Guida alla riparazione del Commodore 64

Questo articolo non è una guida completa sulla riparazione del Commodore 64. Tuttavia, potrete trovare tutti i passi principali per poter riportare il Commodore 64 di nuovo in funzione.

ATTENZIONE: RICHIESTE ABILITA’ NELLA SALDATURA. Assicuratevi di avere le giuste capacità nella saldatura prima di procedere. Inoltre, tenete presente che sto semplicemente raccontando la mia esperienza sulla riparazione del Commodore 64: se fate dei danni, la colpa sarà soltanto vostra.

COSA C’E’ ALL’INTERNO DEL COMMODORE 64

Ci sono numerose versioni delle schede del Commodore 64 e la procedura per riparare ciascuna di esse può differire leggermente tra una versione e l’altra. C’è un modo per indovinare quale scheda è presente all’interno del Commodore 64 anche senza aprirlo. Non è un metodo certo, ma la possibilità di indovinare è in molti casi elevata.

I Commodore 64 più vecchi hanno il case marrone a forma di cassetta del pane. In questi modelli, il case è leggermente più alto rispetto a quelli più recenti, e non ci sono scritte in corrispondenza delle porte posteriori. I tasti sono di colore marrone scuro con serigrafie bianche. Il case è costituito da due gusci, tenuti insieme tra loro da tre viti nella parte frontale e da sei incastri nella parte posteriore (tre coppie). Alcuni modelli molto vecchi hanno l’etichetta Commodore 64 argentata, questi sono molto rari e particolarmente ricercati dai collezionisti.

All’interno di questi vecchi case, di solito si trova una scheda 250407. E’ la più comune nei Commodore 64 vecchi. Alcuni modelli (di solito quelli con l’etichetta argentata), possono avere al loro interno una “original board” (326298) o una “KU board”.  Queste erano le prime schede e sono oggi molto rare.

I più recenti Commodore 64 a forma di cassetta di pane hanno di solito una scheda 250425. Non è molto diversa dalla 250407, ma il PLA e il SID sono scambiati di posto (ma il PLA è sempre U17, non un numero fortunato vista la sua fragilità devo dire). Inoltre, questa più recente scheda presenta meno chip logici. Questi più recenti Commodore 64 hanno un case leggermente più piccolo, la plastica è di solito differente nel colore e nella finitura superficiale (solitamente più rugosa), e sono presenti soli tre ganci per i gusci, più robusti di quelli usati nei case più vecchi. Le porte posteriori stavolta hanno solitamente delle scritte.

La scheda 250466 è l’ultima versione della scheda 250425. E’ molto simile ad essa ma ha soltanto due chip RAM 41464 (le schede più vecchie hanno invece 8 chip RAM 4164, uno per bit). Questa scheda si trova di solito nei Commodore 64 C con la tastiera del vecchio tipo (quella con soltanto le lettere sopra i tasti e i simboli grafici nel fianco anteriore dei tasti). In alcuni Commodore 64 C è possibile trovare comunque una scheda 250425.

I primi Commodore 64 C furono presto sostituiti dai più recenti Commodore 64 C con la scheda a costo ridotto (250469). Sono riconoscibili dalla tastiera, i tasti della quale presentano le serigrafie solo nella parte superiore dei tasti. La scheda presenta meno chip logici, un nuovo chip PLA che integra altri chip, tra i quali i multiplexor della memoria (noti come 74LS257 nelle precedenti schede). I chip venivano prodotti con un processo nuovo ed economico, ma il Commodore 64 rimase più o meno lo stesso, con un chip sonoro leggermente differente (il SID 8580, che sostituiva il vecchio 6581) e un’affidabilità migliorata. Queste schede sono molto più robuste, ma se si guastano, sono un po’ più difficili da riparare, poiché le saldature sono di qualità superiore (almeno secondo me).

 

RIMETTERE IN FUNZIONE UNA SCHEDA COMMODORE 64

Per la riparazione del Commodore 64, ci concentreremo sulla scheda 250407, ma la maggior parte dei concetti si estendono anche alle altre versioni. La cosa più importante da notare è che il “Super PLA” presente nella scheda a costo ridotto 250469 si mantiene freddo durante il funzionamento ed è molto affidabile. Può guastarsi ma ciò è molto raro.

Invece, se si ottiene uno schermo nero in una scheda 250407, la prima cosa da controllare può essere il PLA (U17). Il PLA sostituisce molti chip logici, permettendo di avere schede più piccole ed economiche. Purtroppo, il PLA nel Commodore 64 si scalda molto durante il normale funzionamento e questo calore, date le modeste dimensioni del chip, lo rende molto fragile. Il PLA non è una MMU (unità di gestione della memoria), tuttavia, ha comunque un ruolo chiave nella gestione della memoria, e decide quale chip ottiene l’accesso della memoria in un dato istante.

MA, prima di dissaldare qualsiasi cosa, sarà necessario effettuare alcuni controlli. E’ buona norma controllare prima di tutto le cose più semplici. I controlli preliminari da effettuare sono i seguenti:

• L’alimentatore è funzionante? E’ bene controllare che l’alimentatore abbia sia i 5VCC che i 9V AC. Un alimentatore danneggiato può comportare uno schermo nero anche su una macchina perfettamente funzionante.
• Le tensioni 5V CC e 9V AC arrivano alla scheda? Nella scheda 250407, se i 9V AC non sono presenti, non si otterrà alcuna immagine poiché questa tensione è usata per il VIC-II (il chip 6569 richiede sia i 5V, sia i 12V CC, questi ultimi ottenuti all’interno della scheda a partire dai 9V AC forniti dall’alimentatore).
• Se l’alimentatore è funzionante ma non si ottengono i voltaggi nella scheda, forse il connettore di alimentazione della scheda è danneggiato (bisogna controllare che non ci siano rotture nei giunti di saldatura del connettore. Queste possono verificarsi facilmente nelle schede “original”, in quanto aventi dei giunti di saldatura più deboli a causa di piazzole di saldatura più piccole).
• Verificare che anche l’interruttore di on/off del computer sia funzionante.
• I chip zoccolati possono avere dei contatti ossidati. Sollevarli leggermente, rimetterli in posizione e rifare questo un po’ di volte. Questo può eliminare l’ossidazione e ristabilire i contatti.
• Provare a sostituire il chip VIC-II. Questi sono sempre zoccolati ed è semplice. I 6569 sono quelli da usare nelle schede “original”, nelle schede KU, nelle 250407, 250425 e 250466. Nelle 250469, bisogna invece usare l’8565, e questo chip non può essere impiegato nelle schede più vecchie (questo perché richiede solo 5V, i 12V usati per il 6569 lo danneggerebbero). OK, c’è un sistema per usare un 8565 nelle schede vecchie, ma è meglio trovare un 6569 funzionante.
• Alcune schede (più frequentemente quelle presenti nei Commodore 64 “made in England”) possono avere dei giunti di saldatura di scarsa qualità. Quindi, bisogna controllare attentamente il lato saldature della scheda, e se ci sono delle rotture nelle saldature, bisogna riapplicare della saldatura su di esse. Se bisogna rifare una saldatura in corrispondenza di uno zoccolo, rimuovere prima il chip zoccolato. Se il chip zoccolato dovesse per caso infatti avere della saldatura in un piedino, se si risalda lo zoccolo la saldatura in quel piedino si fonderà e non sarà più possibile in futuro estrarre il chip da tale zoccolo (la saldatura residua nel piedino, fondendosi, lo salderà al corrispondente contatto nello zoccolo).

IL MINIMO NUMERO DI CHIP NECESSARIO PER AVERE UNA MACCHINA FUNZIONANTE (O QUASI)

Analogamente alla modalità provvisoria di un PC, è possibile fare “avviare” il Commodore 64 in una modalità più semplice.  Questa modalità non permette il normale uso del computer ma è utile ai fini diagnostici.

Senza alcuna cartuccia, in una macchina funzionante sarà comunque possibile ottenere una schermata iniziale normale (o quasi) anche senza i seguenti chip:

• SID chip. Non ci sarà il suono, non ci sarà il supporto per i dispositivi analogici, né per i programmi che usano il SID come generatore di numeri casuali, ma tutte le altre funzioni del Commodore 64 rimarranno invariate. Quindi, se dopo tolto il SID lo schermo nero sparisce, vuol dire che il SID impediva alla macchina di accendersi correttamente. Sostituirlo.
• CIA chips. Rimuovendo entrambi i CIA si ottiene comunque una normale schermata iniziale. Non ci sarà il cursore, ma se il resto della macchina è funzionante, verrà visualizzato il normale messaggio dell’interprete BASIC ed il numero corretto di byte liberi per il BASIC (38911). Anche in questo caso, un chip CIA danneggiato può impedire alla macchina di avviarsi ottenendo la visualizzazione dello schermo nero.
• CD4066 (U28). Anche in questo caso, togliendo il chip si otterrà comunque la schermata di avvio. Il computer funzionerà, ma senza il supporto dei dispositivi analogici (mouse proporzionale, paddle).
• CD4066 (U16). Senza questo chip i colori non saranno corretti, ma la macchina comunque riuscirà ad avviarsi e ad essere utilizzata (almeno così è stato nella prova che ho fatto io).

Le cartucce dei videogiochi possono aiutare a sviluppare ulteriormente questo processo. Se la sola ROM del KERNAL è danneggiata (901227-3 or 2 chip), la macchina potrà visualizzare lo schermo nero. Questa potrà funzionare correttamente se saranno inserite alcune cartucce con giochi (ad esempio Jupiter Lander della Commodore). Questo perché una tale cartuccia esclude completamente il KERNAL.

Le cartucce gioco funzionano di solito anche nelle macchine con la ROM del BASIC danneggiata (901226 chip). Una RAM del BASIC guasta è facile da diagnosticare in quanto comporta all’avvio la presenza di una schermata senza alcuna scritta ma con gli usuali colori del bordo e dello sfondo.

La ROM dei CARATTERI contiene le “forme” dei caratteri che saranno visualizzati. E’ semplicemente un font incorporato nel computer. Le cartucce gioco di solito utilizzano un font speciale memorizzato al loro interno, pertanto esse potranno funzionare normalmente anche se la ROM dei caratteri del computer è guasta. Ecco dunque un’altra indicazione per la diagnostica.

INDIVIDUARE ALTRI PROBLEMI, TRA I QUALI I CHIP RAM GUASTI

Tutto diventa più semplice se si dispone di una DEAD TEST CARTRIDGE. Inserendo tale cartuccia, dopo alcuni secondi dall’accensione si ottiene una schermata di TEST, anche in assenza dei seguenti chip:

• tutte le ROM (BASIC, KERNAL, CHARACTERS)
• SID CHIP
• entrambi i chip CIA

Dovrebbe funzionare anche senza i chip CD4066, ma non ho ancora provato.

Quindi, se una macchina non funzionante fornisce la schermata di test solo dopo la rimozione di questi chip, vuol dire che almeno uno di questi è guasto. Sarà possibile individuare il chip guasto (o i chip guasti) con poco sforzo.

Ma la cartuccia dead test va ben oltre questo. Si potrebbe non ottenere la schermata di test ma una schermata lampeggiante (schermo nero con lampeggiamenti bianchi). Sebbene non sembri il massimo che si possa desiderare, ciò è comunque un buon segno perché è sintomatico di un particolare problema. E ciò significa che almeno il PLA, la CPU, il VIC-II e almeno buona parte dei chip logici sono funzionanti. Ciò non è affatto male. Se invece non si ottiene la schermata lampeggiante, è molto probabile che il PLA sia guasto (anche se ci sono altre possibilità, come analizzato in seguito).

Uno schermo lampeggiante con la cartuccia Dead Test di solito indica un problema con la memoria RAM. E’ preferibile assicurarsi che le ROM (BASIC, caratteri, KERNAL) siano state tolte, in quanto a volte possono causare esse stesse uno schermo lampeggiante. Tuttavia, se queste sono saldate, è possibile comunque provare a seguire i seguenti passi prima di dissaldarle.

Lo schermo lampeggerà un certo numero di volte, ci sarà una pausa, poi i lampeggiamenti riprenderanno. Questo indica che la macchina è guasta ma molte parti di essa sono ancora funzionanti e le permettono di comunicarci il guasto con un “codice dei lampeggiamenti”. Il numero dei lampeggiamenti indica quale chip RAM è guasto. Per stabilire quale chip RAM è guasto, consultare il manuale della cartuccia Dead Test  (è facilmente reperibile online).

ATTENZIONE: un chip 74LS257 guasto può causare anch’esso quel lampeggiamento. Ciò è importante da notare, in quanto in una scheda 250407 o 250425 ci sono ben 8 chip RAM, e soltanto due chip 74LS257. Tali chip si chiamano “multiplexor” e svolgono un ruolo chiave nel fare vedere alla CPU la memoria RAM (detta in maniera semplice). Quindi, se uno o entrambi sono guasti, si possono presentare gli stessi sintomi dei chip RAM guasti.

Si può provare a guardare lo schermo di boot (se presente) in assenza della cartuccia Dead Test: se si ottengono dei caratteri casuali, è molto probabile che sia un problema legato alle RAM, quindi si può procedere a sostituire il chip indicato dai lampeggiamenti. Se si ottiene un pattern di caratteri ripetuto in continuazione (cioè si ravvisa una periodicità nei caratteri riprodotti), il problema è legato alla logica e quindi è probabile che uno o entrambi i chip multiplexor 74LS257 siano guasti.

La procedura che di solito uso è questa. Prima di tutto sostituisco i multiplexor (installando quelli “nuovi” su zoccolo, naturalmente), quindi se necessario procedo sostituendo i chip RAM, uno alla volta seguendo i codici dei lampeggiamenti, fintanto che la macchina con la cartuccia Dead Test fornisce la schermata di test. Sostituisco prima i multiplexor perché non voglio ritrovarmi ad aver sostituito tutti e otto i chip RAM per poi rendermi conto che questi erano tutti buoni e che il problema era nei multiplexor.

Non uso il trucco del “piggyback”, trovo che la cartuccia Dead Test sia perfetta.

Se la cartuccia Dead Test non fornisce una schermata di test anche dopo aver sostituito i chip su indicati, allora il problema è altrove, e il PLA è il primo da sospettare. Tuttavia, si può comunque provare a sostituire la CPU 6510 prima del PLA, specialmente se la CPU è zoccolata.

I precedenti passi richiedono solitamente la dissaldatura/saldatura, ma siccome alcune schede del Commodore 64 hanno molti chip zoccolati, è anche probabile che si riesca a riparare la macchina senza alcuna operazione di dissaldatura/saldatura.

COME SOSTITUIRE UN PLA GUASTO

Oggi i PLA originali sono molto costosi. Questi sono chip custom prodotti dalla Commodore e oggi non sono più prodotti. Tuttavia, si tratta di alcuni chip logici integrati in un unico chip, quindi deve esserci un modo per sostituirlo. Esiste infatti una soluzione, ed è possibile trovare diversi PLA sostitutivi in vendita per il Commodore 64 nel web. Alcuni sono affidabili, altri no.

Il “Plankton” è il migliore PLA sostitutivo che io conosca. Funziona su tutte le schede del Commodore 64, compresa la “original”.

C’è anche un sistema per costruirsi il PLA da soli, partendo da una EPROM e realizzando uno speciale adattatore. Tale operazione se eseguita correttamente richiede davvero molto tempo, avevo realizzato per divertimento un PLA sostitutivo e funzionava correttamente su tutte le schede, compresa la original, quella con maggiori problemi di compatibilità con i PLA sostitutivi.

Un PLA sostitutivo non buono può fare comunque funzionare la macchina, ma può presentare delle incompatibilità con qualche software e può comportare un eccessivo surriscaldamento dei chip durante il normale funzionamento. E’ dunque importante scegliere con attenzione il PLA sostitutivo.

In poche parole, un PLA è differente da una EPROM, ma può essere sostituito da essa poiché le EPROM di oggi sono tanto veloci quanto un vecchio PLA. Le equazioni del PLA originale vengono scritte sulla EPROM e si riesce a far funzionare la EPROM stessa sulla macchina tramite un adattatore. Ma per ottenere le risposte corrette, è necessario inserire nell’adattatore alcuni condensatori e resistenze per realizzare dei filtri RC. La costruzione di un tale adattatore non è molto semplice, specialmente senza una piccola scheda custom. Quindi, il mio consiglio è: comprare il PLA sostitutivo.

Un PLA guasto può causare i seguenti problemi:

• schermo nero;
• colori lampeggianti nei caratteri;
• crash con alcuni programmi o giochi;
• la macchina potrà funzionare per qualche secondo dall’accensione, poi si avrà un crash.

Se si ottiene la schermata di test dopo aver sostituito il PLA, praticamente si è arrivati alla fine. Se invece dopo aver sostituito il PLA si ottiene uno schermo lampeggiante, significa che c’è qualcos’altro di guasto e bisogna seguire i passi illustrati in precedenza. Si può anche provare a sostituire la CPU 6510 se necessario. Essa può causare lo schermo nero o comportare dei crash con alcuni programmi. Tuttavia, nella mia personale esperienza raramente mi sono incontrato con una CPU 6510 guasta.

Una cosa da notare: se il PLA è saldato direttamente sulla scheda, è meglio fare tutti i controlli preliminari del caso prima di dissaldarlo. Questi PLA si danneggiano molto facilmente durante la dissaldatura, quindi si rischia di danneggiare un PLA funzionante dissaldandolo. In ogni caso, quando si dissalda un PLA è bene essere sicuri di non farlo scaldare troppo. Consiglio inoltre di NON zoccolare un PLA buono. E’ bene lasciarlo al suo posto se funziona bene.

PROBLEMI RELATIVI AI CHIP CIA

Un CIA completamente guasto può impedire al Commodore 64 di avviarsi. Tuttavia, la macchina potrà anche avviarsi ma soffrire di alcuni guasti parziali dei CIA.

U1 CIA: questo chip gestisce la tastiera, i joystick e il registratore. Quindi, se pur avendo una tastiera funzionante alcuni tasti non rispondono, oppure se compaiono dei caratteri sullo schermo da soli come se un fantasma stesse scrivendo qualcosa, allora il chip CIA U1 molto probabilmente è guasto. Inoltre, i joystick potrebbero non funzionare bene e si potrebbero avere dei problemi con l’accesso al registratore. Una volta mi è capitato un chip CIA difettoso che comportava un problema particolare: la maggior parte dei giochi si caricavano, ma il loader “Cyberload” del videogioco “Turtles” andava in crash in corrispondenza della videata “Cyberload now loading…”.  Dopo aver sostituito il CIA U1 riuscii a far caricare il gioco correttamente. Si trattava di un C64C con una scheda 250466.

U2 CIA: può dare problemi relativi all’accesso al floppy e alla gestione della memoria del VIC-II. Se non si riesce ad accedere al floppy, provare a sostituire questo chip. Il problema può essere dato con buona probabilità anche dal chip 7406. Questo chip può anche impedire al computer di avviarsi e fornire uno schermo nero.

U2 CIA può anche causare dei problemi con il bank switching del VIC-II. Con alcune cartucce, invece della normale schermata si può ottenere uno schermo pieno i I, J e K. Una volta ho risolto questo problema sostituendo il chip CIA U2 su una scheda 250407.

Infine, un CIA U2 guasto può causare il mancato funzionamento del tasto RESTORE, in quanto esso abilita l’interruzione NMI necessaria per il suo funzionamento. Può anche non funzionare a causa di un chip timer 556 guasto (questo chip è usato per il reset della macchina, e quindi può impedire a questa anche di avviarsi, causando lo schermo nero). Durante una riparazione ho inoltre notato che il problema era stato causato da un 7406 parzialmente guasto.

DIPENDE DAI CIA OPPURE NO?

Il Commodore 64 può evidenziare un problema che può sembrare causato da un CIA ma che in realtà non lo è. Talvolta il joystick non funziona correttamente a causa di un giunto di saldatura freddo sui connettori. Quindi, prima di dissaldare un CIA, è bene prima controllare tali saldature.

Analogamente, un registratore a nastro potrebbe non funzionare a causa di un collegamento computer-registratore non più soddisfacente. Nel Commodore 64, il connettore del registratore presente nella scheda può facilmente impolverarsi e ossidarsi. Basta una semplice gomma per matite per riavere dei contatti brillanti nel connettore e ottenerne di nuovo il corretto funzionamento.

Se si è particolarmente sfortunati, ci potrebbero anche essere delle tracce danneggiate in corrispondenza dei CIA e/o dei connettori dei dispositivi di input. Queste possono essere riparate.

Non sottolineerò mai l’importanza del controllo delle saldature in corrispondenza dei connettori. Se si collega o scollega un qualche dispositivo quando la macchina è molto calda, i giunti di saldatura dei connettori si ritrovano a subire un notevole stress e alla fine si possono verificare delle rotture. Queste possono causare dei malfunzionamenti intermittenti davvero difficili da individuare e fonte di frustrazione.

 

UN QUALUNQUE CHIP PUO’ CAUSARE LO SCHERMO NERO

OK, non l’ho detto all’inizio perché così facendo vi avrei scoraggiato a proseguire la lettura, ma nel Commodore 64 è così. A causa della sua architettura, le stesse linee vengono condivise da molti chip, quindi una data linea può “bloccarsi” a causa di numerosi chip.

Se le procedure finora dette non sono di aiuto, invece di sostituire tutto si può ancora provare quanto segue:

• se si ottiene una strana schermata iniziale con un messaggio del tipo “Bommodore 64 bacic V2” allora il chip 74LS208 può essere danneggiato;
• una macchina apparentemente arenata sullo schermo nero può in realtà mostrare qualcosa di diverso dopo qualche secondo o anche qualche minuto dall’accensione (mi è successo una volta). E’ dunque una buona idea lasciare acceso per qualche minuto un Commodore 64 apparentemente morto;
• statistiche dei guasti: i chip logici generici sono di solito affidabili, ma i chip sostitutivi realizzati dalla MOS non erano altrettanto buoni. Quindi, se ci sono dei chip logici MOS in una macchina non funzionante, se gli altri tentativi di riparazione non hanno dato un buon esito si può provare a sostituirli. Inoltre, il 7406, il 556 e altri chip con dei package di colore marrone (e con il codice EL) si guastano molto facilmente: è bene sostituirli. Ho avuto un Commodore 64 con un chip EL 7406 che non era in grado di accedere al floppy drive. Dopo la sostituzione di tale chip, aveva ripreso a funzionare;
• se pur avendo sostituito il chip VIC-II, e pur avendo entrambi i voltaggi, si ottiene comunque uno schermo nero (un nero molto scuro senza le usuali linee verticali più chiare) questo può dipendere da un cristallo guasto, un chip MOS/CSG 7701/8701 guasto (nelle schede 250425/66) oppure i chip logici corrispondenti nelle schede 250407, KU e original (74LS629N, 74LS193, 74LS74, 4044). Mi è capitato una volta di dover sostituire un chip 7701 per fare ripartire un Commodore 64;
• un chip 4044 danneggiato può comportare la visualizzazione di linee diagonali;
• un chip 74LS373 guasto può causare la visualizzazione di caratteri confusi;
• provare a sostituire i rimanenti chip logici, controllare se nella scheda sono presenti tracce interrotte e/o rotture nei giunti di saldatura, meglio se con l’ausilio di una lente di ingrandimento.

La maggior parte dei Commodore 64 sono riparabili, ma per alcuni lo sforzo necessario potrebbe non valere la pena. Se un Commodore 64 non risulta riparabile anche dopo molti tentativi, può essere il caso di prendere in considerazione l’acquisto di un Commodore 64 “nuovo” e di usare quello guasto per pezzi di ricambio.

Ma con i consigli che vi ho fornito sono sicuro che potrete riparare moltissimi Commodore 64.

 

RIFERIMENTI

Ho fatto del mio meglio per riassumere le procedure necessarie per la riparazione del Commodore 64, tuttavia sono sicuro che molte informazioni mancano, quindi consiglio di consultare anche altre fonti.

• Il sito di Ray Carlsen è la fonte più completa per la riparazione dei Commodore 8 bit. Gran parte delle mie conoscenze traggono origine dal suo sito e dalla sua gentilezza. Non si è mai rifiutato di aiutarmi e dovrò sempre molto a questa grande persona. Leggete i suoi articoli: non sono “soltanto” degli articoli sulla riparazione delle macchine Commodore; rappresentano più in generale un valido riferimento per imparare a seguire un approccio logico nella risoluzione dei problemi.
• Commodore 64 troubleshooting and Repair Guide: scritta da Robert C. Brenner e edita da SAMs.
• Troubleshooting and Repairing for your Commodore 64, scritto da Art Margolis. Uno dei più famosi libri di riparazione del Commodore 64.
• Commodore 64 Dead Test Cartridge Manual.
• Commodore 64 Programmer’s Reference Guide (fornisce delle nozioni di base sulla programmazione del Commodore 64, molto utile per le riparazioni a mio parere).