PS1 / PSX Komplettmodifikation

Nachdem ich bereits eine XBOX und einen GBA bearbeitet habe, ist nun eine PS1 (ursprünglich auch mit dem Codenamen PSX bekannt) an der Reihe. Sie wird das volle Mod-Paket erhalten. Um sicherzustellen, dass sie weiterhin einwandfrei funktioniert, werden alle Kondensatoren ausgetauscht, da das austretende Elektrolyt stark ätzend ist. Ich habe bemerkt, dass noch viel Lötflussmittel auf beiden Seiten der Platine klebt und entfernt werden muss, da es zukünftige Modifikationen behindern könnte. Zudem werde ich einen optischen Laufwerkemulator (ODE – optical drive emulator) installieren, der von SD-Karten booten kann. Abschließend erhält die Konsole einen HDMI-Ausgang, um das Bild auf bis zu 1440p zu skalieren. Außerdem wird das Bild durch künstliche Scanlines, Slotmasken und adaptives Deinterlacing weiter verbessert und ähnelt somit dem Bild eines Röhrenfernsehers (CRT).

Um sicherzustellen, dass die PSX mit der XStation und dem Retro G. E. M. kompatibel ist, habe ich bei eBay eine SCPH-5502 für 20€ erworben. Dieses Modell verfügt über ein PU-18 Mainboard und wurde später auf den Markt gebracht. Dadurch hat es eine moderne Firmware und die Memory-Card-Verwaltung sowie der CD-Player weisen weniger bunte Menüs auf. Siehe: Historie der Playstation Modelle.

Funktionstest der PSX

Damit später nichts Unvorhergesehenes passiert, muss die Konsole zuerst auf Herz und Nieren geprüft werden. So kann ich eventuelle Fehler direkt beheben und wundere mich später nicht. Die PSX war als „ungetestet“ gekennzeichnet, was eigentlich immer defekt bedeutet. In Wirklichkeit ist sie aber funktionsfähig, auch wenn sie das Booten von (Original-)Discs zunächst verweigert. Die Menüs werden in 480i angezeigt und auch der Startton ist deutlich zu hören. Die gequälten Laufwerksgeräusche deuten jedoch auf ein Problem mit dem Laufwerk hin. Beim 3. Versuch mit 3 verschiedenen Discs startet „Metal Gear Solid“ dann aber doch. Der Controller funktioniert in beiden Slots. Und auch eine Speicherkarte zeigt in beiden Slots ihren Inhalt. Soweit so gut.

Wenig überraschend scheint die Konsole bereits modifiziert zu sein – wie viele Kinderzimmerkonsolen zu dieser Zeit. Der Mod war so beeindruckend einfach, dass er millionenfach eingebaut wurde. Jedenfalls ragt aus den Lüftungsschlitzen des Gehäuses vorne rechts eine krude montierte Stiftleiste heraus. Dieses Verbrechen wird natürlich rückgängig gemacht.

Eigentlich habe ich hier eine voll funktionsfähige Konsole vor mir, die höchstens ein wenig Reinigung, Liebe und Schmiermittel benötigt. Im schlimmsten Fall muss der Laser-Bias nachjustiert werden, wobei die Firmware dieses Modells hier bereits eine Automatik verwendet.

Gehäuse reinigen

Nachdem ich nun weiß, dass die PSX funktionsfähig ist, hat es sich auch gelohnt, alles auseinander zu nehmen, den alten Modchip vom Mainboard zu trennen und die Stiftleiste von den Kühlrippen zu lösen. Letzteres erwies sich leider als etwas komplizierter und hinterließ Werkzeugspuren in den Schlitzen.

Wahrscheinlich wurde ein Kleber verwendet, der beim Aushärten steinhart wird, so dass ich die Schlitze nicht einfach freischneiden konnte. Schließlich habe ich die Stelle mit der Heißluftpistole auf 150°C erhitzt. Dadurch wurde der Kleber etwas weicher. So konnte ich die Stiftleiste herausschneiden und heraushebeln.

Der Schmutz scheint hauptsächlich normaler Hausstaub aus einem Nichtraucherhaushalt zu sein. Es gibt auch andere Verschmutzungen, aber keine Aufkleber, die der Vorbesitzer angebracht haben könnte. Also nehme ich alles auseinander und gebe es in die Küchenspüle mit warmem Wasser und etwas handelsüblichem Spülmittel. Zum Schluss habe ich mit dem Seitenschneider noch einen Plastikabstandshalter entfernt. Dies ist wichtig für den späteren Einbau der XStation.

Ersetzen aller Kondensatoren (recapping)

Dies könnte als eine Art vorbeugende Wartung betrachtet werden. Wenn die Kondensatoren nicht platzen und die PSX noch funktioniert, ist dieser Schritt nicht wirklich erforderlich. Trotzdem sind die Bauteile bereits etwa 26 Jahre alt und könnten jederzeit ausfallen.

Dieses Mainboard ist die Version PU-18 (lokale Kopie) und das Netzteil ist ein Nichicon ZSSR698HA (lokale Kopie). Die Links führen zum Console5 Wiki, wo die benötigten Kondensatoren und die Mainboardbeschriftung aufgelistet sind. Im hauseigenen Shop sind passende Kits verlinkt. Ich habe sie auch dort gekauft.

Netzteil

Das Netzteil verwendet ausschließlich Durchsteckmontage-Technologie (THT). Das bedeutet, dass die Bauteile leicht entfernt und ausgetauscht werden können. Außerdem gibt es nicht viele davon zu ersetzen.

Mainboard

Das Mainboard nutzt nur SMD-Kondensatoren, von denen einige unter dem RF-Schild versteckt sind. Der Schild behindert auch die anderen Änderungen, deshalb muss er wegbleiben.

Für das Entfernen der SMD-Kondensatoren empfiehlt sich entweder ein Lötkolben oder eine (temperaturgeregelte) Heißluftpistole. Letztere birgt jedoch die Gefahr, dass die Kondensatoren aufgrund der Hitze platzen könnten. Ich empfehle dringend, eine Schutzbrille zu tragen. Aber ich kann es auch mit einem Lötkolben machen. Eine Seite erhitzen, vorsichtig abheben, dann die andere Seite erhitzen und den Vorgang 1-3 Mal wiederholen. Auf diese Weise können sie entfernt werden, ohne die Pads oder Traces auf der Platine zu beschädigen.

Ich säubere die Stellen mit Isopropanol, nachdem ich überschüssiges Lot mit einer Entlötlitze und Flussmittel entfernt habe. Die neuen Kondensatoren werden nun gelötet. Zunächst trage ich etwas Lötzinn auf eines der Pads auf und setze den Kondensator mit einer Keramikpinzette in das flüssige Lot. Die Verbindung ist noch nicht perfekt, aber vorläufig stabil. Anschließend löte ich die zweite Seite an. Anschließend gib auf beide Kontakte ein wenig Amtech NC-559-v2 und erhitze sie erneut, um einen schönen glänzenden Lötpunkt in Tropfenform zu erzielen.

Zum Abschluss noch einmal alles mit IPA99 reinigen.

Original PSX CD-ROM warten

Ich habe eingangs erwähnt, dass die CD-ROM zwar funktioniert, aber nicht zuverlässig. Außerdem macht sie während des Betriebs schreckliche Geräusche. Und obwohl ich es für die modifizierte PSX nicht mehr brauche, habe ich mich entschlossen, es komplett zu zerlegen, zu reinigen und neu zu schmieren. So habe ich erstens ein funktionierendes Laufwerk für den Funktionstest der anderen PS1, die hier noch rumliegt, und zweitens potentiell ein zuverlässiges Ersatzteil für andere Fälle.

Ich habe mich dabei an das inoffizielle Wartungshandbuch von Alex Free gehalten. Er beschreibt sehr detailliert, wie man den Antrieb zerlegt und was dabei zu beachten ist. Er sagt auch, welche Teile mit welchem Mittel geschmiert werden müssen. Zuletzt zeigt er, wie man den Laser Bias misst und gegebenenfalls nachjustiert. Aber wie gesagt, neuere Versionen der PSX Firmware haben hier bereits eine Automatik, die den Bias in definierten Grenzen elektronisch nachjustieren kann. Ich habe diesen Schritt ausgelassen – nach dem Motto: „Repariere nichts, was nicht kaputt ist“.

Wichtig zu erwähnen ist, dass der Laser mindestens bis zur Mitte des Schlittens bewegt werden muss. Bei gut geschmierten Laufwerken kann man den Schlitten vorsichtig schieben, bei fest sitzenden Laufwerken nicht. Die Kunststoffzahnräder könnten beschädigt werden. Ich habe den kleinen Motor mit einer Nadel in einem langwierigen Prozess Stück für Stück gedreht und so den Schlitten langsam bewegt. Kniffliger ist die Variante, eine Audio-CD abzuspielen. Dabei springt man zu einem Titel im hinteren Drittel der CD und trennt die Stromzufuhr.

Laserspiegelreinigung

Die notwendigen Schritte zum Reinigen des Spiegels habe ich aus dem Repository von JonathanDotCel entnommen.

In diesem Zustand kann der Spiegel mit einem in IPA99 getränkten Wattestäbchen gereinigt werden. Das Wattestäbchen vorsichtig, aber bestimmt einführen und mit kreisenden Bewegungen reinigen.

Nun wird die Lasereinheit wieder zusammengebaut und auf den Schlitten gesetzt. Ich habe etwas Silikonspray in die Motoren gesprüht und den Schlitten/Getriebe mit einem Pinsel mit weißem Lithium-Sprühfett geschmiert.

XStation Laufwerksemulator

Jetzt, ist die PSX schön sauber und das Laufwerk schnurrt wieder. Also kann es jetzt ja ersetzt werden.

Die XStation habe ich damals bei Castlemania Games gekauft, aber die haben wohl mittlerweile den Betrieb eingestellt. Anscheinend kann man die Mod aber immer noch hier kaufen. Die offizielle Installationsanleitung für das PU-18 Mainboard lässt keine Fragen offen. Dementsprechend habe ich ihn einfach akribisch abgearbeitet ohne auf nennenswerte Probleme zu stoßen.

Beinchen vom CXD2645Q abheben

Der erste Schritt des Leitfadens lautet, 8 Pinbeinchen des CD-Controllers / Audio DSPs von der Platine abzuheben. Dies kann knifflig sein, da der Abstand zwischen den Beinchen sehr klein ist und ich kein passendes Werkzeug in den Schlitz einführen konnte. Deshalb habe ich mir ein Werkzeug aus 0,25mm Draht mit einem Haken gebaut. Ich habe den Haken um ein Beinchen gelegt, das Pad unter dem Pin mit Flussmittel und Lötkolben erhitzt und vorsichtig am Draht gezogen. Glücklicherweise ist dabei kein Beinchen abgebrochen.

QSB auf der Unterseite anbringen

Um alle Lötpunkte des QSBs verbinden zu können, muss ich zuerst die Lötmaske von zwei Vias entfernen. So kann das Lot direkt auf das Kupfer treffen. Das erfolgreiche Verbinden hängt dann fast ausschließlich von der präzisen Ausrichtung des QSBs ab. Dazu markiere ich einen Lötpunkt links und einen rechts. Wenn alles passt, kann ich die Lötpunkte mit dem darunterliegenden PCB verbinden. Dabei benutze ich stets das Amtech-Flussmittel aus der Spritze, um schöne und glänzende Tropfen zu erzeugen.

Der rote Bereich auf dem letzten Foto zeigt die Stelle, an der ein Bauteil von der Hauptplatine entfernt werden muss, bevor ich das APLL-Pad auf dem QSB mit dem darüber liegenden Pad verbinden kann. Die linke Seite des Bauteils und des darauf liegenden Pads sind miteinander verbunden, aber das obere Pad ist größer und daher besser geeignet für eine stabile Verbindung. Damit ist die Unterseite des Mainboards ebenfalls vorbereitet für die XStation.

Test-Setup

Jetzt können wir den unteren RF-Schild, das Mainboard und die Mittelplatte mit den CD-ROM Posts wieder in das Gehäuse einbauen. Das Flexkabel wird etwas gebogen, damit es in der richtigen Orientierung an der XStation ankommt. Wichtig: der Taster, der einen geschlossenen Deckel signalisiert, muss gedrückt sein, damit die XStation bootet. Vermutlich nicht ohne Grund ist dies der erste Punkt in der FAQ. Fragt mich!

Die SD-Karte kann im FAT32- oder exFAT-Format formatiert sein, muss aber die aktuelle Firmware im Ordner „00xstation“ enthalten. Die Spiel-Dateien können in verschiedenen Formaten wie .iso oder .bin/.cue auf der Speicherkarte beliebig verschachtelt werden. In der Xstation kann man die Spiele/Apps mit oder ohne Ordnerstruktur anzeigen lassen. Letzteres ist besonders nützlich, wenn man viele von ihnen auf der Karte hat. An dieser Stelle möchte ich noch auf das User Manual verweisen, in dem SD-Formatierung, ISO-Handling und Firmware-Upgrade beschrieben wird. Diesem folgend, habe ich die aktuelle Version 2.0.2 der Firmware von der SD-Karte installiert.

Retro G.E.M. Installation

Jetzt wird es langsam ernst. Der Retro G.E.M. Mod ist wahrscheinlich der komplizierteste, den ich bisher gemacht habe. Die XBOX HD+ ist wahrscheinlich auf einem ähnlichen Level, aber ich habe das Gefühl, dass der Pitch der GPU-Beinchen noch enger ist und das Haupt-Flex-Kabel definitiv mehr Pads hat. Das Audiokabel hat zwar nur 10 Pads, aber der Abstand ist ähnlich klein. Das Controller-Flex ist dagegen recht einfach. Trotzdem muss auch für diese Modifikation das Mainboard vorbereitet werden. Auch hier empfehle ich, dem offiziellen PS1 Guide genau zu folgen. Schritt 0 überspringe ich, damit der Mod die PSX sowohl für PAL als auch für NTSC takten kann (inkl. Clock Mod).

Diese Vorgehensweise ist nur für das PU-18 Mainboard geeignet.

Serial-Port entfernen

Der Serial-Port muss entfernt werden. Durch seine Öffnung wird später der mini-HDMI Port geführt. Also die Pins mit viel frischem Lötzinn und einer guten Portion Amtech-Flux versehen. Das Mainboard habe ich „aufgebockt“, so dass der Port nach unten hängend noch etwas Luft hat. So kann er ungehindert „herausfallen“. Die umliegenden Bauteile habe ich auf beiden Seiten mit Kaptonband gesichert. Bewaffnet mit einem Spatel in der linken Hand und der auf 400°C eingestellten HotAir Gun in der rechten Hand erhitze ich zunächst einen größeren Bereich um den Serial Port, um ihn vorzuwärmen. Mit immer kleiner werdenden Kreisbewegungen konzentriere ich die Hitze auf die Pins und drücke mit dem Spatel leicht nach unten, bis das Bauteil herausfällt. Das ist einfach.

Kondensatoren ersetzen

Nun werden 4 Kondensatoren am Multi-AV-out Port wieder entfernt, die wir gerade durch neue ersetzt haben. Die neuen Tantalum-Kondensatoren sind flacher und ihre Oberfläche ist nicht leitend, so dass sie dem Retro G.E.M. als Unterstützung dienen werden.

Nicht vergessen: Der Widerstand zwischen GPU und Quartz muss für den Clock Mod auch entfernt werden.

Flex Kabel installieren

Nun die Flex-Kabel an Controller-Port, Audio-Chip und GPU anschließen – in aufsteigender Schwierigkeit

Als Faustregel gilt: viel Amtech NC-559-V2-TF Flussmittel und wenig Lötzinn an der Spitze. Hat man zu lange / zu oft an einer Stelle nachgebessert, ist das Flussmittel evtl. schon von der Hitze angegriffen, dann einfach reinigen und mit frischem Flussmittel neu beginnen. Bei dem GPU Flex empfiehlt es sich, nach dem Ausrichten in der Mitte, diesen an ein paar Pins zu befestigen und sich von der Mitte zu den Seiten vorzuarbeiten. Wegen des geringen Abstandes habe ich auf Drag-Soldering verzichtet und für jedes Pad eine winzige Menge Lötzinn auf die J-Spitze aufgetragen. Da die Spitze tendenziell etwas kühler ist, erhöhte ich die Temperatur auf 350°C und ließ das Flussmittel an jedem Pin/Pad einzeln für mich arbeiten.

Bitte unbedingt mit einem Multimeter die ordnungsgemäße Verbindung von Pin zu Pad prüfen, dabei dürfen keine Kurzschlüsse mit benachbarten Pins bestehen, nachdem die Lötarbeiten durchgeführt wurden. Dadurch können versteckte Brücken gefunden werden, von denen eine sicherlich mindestens eine Sicherung zerstört hätte. Die Belegung der FPCs ist hier dokumentiert.

Ich habe das GPU-FPC nach diesem Foto noch einmal in Flussmittel getaucht und die Beinchen oben alle noch einmal erhitzt, damit sich die vereinzelten spitzen Lötzinnreste gleichmäßig und glatt über die Oberfläche verteilen. Manchmal hatte ich Probleme mit einem einzelnen Frame-Lock. Die feinen Spitzen an den Beinchen wirken bei HF-Signalen wie kleine Antennen, die Störsignale einfangen.

Retro-G.E.M. in der PSX installieren

Die kurze HDMI-Verlängerung wird in die Kunststoffhalterung gesteckt und das Retro G.E.M. Board von hinten in den Schlitz gesteckt. Dann werden die kleinen Muttern eingesetzt und alles mit den M1.6 Schrauben befestigt. Das Modul kann jetzt mit den Schrauben des Serial-Ports fixiert werden.

Auf der linken Seite wird es an die GPU angelegt und liegt auf den Tantalum Kondensatoren auf.

Zwischenboard installieren

Dieses board nimmt die 3 Flex-Kabel auf und verbindet sie mit dem G.E.M. Es wird an einer Mutter festgeschraubt, die zuvor genau ausgerichtet auf das Mainboard gelötet werden muss. Hierzu wird sie erst am Zwischenboard verschraubt und die Unterseite mit Lötzinn versehen. Dabei soll kein Lot in das Gewinde laufen und die Schraube fixieren. Nach genauer Ausrichtung – vorgegeben durch die Flex-Kabel und den Retro G.E.M.

Zuvor habe ich noch schnell die Jumper auf G.E.M. und Zwischenboard geschlossen, die für den Betrieb in einer PAL-PSX (mit Clock-Mod) benötigt werden. für den G.E.M. gibt es einen Online-Konfigurator. Auf dem Zwischenboard habe ich zusätzlich die „PAL“ und die „CLK“ Brücken geschlossen.

Test der vollständig modifizierten PSX

Achtung: Damit die so modifizierte Konsole etwas tut, muss sowohl die XStation am FPC angeschlossen werden, als auch der Taster für den Deckel gedrückt sein. Auch die WiFi Antenne habe ich temporär angeschlossen, um die aktuelle Firmware zu installieren.

Und beim ersten Start konnte ich tatsächlich auf beiden Monitoren, sowohl analog als auch digital, ein Bild sehen. Ich musste nur schnell den G. E. M. über das Internet aktualisieren und konnte dann eine Kindheitserinnerung starten.

Diese Bilder habe ich einige Monate nach der ursprünglichen Veröffentlichung dieses Artikels mithilfe einer neuen HDMI-Capture Box erstellt.

Das sieht doch vielversprechend aus.

Finalisierung der PSX

Jetzt kann ich alles wieder zusammenbauen und noch einmal mit einem feuchten Lappen abwischen.

BlueRetro – mit ESP32 Bluetooth Controller verbinden

Um moderne Bluetooth-Controller nutzen zu können, habe ich einen BlueRetro bei AliExpress erworben. Das Gerät wird einfach in den Controller-Port gesteckt und ist sehr einfach gehalten. Es wird mit einer Open-Source-Firmware betrieben und kann über eine Webseite konfiguriert werden, die über Bluetooth Low-Energy (BLE) mit dem BlueRetro kommuniziert.

MemCard PRO2 für PS2 and PS1

Ich hatte eine MemCard PRO2 für die PlayStation 2 und PlayStation 1 bestellt. Diese erstellt virtuelle Speicherkarten und speichert die Savegames auf einer SD-Karte. Leider ist sie noch nicht angekommen und soll wohl im Dezember verschickt werden.

RetroFX

Und, war das jetzt ein Erfolg? Ja, ich habe erreicht, dass die Pixel der PSX jetzt scharf auf modernen Monitoren und Fernsehern angezeigt werden. Ich hatte damals die Shiny Edition des G. E: M. gekauft, die neben adaptivem Deinterlacing auch viele Features bietet, die ich als Spielereien abgetan hatte. Doch nachdem ich adaptive Scanlines und Slotmasks ausprobiert habe, muss ich zugeben, dass es wirklich großartig ist. Die digitale Bildausgabe ähnelt der Darstellung eines Röhrenfernsehers und gibt ein sehr authentisches Bild wieder. Mir persönlich gefällt dieses Bild sehr gut, da durch diese Darstellung auch Videokompressionsartefakte und pixelige Bildausschnitte gut kaschiert werden.

Leider ist mein chinesischer USB-HDMI Grabber von schlechter Qualität, wodurch ich den Charme dieser Erweiterungen nicht gut einfangen kann. Deshalb hier eine Aufnahme des 1440p Monitors mit aktivierten Scanlines, Slotmasks und Deinterlacing.

So, und jetzt entschuldigt mich, ich muss jetzt „Legacy of Kain: Soul Reaver“ nachholen. Tschöööö!