スロット#3-2はROMヘッダ付きの内蔵ソフト（デスクパック）の領域で、続く#3-3にはヘッダのないデータが格納されている。デスクパックに64kBも使われているとは考えにくいが、#3-3の内容を削除するとデスクパックが起動しなくなることから、何らかの用途で使われている模様。

内蔵ソフトはROMゲームで遊ぶ時には表に出てこないが、FDソフトより先に起動してしまう非常に鬱陶しい存在である。あまりに鬱陶しかったせいか、A1WXシリーズ以降ではスライドスイッチでOFFにできるようになった。 一応DELキー起動でスキップ出来るようになっているものの、つい忘れてこの画面が現れてイラっとするユーザーも多いことだろう。

　やや余談であるが、FS-A1のBIOS ROMはゲートアレイによって16kB、または32kBで区切られてシステム上の特定のアドレス空間にマッピングされている。各領域に対するROMの/OEに相当するイネーブラは29p〜34pにアサインされ、各々S1985が出力するスロットセレクト信号が接続されている。

ROMの区切りとマッピング先のアドレスはゲートアレイ内部で固定されているが、イネーブラの接続先はハードウエア的に変更可能になっているので、ある程度スロット構成を変更することは可能だろう。