レトロPC用 USBキーボード変換アダプタ(その１)

　それぞれの機種のキーボードは持っているのだけど 所有機が増えるとキーボードも増えて置き場所に困ってくる。専用キーボードは所有はしておきたいけど普段使うには大きいし何よりケーブル接続の取り回しが面倒になったのでワイヤレスUSBキーボードを使える変換アダプターを作成。

　もともとはFM TOWNS用だけでも と、作り始めたけど 他の機種のキーボードも似た感じの作りだと判ったので続けて作成。
　ついでにUSBゲームパッドにも一部対応。これはゲームパッドの入力をキーコードに変換して送ってます。


１．変換アダプタ
キーボード変換アダプタの本体は共通でこんな感じ
・Raspberry Pi Pico または、RP2040-Zero
・AE-LCNV4-MOSFET等の4ビット双方向ロジックレベル変換モジュール
・各機種にあったキーボードコネクタ
必要なピンだけ繋ぐ。USB抜き差しするならコンデンサは必要

　schematic_1　　PC-98DOschematic_2



２．接続コネクタ

FM TOWNS(HR12) FM77AV40EX(miniDIN4)
HR12 (3)t 本体コネクタ pico/rp2040 miniDIN 4t　 本体コネクタ pico/rp2040
1 　 GND GND 1 　 VCC VCC
2 　 GND 　 2 　 GND
3 　 KSD GP6 3 　 KSD GP6
4 　 CTLR GP7 4 　 GND GND
5 　 N.C. 　 　 　 　 　
6 　 N.C. 　 　 　 　 　
7 　 VCC 　 　 　 　 　
8 　 VCC VCC 　 　 　 　
FM77AV(RJ9) FM77AV40(RJ12)
MJ4p　 本体コネクタ pico/rp2040 MJ6p 本体コネクタ pico/rp2040
1 　 GND GND 1 　 VCC VCC
2 　 KSD GP6 2 　 DETECT GP7
3 　 DETECT GP7 3 　 KSD GP6
4 　 VCC VCC 4 　 GND GND
　 　 　 　 5 　 N.C. 　
　 　 　 　 6 　 ？ 　
　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　
PC-88FH以降/VA(miniDIN5) PC-98/DO(miniDIN8)
miniDIN 5t　 本体コネクタ pico/rp2040 miniDIN 8t2　 本体コネクタ pico/rp2040
1 　 VCC VCC 1 　 /RST GP5
2 　 GND GND 2 　 GND GND
3 　 TxD GP6 3 　 /RDY GP6
4 　 N.C. 　 4 　 RxD GP4
5 　 N.C. 　 5 　 /RTY GP7
　 　 　 　 6 　 N.C. 　
　 　 　 　 7 　 MODE(*1) GP8(*1)
　 　 　 　 8 　 VCC VCC
　 *1)PC-98DO
X1/turbo(φ3.5 TRS)
trs35_t 本体コネクタ pico/rp2040
1 　 VCC(*2) 接続しない
2 　 DATA GP6
3 　 GND GND
　 　 　 　
　 　 　 　
　 　 　 　
　 　 　 　
　 　 　 　
*2)X1/turboのVCCでは動作しないので別電源を使用する

実際のコネクタはこんな感じ。
※画像は試作などでアダプタのピン数など回路図とは違ってるかも
towns_plug　FM TOWNS用 コネクタは入手可能だが3Dプリンタで作成してみた
77av_plug　FM77AV-2用 FM77AVは機種によりコネクタが違うのが酷いよね
x1_plug　X1/turbo用 本体からの電源が弱いので本体のVCCは使わずUSB電源等で+5Vをとる必要がある



３．ファームウェア
　Raspberry Pi Pico 用と RP2040 Zero 用があります。違いはLED制御だけでZeroはカラー
FM TOWNS以外はキーボード、またはゲームパッドの接続が可能です。
しっかりテストしたわけではないので上手く機能しない場合があるかも。

※仕様上 USBデバイスは1台のみ接続可能。USBハブは使用できません。
※キーボードとマウスを1つのUSBレシーバで使用できる無線タイプのデバイスは接続可能

※使用は自己責任で、個人での利用のみにお使いください。

FM TOWNS
　キーボード、マウスが接続可能。TOWNSでキーボードゲームパッドは不要だろうと使用できません。
　マウス機能はTOWNSのキーボードに接続するマウス機能に対応したものなので Windowsでしか使えないようです。
　予定

FM 77AV
　fm77av_usb_kbd_rp2040.zip

PC-88FH以降
　pc88fh_usb_kbd_rp2040.zip

PC-88VA
　pc88va_usb_kbd_rp2040.zip

PC-98
　予定

PC-98DO
　予定

X1/turbo
　予定


４．機種特有のキー割り当て
　普段テンキーレスキーボードを使っているので ほぼそのための割り当て

動作確認キーボード
　ELECOM TK-FDM109TKBK, TK-FDM109MBK

JIS FM TOWNS FM 77AV PC-88FH以降/VA
　 　 Shift+ Ctrl(右)+ 　 　
F1-F5 PF1-PF5 PF11-PF15 　 PF1-PF5 f1-f5
F6 PF6 PF16 　 PF6 f6
F7 PF7 PF17 　 PF7 f7
F8 PF8 PF18 　 PF8 f8
F9 PF9 PF19 　 PF9 f9
F10 PF10 PF20 　 PF10 f10
F11 PF11 　 　 EL 　
F12 PF12 　 　 DUP 　
半/全/漢字 かな/漢字 　 半角/全角 　 全角
Esc ESC 　 　 ESC ESC
Tab TAB 　 　 TAB タブ
CapsLock CAP 　 　 CAP 大文字
Ctrl(左) CTRL 　 　 CTRL コントロール
Win(左) Ctrl+Esc(Windows用Win) 　 　 　 　
Alt(左) 　 　 　 GRAPH GRAPH
無変換 　 　 　 スペース(左) 決定
変換 　 　 　 スペース(右) 変換
ｶﾅ/かな/ﾛｰﾏ字 ひらがな->カタカナ->オフ かな かな
Alt(右) 　 　 　 　 PC
App Shift+PF10(Windows用App) 　 　
Ctrl(右) メタキーとして他のキーとの複合用とする 　 　
Enter RETURN 実行 　 RETURN RETURN
BackSpace BackSpace 取消 　 　 後退
PrintScreen COPY 　 　 　 画面コピー
ScrollLock SCROLL LOCK 　 ｵｰﾊﾞｰﾚｲ切替 ｵｰﾊﾞｰﾚｲ切替 ｵｰﾊﾞｰﾚｲ切替
Pause/Break PAUSE BREAK 　 BREAK 停止
Insert 挿入 DUP 漢字辞書 INS 挿入
Home HOME CLS 単語抹消 HOME 画面消去
Page Up 前行 　 単語登録 　 ROLL DOWN
Delete 削除 EL SYSREQ DEL 削除
End END 　 EXT1 CLS 説明
Page Down 次行 　 EXT2 　 ROLL UP
NumLock ｵｰﾊﾞｰﾚｲ切替 　 　 　 　
JIS PC-98/DO X1turbo
　 　 Shift+ Ctrl(右)+ 　 Shift+
F1-F5 f1-f5 　 vf1-vf5 F1-F5 F6-F10
F6 f6 　 　 ROLL UP 　
F7 f7 　 　 ROLLDOWN 　
F8 f8 　 　 HELP 　
F9 f9 　 　 COPY 　
F10 f10 　 　 REW 　
F11 vf1 　 　 STOP 　
F12 vf2 　 　 FF 　
半/全/漢字 CTRL+XFER 　 　 　 　
Esc ESC 　 　 ESC 　
Tab TAB 　 　 H TAB 　
CapsLock CAPS 　 　 CAPS LOCK 　
Ctrl(左) CTRL 　 　 CTRL 　
Win(左) Win(左) 　 　 　 　
Alt(左) GRPH 　 　 GRAPH 　
無変換 NFER 　 　 　 　
変換 XFER 　 　 　 　
ｶﾅ/かな/ﾛｰﾏ字 カナ 　 　 カナ 　
Alt(右) 　 　 　 XFER 　
App App 　 　 A/B mode切替(*1)
Ctrl(右) メタキーとして他のキーとの複合用とする CTRL 　
Enter RETURN 　 　 RETURN 　
BackSpace BS 　 　 INS 　
PrintScreen COPY 　 　 COPY 　
ScrollLock ｵｰﾊﾞｰﾚｲ切替 　 98/88ﾓｰﾄﾞ切替 ｵｰﾊﾞｰﾚｲ切替 　
Pause/Break STOP 　 　 BREAK 　
Insert INS 　 　 INS DEL
Home HOME CLR 　 HOME CLR
Page Up ROLL DOWN 　 　 ROLL DOWN 　
Delete DEL 　 　 DEL INS
End HELP 　 　 HELP 　
Page Down ROLL UP 　 　 ROLL UP 　
NumLock 　 　 　 　 　
*1)AでLED1回、BでLED2回点滅(緑)
オーバーレイで下記キーはテンキー扱いになる
・FM TOWNS ・他機種
[7][8][9][0] → [7][8][9][=] [7][8][9][0] → [7][8][9][=]
[U][I][O][P] → [4][5][6][-] [U][I][O][P] → [4][5][6][-]
[J][K][L][;][:] → [1][2]][3][+][*] [J][K][L][;][:] → [1][2]][3][+][*]
[M][,][.][/] → [0][000][.][[/] [M][,][.][/] → [0][,][.][[/]
[Enter] → [Return] [Enter] → [Return]


５．ゲームパッドの割り当て
　所有のELECOMのゲームパッドで割当てをしてます。メーカーやボタン数で使えるボタンが異なり使えない場合があります。
　以前キーボードアダプタの自作のページでジョイパッドを接続してるものを見たことがって、そう言えばプログラマブルジョイパッドなんてのがあったの思い出して似たものを実装してみた。
　今回は キーボードと同時接続できないのでアルファベット、ファンクションキーをボタン操作で入力できるようにしてみた。
　ボタン割り当ての変更ができたら良いとは思うけど対応するかは未定。
十字キーの割り当てだけは変更可能。

動作確認ジョイパッド
　ELECOM JC-GP20SBK, JC-U3912TBK

　 テンキー 　 矢印
　 パターン1 パターン2 パターン3 　 パターン4 　 パターン5
十字キー上 8 8 8 　 上 　 上
十字キー下 2 2 2 　 下 　 下
十字キー左 4 4 4 　 左 　 左
十字キー右 6 6 6 　 右 　 右
十字キー右上 9 6,8,6… 割当なし 　 右,上,右… 　 割当なし
十字キー左上 7 4,8,4… 割当なし 　 左,上,左… 　 割当なし
十字キー右下 3 6,6,6… 割当なし 　 右,下,右… 　 割当なし
十字キー左下 1 4,2,4… 割当なし 　 左,下,左… 　 割当なし
ボタン1 X
ボタン2 Z
ボタン3 スペース
ボタン4 RETURN
ボタン5 SHIFT(ホールド式)
ボタン6 CTRL(ホールド式)
ボタン7 単押しは Y
押しながらボタン8を押した回数で該当するアルファベットを入力(*3)
ボタン8 単押しは N
押しながらボタン7を押した回数で該当するファンクションキーを入力(例：3回ならF3)
ボタン9 CAPS(トグル式) オンでLED2回、オフでLED1回点滅(青)
※X1 turboのみ 押しながらボタン10を押すとA/B mode切替。AでLED1回、BでLED2回点滅(緑)
ボタン10 かな(トグル式)オンでLED2回、オフでLED1回点滅(青)
ボタン11 単押しはESC
押しながらボタン12を押すと十字キーの割当パターンを変更できる(*4)
ボタン12 PAUSE/BREAK
*3)例：3回ならC。入力時、小文字ならLED1回、大文字ならLED2回点滅(青))
*4)変更した際、パターン番号の数だけLEDが点滅(緑)する


他の方が作成された変換器や特に参考にさせてもらったサイトなど
・FM7関連　　　　　http://gomikuzukasu.web.fc2.com/fm7/index.html
　AV40EX に AV2 のキーボードを接続
　AV40EX に AV40 のキーボードを接続

・PC-8801覚え書き　　http://www.maroon.dti.ne.jp/youkan/pc88/index.html
　PC-8801FH以降のキーボードの通信プロトコル

・諏訪工房　　　　　　https://www.suwa-koubou.jp/
　PC-9801/9821用キーボード変換器
　PC-9801用バスマウス変換器

・uts　　　　　　　　https://kyouichisato.blogspot.com/
　SHARP X1 に PS/2 キーボードを繋いで使う

・X1センター　　　　http://www.x1center.org/
　仕様関係 –> キーボードの伝送フォーマット仕様 Ver0.1





BOOTHで頒布するかも。。

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