Hardware - A interface Game

Hardware - A interface Game

27/06/2018

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  Eis aqui, um artigo retrô, sobre um interface criada pela IBM nos anos 80 e que foi utilizada até meados de 2010 em placas-mãe. Você pode encontrar uma porta Game em algumas placas de áudio PCI também.

  A interface Game foi criada com o intuito de conectar Joysticks ao PC para poder jogar. Isso foi introduzido na época do IBM PC como uma placa adaptadora ISA denominada "Game Control Adapter". Esta placa possuía endereço padrão 201h.

  Com o progresso constante da tecnologia, esta interface foi abolida. Atualmente, é possível encontrar Joysticks com interfaces atuais e modernas, como por exemplo a interface USB.

  A porta Game tinha funcionamento analógico, isto é, eram enviados sinais elétricos amplamente variáveis para um CI multivibrador. Normalmente era utilizado o CI 558 (uma variação do 555 com 4 entradas e 4 saídas de sinal) embutido no circuito controlador da porta. Mas por que um CI multivibrador com 4 entradas e 4 saídas? Continue lendo e vai descobrir!

  Na imagem abaixo, uma foto da "Game Control Adapter" original. Repare o chip 558:

  Muitas placas de áudio PCI possuem um controlador Game embutido no controlador de áudio pois, é um circuito extremamente simples de se implementar. Na imagem abaixo, você vê uma placa de áudio da Creative Labs.

  Na placa-mãe Asus M2N-E SLI, por exemplo, há um controlador de áudio PCI com 15 pinos dispostos em duas linhas para conectar uma porta Game.

  Em muitas placas-mãe, a interface Game era controlada por um circuito embutido no Super I/O, como na imagem abaixo:

   Perceba que ao lado dos 15 pinos dispostos em duas linhas, está escrito "GAME" na serigrafia da placa. Abaixo, você vê o diagrama de blocos de um Super I/O da SMSC com a interface GAME:

Diagrama do SMSC 47M10x. Perceba a interface GAME circulada em vermelho. Perceba em que pontos do barramento interno do Super I/O esta interface está conectada.

 

  A interface GAME também prevê um circuito padrão para a porta. Um exemplo de circuito utilizado nesta porta pode ser dado no esquema elétrico da placa-mãe Gigabyte GA-6VEML Rev.: 1.0 que está sendo mostrado abaixo:

Esquema elétrico da porta GAME da placa-mãe GBT GA-6VEML Rev.: 1.0

  A pinagem do conector Game é descrita abaixo:

  Como você pode ver no início do artigo, a Game Port possui um conector DE15 de cor amarela e com 15 pinos.

  Algumas portas Game possuem uma interface MIDI. A interface MIDI serve para interconectar instrumentos musicais eletrônicos ao computador. Esta interface poderá ser estudada em artigos futuros!

  Um Joystick com interface Game é composto por no máximo quatro botões e duas alavancas. Estas alavancas são ligadas a potenciômetros, dispositivos que possuem resistência elétrica variável entre um mínimo e um máximo. Os potenciômetros mais utilizados tinham em torno de 100 a 150 KiloOhm. Você pode entender melhor o funcionamento do potenciômetro CLICANDO AQUI!

  Cada botão é ligado a um resistor Pull-up de 1 Kiloohm, que mantém o sinal em nível HIGH enquanto o botão não é pressionado. Para saber mais sobre o funcionamento dos resistores, CLIQUE AQUI!

  Na escola, você estudou o plano cartesiano, que é composto pelos vetores X e Y. Na porta Game, o posicionamento da alavanca também é feito com base nestes vetores, ou seja, para cada vetor há um potenciômetro. Conforme a alavanca é movimentada, os dois potenciômetros vão alterando suas resistências e a tensão nos pinos X1 e Y1 variam. O controlador da porta, no computador, é o responsável por converter este sinal variável vindo de X1 e Y1 em sinais digitais. Isto também vale para a alavanca e os potenciômetros ligados a X2 e Y2.

  O CI 558 recebe o sinal vindo dos potenciômetros e a partir deste sinal gera uma frequência de disparos nas respectivas saídas, da mesma forma que funciona um CI 555, lembram? Esta frequência de disparo será lida por um circuito controlado pelo software, que irá identificar a cada instante a quantidade de oscilações e gerar o código necessário para executar uma ação no jogo. Este método para medir a resistência e verificar a posição da alavanca era extremamente barato, como já foi dito, mas não era tão preciso assim.

  Para que todo o circuito do Joystick funcione, é necessário, no mínimo três linhas de 5 Volts cada. Em portas onde não há a implementação da interface MIDI, uma quarta linha de 5 Volts pode ser conectada ou o pino 15 pode não ser utilizado.

  A leitura do sinal era algo complicado para os programadores da época pois, era difícil implementar um código sem erros capaz de identificar um sinal com frequência amplamente variável. Também não existia um padrão perfeito estipulado pela indústria, ou seja, poderiam haver diferenças entre joysticks e diferenças nos controladores, o que resultava em dores de cabeça para os programadores pois, para cada modelo era necessário uma calibração. O circuito controlador presente no Super I/O ou no controlador de áudio não possuía buffer de memória, a leitura era de forma instantânea.

   Esta é mais uma antiguidade presente no Super I/O de placas-mãe! Atualmente, esta interface já foi abolida e, como eu disse a interface USB tomou conta! Mas, mesmo assim é interessante ter uma noção de como funcionam estas antiguidades para entendermos como evoluiu e como funcionam as tecnologias atuais!

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FONTES e CRÉDITOS

 

Texto, tabelas e imagens: Leonardo Ritter

Fontes: Pinouts.ru; Biblioteca do Hardware Central; Wikipedia (somente artigos com fontes verificadas!).

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