Универсальная игровая консоль

Авторы патента:

A63F13 - Аспекты игр с использованием двух- и более размерного дисплея, работающего на электронных средствах , например телевизионного экрана, и показывающего изображения, относящиеся к игре (электрические схемы см. в соответствующих подклассах для этого)

Полезная модель относится к игровым устройствам и предназначена для эмуляции электронных игр 1-5 поколений с одной консоли на телевизоре или мониторе компьютера. [A63F 13/00]. Цель полезной модели состоит в расширении функциональных возможностей игровой консоли и достигается за счет того, что игровая консоль включает два блока формирования видеосигнала, три преобразователя видеосигнала, а также блок управления и переназначения, который унифицирует игровой манипулятор под каждую эмулированную систему и запущенную игру, кроме того, для общего управления состоянием памяти консоль включает блок динамического управления памятью, кнопки которого являются общими для всех эмуляторов. Положительными техническими эффектами от использования универсальной консоли являются: обеспечение возможности использования широкой номенклатуры устройств отображения; обеспечение возможности эмуляции на одной консоли игр 1-5 поколения; повышение надежности и универсальности игрового манипулятора; отсутствие необходимости иметь физический носитель с игрой (картридж) путем воспроизведения сохраненного в ПЗУ образа.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ИГРОВАЯ КОНСОЛЬ

ОПИСАНИЕ

Известна 8-ми битная ИГРОВАЯ ПРИСТАВКА DENDY от Famicon [1], состоящая из основного блока, включающего центральный процессор, высокочастотный модулятор, и стабилизатор питания, выполненные на отдельных платах, которые соединены между собой гибкими шлейфами. Игровые манипуляторы подключены к разъемам, размещенным на боковой стенке основного блока, а телевизор подключен к RF-выходу основного блока.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, которые выражаются в возможности использования только проводных игровых манипуляторов, а также эмуляции только 8-ми битных игр NES (денди).

Из уровня техники известна 16-ти разрядная ИГРОВАЯ ПРИСТАВКА SEGAMEGADRIVE от компании Sega [2], состоящая из основного блока, внутри которого на печатной плате размещен центральный процессор, и видеопроцессор с аналоговым выходом к которому подключен телевизор, при этом игровые манипуляторы сообщены с печатной платой посредством инфракрасного порта.

Недостатками игровой приставки SegaMegaDrive являются ограниченные функциональные возможности, которые выражаются в возможности использования эмуляции только 16-ти битных игр, также к

недостатку можно отнести невысокую надежность инфракрасного канала между игровым манипулятором и приставкой.

Наиболее близким по технической сущности является УНИВЕРСАЛЬНАЯ ИГРОВАЯ КОНСОЛЬ HAMY от SegaCorporation [3], состоящая из блока управления, выполненного с возможностью эмуляции 8-ми и 16-ти битных игр, соединенного с блоками постоянной и оперативной памяти, а также с блоком формирования видеосигнала, аналоговый видеовыход по AV кабелю с тремя RCA разъемами сообщается с телевизором. К входу блока управления через интерфейс взаимодействия с периферийными устройствами по кабелю подключен один или несколько игровых манипулятора.

Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности, которые выражаются в возможности использования только проводных игровых манипуляторов, а также в возможности эмуляции только 8-ми и 16-ти битных игр, соответственно.

Цель полезной модели состоит в расширении функциональных возможностей игровой консоли.

Технический результат состоит в возможности эмуляции на одной консоли игр 1-5 поколений, в обеспечении универсальности использования одного и того же игрового манипулятора для различных эмулируемых систем.

Технический результат достигается за счет того, что игровая консоль, состоящая из блока управления, соединенного с блоками ПЗУ и ОЗУ, с блоком формирования видеосигнала, к входу блока управления через интерфейс взаимодействия с периферийными устройствами подключен, по

крайней мере, один игровой манипулятор отличается тем, что блок управления подключен к первому блоку формирования видеосигнала с видеовыходом VGA и ко второму блоку формирования видеосигнала с видеовыходом HDMI, который соединен с HDMI-разветвителем, к одному из выходов HDMI-разветвителя подключен RCA-преобразователь, один из выходов которого является видеовыходом AV, а ко второму выходу подключен ВЧ-модулятор с видеовыходом RF; кнопки игрового манипулятора подключены к сдвиговому регистру, к управляющему входу которого и управляющему входу модулятора аналогово сигнала подключен контролер, выход сдвигового регистра подключен к информационному входу модулятора аналогового сигнала, который последовательно соединен с передатчиком радиосигналов и антенной; интерфейс взаимодействия с периферийными устройствами содержит два радиоприемника, которые соединены с двумя демодуляторами, выходы которых подключены к двум информационным входам трехканального преобразователем сигналов, к третьему информационному входу которого подключен блок динамического управления памятью с тремя кнопками «СОХРАНИТЬ», «ЗАГРУЗИТЬ» И «ВЫХОД», трехканальный преобразователь сигналов подключен к концентратору, к которому также подключена клавиатура и модуль BLUETOOTH, выход концентратора подключен к информационному входу блока переназначения и управления, который соединен с блоком управления и имеет с ним обратную связь, также блок управления соединен с блоком формирования аудио сигналов с входом для микрофона и выходом для наушников.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена структурная схема игровой консоли.

На фиг. 2 представлена структурная схема игрового манипулятора.

На фиг. 3 представлен игровой манипулятор (вид спереди).

На фиг. 4 представлен игровой манипулятор (вид снизу).

На фиг. 5 представлен игровой манипулятор (вид сверху).

На фиг. 6 представлена схема работы блока переназначения и управления.

На фиг. 7 представлена таблица переназначения кнопок управления игрового

манипулятора для различных эмулируемых систем.

На фиг. 8 представлен видеоинтерфейс выбора эмулируемой системы.

На фиг. 9 представлен видеоинтерфейс выбора игры.

Осуществление полезной модели.

Универсальная игровая консоль состоит из блока управления (БУ) 1, который подключен к первому блоку формирования видеосигнала (БФВС) 2 с видеовыходом VGA и ко второму БФВС 3 с видеовыходом HDMI, который соединен с HDMI-разветвителем 4, к одному из выходов HDMI-разветвителя 4 подключен RCA-преобразователь 5, один из выходов которого является видеовыходом AV, а ко второму выходу подключен ВЧ-модулятор 6 с видеовыходом RF; кнопки 7 игрового манипулятора 8 подключены к сдвиговому регистру 9, к управляющему входу которого и управляющему входу модулятора аналогово сигнала 10 подключен контролер 11, выход сдвигового регистра 9 подключен к информационному входу модулятора аналогового сигнала 10, который последовательно соединен с передатчиком радиосигналов (РПД) 12 и антенной 13. Интерфейс взаимодействия с периферийными устройствами содержит два радиоприемника (РПР) 14 и 15 которые соединены с двумя демодуляторами 16 и 17, выходы которых подключены к двум информационным входам (3хКП) 18 к третьему информационному входу, которого подключен блок динамического управления памятью (БДУП) 19 с тремя кнопками «СОЗРАНИТЬ» 20, «ЗАГРУЗИТЬ» 21 И «ВЫХОД» 22,

трехканальный преобразователь сигналов 18 подключен к концентратору 23. К концентратору 23 подключена клавиатура 24 и модуль BLUETOOTH 25, выход концентратора 23 подключен к информационному входу блока переназначения и управления (БПУ) 26, который соединен с БУ 1 и имеет с ним обратную связь, также БУ 1 соединен с блоком формирования аудио сигналов (БФАС) 27 с входом для микрофона и выходом для наушником. Блоки ОЗУ 28 и ПЗУ 29 подключены к БУ 1.

БУ 1, в частности, может быть представлен стандартным центральным процессором ЭВМ или схемой ПЛИС с тактовой частотой не менее 1,5 ГГц.

HDMI-разветвитель 4 технически представляет собой сплиттер (разделитель) сигнала с аппаратным декодированием и модуляцией на два выхода.

RCA-преобразователь 5 построен на основе транскодера цифрового сигнала HDMI в аналоговый композитный сигнал RCA.

ВЧ-модулятор 6 построен на основе ВЧ-модулятора антенного сигнала.

РПР 14 и РПР 15 выполнены на основе трансиверов NordicSemiconductor NRF24L01 с частотой приема-передачи 2,4 ГГц, а демодуляторы 16, 17 - на 8-ми битных микроконтроллерах Atmel AVR Atmega 8.

3хПР 18 выполнен на 8-ми битном микроконтроллере Atmega 8, который обеспечивает поддержку трех входов: 2-х входов для управляющих сигналов игровых манипуляторов 8, а один для БДУП 19.

БДУП 19 собран на основе интегральной схемы шифт-регистра 4021.

Клавиатура 24 выполнена на основе стандартной USB-клавиатуры, в частности использована клавиатура с 89 клавишами для планшетных компьютеров.

Модуль 25 представляет собой модуль Bluetooth стандарта 2.1.

Блок ОЗУ может быть выполнен в виде стандартной платы ОЗУ с

объемом памяти не менее 1024 МБ.

Блок ПЗУ может быть выполнен в виде жесткого диска или FLASH-накопителя с объемом, необходимом для записи эмулируемых систем и каталога игр.

Универсальная игровая консоль работает следующим образом.

После подачи электрического питания на структурные узлы и элементы происходит включение игровой консоли.

После включения блок управления 1 запрашивает в ПЗУ 29 перечень эмулируемых систем и каталог записанных игр.

После этого БУ 1 подает видеосигнал на 1БФВС 2, который преобразует его в сигнал VGA и подает на компьютерный монитор, на котором отображается меню выбора эмулируемой системы (см. фиг. 8). Игрок может выбрать для эмуляции игровые системы 1-5 поколений таких как: NES, SEGA, SNES, PSX и д.р.

Для выбора эмулируемой системы игрок нажимает кнопки 7 игрового манипулятора 8, с которых сигналы поступают на вход регистра 9. Контроллер 11 с заданной периодичностью производит сдвиг разрядов регистра 9 и из параллельного кода формирует последовательный цифровой код, который поступает на вход модулятора 10. После прихода старшего разряда цифрового кода в модулятор 10 контроллер 11 выдает команду на модуляцию. Модулятор 10 формирует аналоговый низкочастотный сигнал, который соответствует последовательному цифровому коду и передает его на вход радиопередатчика 12, который производит повышение частоты аналогового сигнала до заданного значения, к примеру, 2,4 ГГц, и излучается антенной 13.

Антенна 13 транслирует сигнал в окружающее пространство, который регистрирует радиоприемник 14, дальность регистрации определяется

номенклатурой используемых элементов и составляет порядка 30-50 м.

Радиоприемник 14 понижает частоту принятого радиосигнала, оцифровывает и передает его демодулятору 16, который выделяет из сигнала цифровой код, соответствующий последовательному цифровому коду на выходе регистра 9, и отправляет его 3хКП 18.

В 3хКП 18 также поступают сигналы с демодулятора 17 и блока динамического управления памятью 19, которые он преобразует в формат USB и подает на концентратор 23.

Концентратор 23 интегрирует поступающие сигналы в одну USB шину, которая подключена к блоку переназначения и управления 26.

При выборе системы эмуляции переназначение клавиш выполняется автоматически, БУ 1 отправляет циклический запрос (фиг. 6) в ОЗУ 28 по загруженной системе, до тех пор, пока не будет определена система, после чего БУ 1 из ПЗУ 29 подгружает профиль назначения клавиш 7. Одной кнопке, нажатой на игровом манипуляторе 8, соответствует различный сигнал в зависимости от выбранного профиля. Например, в эмуляторе NES необходимо, чтобы нажатия на кнопки 35 и 36 обрабатывались как Turbo А и Turbo В (фиг. 7), а при игре в системе эмуляции SEGA они имеют совершенно другую функцию, и должны обрабатываться как кнопки X и Y. Для переназначения клавиш 7 необходимо нажать кнопку «Выход» 22 БДУП 19.

Когда запущена какая-либо игра, срабатывает БПУ 26, который автоматически определяет какие команды необходимо присвоить кнопкам 7 игрового манипулятора 8 - и передает данную информацию в БУ 1.

Кроме того, в функции БПУ 26 входит задание значения кнопок управления памятью (20, 21 и 22): для этого он запрашивает в БУ 1 информацию о том, какие значения необходимо присвоить каждой из кнопок управления: СОХРАНИТЬ 20, ЗАГРУЗИТЬ 21, ВЫХОД 22.

Модуль Bluetooth 25 служит для поддержки Bluetooth-устройств, а

также беспроводных джойстиков сторонних производителей, к примеру, PS3. При подключении данного типа игровых манипуляторов БПУ 26 обрабатывает их как подключенные устройства и определяет назначение кнопок в соответствии с запущенной игрой.

При работе игровой консоли можно подключать различные устройства отображения видео. К выходу HDMI разветвителя 4 можно подключать мониторы повышенной четкости, к выходу RCA-преобразователя можно подключить телевизор, также ВЧ-модулятор можно подключить к входу телевизионного приемника.

Промышленная осуществимость предлагаемой полезной модели обосновывается тем, что в ней использованы известные узлы, блоки и элементы по своему прямому функциональному назначению. В 2014 году заявитель изготовил универсальную игровую консоль.

Положительными техническими эффектами от использования универсальной консоли являются:

- обеспечение возможности использования широкой номенклатуры устройств отображения, благодаря наличию двух блоков формирования видеосигнала и трех преобразователей, которые выводят изображение по четырем каналам: VGA для подключения к компьютерным мониторам, HDMI для работы с телевизорами нового поколения, RCA для подключения к стандартным телевизорам, проекторам и разнообразным устройствам ввода, а также RF (коаксиальный кабель) для работы с более старыми моделями ТВ-приемников;

- обеспечение возможности эмуляции на одной консоли игр 1-5 поколения, благодаря наличию блока управления и переназначения 26, который унифицирует игровой манипулятор 8 под каждую эмулированную систему и запущенную игру, кроме того, предлагается решение для общего

управления состоянием памяти: сохранение и загрузка прогресса игры в любой момент по нажатию на кнопок, единых для всех эмуляторов; - повышение надежности и универсальности игрового манипулятора на основе регистров сдвига 9, ужимающие требуемое количество сигнальных каналов с 15 до 3, с передачей сигнала по высокочастотному радиоканалу, обеспечивающие отсутствие задержек в обработке нажатия клавиш и устойчивый прием на расстоянии до 30-50 метров, независимо от наличия препятствий.

Источники информации:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Dendy

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Sega_Mega_Drive

3. http://emulate-su.livejournal.com/879306.html

Универсальная игровая консоль, состоящая из блока управления, соединенного с блоками ПЗУ и ОЗУ, с блоком формирования видеосигнала, к входу блока управления через интерфейс взаимодействия с периферийными устройствами подключен, по крайней мере, один игровой манипулятор, отличающаяся тем, что блок управления подключен к первому блоку формирования видеосигнала с видеовыходом VGA и ко второму блоку формирования видеосигнала с видеовыходом HDMI, который соединен с HDMI-разветвителем, к одному из выходов HDMI-разветвителя подключен RCA-преобразователь, один из выходов которого является видеовыходом AV, а ко второму выходу подключен ВЧ-модулятор с видеовыходом RF; кнопки игрового манипулятора подключены к сдвиговому регистру, к управляющему входу которого и управляющему входу модулятора аналогового сигнала подключен контроллер, выход сдвигового регистра подключен к информационному входу модулятора аналогового сигнала, который последовательно соединен с передатчиком радиосигналов и антенной; интерфейс взаимодействия с периферийными устройствами содержит два приемника радиосигнала, которые соединены с двумя демодуляторами, выходы которых подключены к двум информационным входам трехканального преобразователем сигналов, к третьему информационному входу которого подключен блок динамического управления памятью с тремя кнопками "СОХРАНИТЬ", "ЗАГРУЗИТЬ" и "ВЫХОД", трехканальный преобразователь сигналов подключен к концентратору, к которому также подключена клавиатура и модуль BLUETOOTH, выход концентратора подключен к информационному входу блока переназначения и управления, который соединен с блоком управления и имеет с ним обратную связь, также блок управления соединен с блоком формирования аудиосигналов с входом для микрофона и выходом для наушников.