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Nintendo NES / Famicom

Console 8 bits de Nintendo (Famicom au Japon, 1983 ; NES à l'export, 1985). Deux pièges bien connus : le connecteur 72 broches de la NES qui use (la « lumière qui clignote ») et l'absence de RGB natif → d'où le mod NESRGB.

Carte Nintendo NES / Famicom
Carte Nintendo NES / Famicom. Photo : Evan-Amos, domaine public.

Identification

Champ Valeur
Fabricant Nintendo
Sortie 1983 (Famicom, JP) / 1985 (NES)
Génération 3e (8 bits)
Révisions NES front-loader (toaster) · NES-101 top-loader · Famicom / AV Famicom
Sortie vidéo native Composite / RF — pas de RGB natif
Région / lockout 10NES (NES) + NTSC/PAL ; Famicom sans lockout
Format média Cartouche (NES 72 broches, Famicom 60 broches)

Architecture (détail)

Bloc Puce (part #) Fréquence Rôle
CPU Ricoh RP2A03 (NTSC) / RP2A07 (PAL) 1,789773 MHz (NTSC) / 1,662607 MHz (PAL) Cœur MOS 6502 sans mode décimal (BCD) + APU intégré
Vidéo PPU RP2C02 (NTSC) / 2C07 (PAL) 5,369318 MHz (= 3× CPU en NTSC) Génère directement le composite NTSC/PAL
RAM CPU 2 Ko SRAM — $0000-$07FF (miroité ×4 jusqu'à $1FFF)
RAM vidéo 2 Ko SRAM (nametables) — + 256 o OAM (sprites), palette 28 o

APU (dans le 2A03) : 5 canaux — 2 pulse, 1 triangle, 1 noise, 1 DPCM (échantillons). Le mixage est non-linéaire.

PPU 2C02 : framebuffer 256×240 (souvent 256×224 visibles en NTSC, overscan) ; 64 sprites (max 8 par ligne → clignotement), 25 couleurs simultanées sur une palette 54. Pas de sortie RGB (composite direct).

Mémoire & mappers

Le bus CPU : $0000-$1FFF RAM, $2000-$2007 registres PPU, $4000-$4017 APU/manettes, $4020-$FFFF = cartouche (PRG-ROM + WRAM). La cartouche embarque un mapper (bank switching) qui étend l'adressage :

Mapper Nom Exemples
0 NROM Super Mario Bros., Donkey Kong
1 MMC1 Zelda, Metroid, Mega Man 2
2/3 UxROM / CNROM Castlevania, Contra (JP)
4 MMC3 SMB3, Kirby, Mega Man 3-6
5 MMC5 Castlevania III (+ audio d'extension)
9/10 MMC2 / MMC4 Punch-Out!!, Fire Emblem

Le format iNES (.nes) encode le n° de mapper dans son en-tête ; on recense aujourd'hui plusieurs centaines de mappers (officiels Nintendo MMCx + puces tierces Konami VRC, Namco 163, Sunsoft…). Certains mappers ajoutent une IRQ de scanline (MMC3) exploitée pour les split-screens (barre de statut de SMB3).

Vidéo & sortie

  • PPU → composite / RF uniquement (pas de RGB natif ; le 2C02 encode le composite en interne).
  • NES-001 : RF + composite + audio mono (RCA sur le multi-out).
  • NES-101 (top-loader) : composite seul (pas de RF), mais « jailbars » (barres verticales) — artefact connu.
  • RGB : uniquement via mod (NESRGB, FPGA qui coiffe le PPU) ou le PPU RGB du Famicom Titler / PlayChoice-10.
  • PPU RGB natifs : il existe des variantes RP2C03 / 2C04 / 2C05 (bornes PlayChoice-10 et Nintendo VS. System) qui sortent du RGB — mais avec des palettes différentes (parfois volontairement brouillées sur VS pour la protection).
  • PAL : 50 Hz, image 256×240 complète (moins d'overscan qu'en NTSC), et jeu ~17 % plus lent (musique et gameplay) si le titre n'a pas été reprogrammé — d'où les versions PAL « optimisées » (rares) vs simples portages.

Région & lockout 10NES

  • Le 10NES (CIC) est un microcontrôleur présent dans la console et dans la cartouche : les deux exécutent en lockstep un flux comparé. En cas de désaccord (région différente, ou mauvais contact cartouche), le CIC console réinitialise le CPU en boucle → la fameuse LED qui clignote.
  • NTSC vs PAL : clés CIC et horloge différentes.
  • Désactivation : couper/mettre à la masse la broche 4 (reset) du CIC console → plus de lockout (region-free + fin des faux clignotements dus au connecteur). Le NES-101 et le Famicom n'ont pas de 10NES.

Audio d'extension (Famicom)

La cartouche Famicom (broche 45) peut ajouter des canaux : VRC6 (Castle- vania III JP), VRC7 (FM), N163, FDS, MMC5, Sunsoft 5B. Le 72 broches NES ne route pas ce signal → nécessite un mod pour l'entendre.

Famicom Disk System (add-on JP)

Add-on Famicom (1986, Japon) : lecteur de « Quick Disk » 2,8″ double-face (~112 Ko au total) via un adaptateur RAM qui se branche sur le port cartouche.

  • Pourquoi ? À l'époque, stockage moins cher que la ROM + sauvegarde possible + 1 canal audio wavetable supplémentaire. Zelda, Metroid, Kid Icarus sont d'abord sortis sur FDS.
  • Bornes de réécriture (Disk Writer) : on rachetait un jeu en réécrivant sa disquette pour ~500 ¥ — un modèle de distribution unique.
  • ⚠️ Panne culte : la courroie caoutchouc du lecteur se désagrège → lecteur muet. Remplacement de courroie = la réparation FDS n°1. Les disquettes non protégées se copient/piratent trivialement (un point faible connu).

Périphériques

  • Zapper (pistolet) : fonctionne uniquement sur CRT (détecte le balayage du faisceau) — inutilisable sur LCD sans solution dédiée.
  • Manette 2 (Famicom HVC-001) : micro intégré (utilisé par quelques jeux, ex. écraser les ennemis dans Zelda), pas de boutons Start/Select.
  • Port d'extension : Famicom = connecteur DA-15 (Zapper, clavier, manettes tierces) ; NES = port d'extension en façade (peu utilisé).
  • Autres : R.O.B. (robot), Power Pad, Four Score (4 joueurs), NES Advantage (arcade stick avec turbo).

Préservation & homebrew

  • Flashcarts : EverDrive N8 / N8 PRO (Krikzz), PowerPak — chargent la ludothèque + homebrew depuis une SD, avec émulation des mappers (dont audio d'extension sur les modèles PRO).
  • Scène homebrew très active (NESmaker, démos), et émulation de référence très mûre (Mesen, FCEUX, Nestopia, MAME).

Révisions détaillées

  • NES-001 (front-loader) : connecteur ZIF 72 broches, 10NES, RF+composite. Le ZIF perd sa tension → mauvais contact → clignotement.
  • NES-101 (New-Style, 1993) : top-loader, sans 10NES, sans port d'extension, composite seul, jailbars.
  • Famicom HVC-001 : 60 broches, RF seul, audio d'extension natif.
  • AV Famicom HVC-101 : composite, sans RF.

Pannes & diagnostic

Symptôme Cause racine Diagnostic / réparation
LED qui clignote, jeu qui ne démarre pas (NES-001) Connecteur 72 broches détendu → mauvais contact → 10NES reset Remplacer le connecteur (« Blinking Light Win ») ; ou désactiver le 10NES (broche 4)
Graphismes corrompus intermittents Contacts cartouche / connecteur Nettoyer bord cartouche (alcool iso) + connecteur
Image RF médiocre Sortie RF Mod composite/AV ou NESRGB
Jailbars (NES-101) Artefact d'alim/masse Filtrage / mod
Plastique jauni Photo-oxydation ABS Retrobright
Ne s'allume pas Régulateur 7805, alim, fusible/diode Vérifier +5 V, régulateur

(Peu de condensateurs électrolytiques : recap secondaire, sauf régulateur/alim.)

Procédures de démontage pas-à-pas ✅

1 procédures transcrites depuis les guides iFixit. Chacune donne la difficulté et la durée estimée — de quoi savoir dans quoi on s'engage avant d'ouvrir la machine.

Procédure Difficulté Durée
Nintendo Family Computer (Famicom) Teardown 🟡 moyen —
Nintendo Family Computer (Famicom) Teardown

Nintendo Family Computer (Famicom) teardown.

  1. Our contestant hails from a mystical place, the land of the rising sun, Japan! The Nintendo Family Computer, released in 1983 in most of Asia, is the overseas brother of the Nintendo Entertainment System. Technical Specifications: Ricoh 2A03 8-bit 1.79 MHz processor (based on the MOS Technology 6502 8-bit processor core) 2KB (16Kb) on-board RAM 2KB (16Kb) on-board Video RAM PSG Sound 256 x 240 pixels resolution
  2. Backside ports include: AC adapter port TV/Game switch Channel selector switch RF Audio/Video output Why are you looking so scared, little buddy? Don't worry -- our hands are gentle. We won't hurt you.
  3. Fully assembled Nintendo Famicom console. The Famicom was the first console to popularize D-pad controllers to acquire user input. Departing from the era of joysticks, the inclusion of the D-pad allowed for quick and accurate controls. The controllers are similar, but not the same... The first controller boasts the traditional layout: D-pad on the left, "select" and "start" buttons in the center, and "b" and "a" buttons on the right. However, the second controller has a built-in microphone and a volume switch at the expense of the central "select" and "start" buttons... Cool! This is the only console we know of that has a microphone on one of its standard controllers.
  4. The Famicom's miniscule 4W power supply won't be popping fuses anytime soon. That's about 2.5% of the power that the Xbox 360 devours. Nintendo Famicom model number HVC-001, Made in Japan. We wouldn't want our Famicom any other way.
  5. A quick removal of six Phillips screws and the bottom cover lifts right off. Just like the earlier retro consoles, Fami is super-easy to disassemble. (yes, we named him Fami.)
  6. Two antiquated connectors exchange signals between the controllers and the board. Want to disconnect a controller? Gotta remove the bottom cover -- but that's pretty much it. Controller II has an extra wire for microphone input and controlling the volume. After disconnecting them from the board, the controller cables can be lifted out of the case.
  7. Six Phillips screws secure the motherboard assembly to the outer case. Lifting the assembly out of the case gives us a good look at the archaic silicon that makes this thing tick. Two more Phillips screws secure the hefty power switch to the outer case.
  8. Notable chips on the board include: Ricoh RP2A03G 8-bit, 1.79 MHz CPU Ricoh RP2C02G-0 8-bit, 5.32 MHz PPU Toshiba TC40H368P hex bus buffers Sharp LH5216D-12 static RAM Hitachi HD74LS139P decoder/demultiplexer Fujitsu MB74LS373 Unsurprisingly, lead solder abounds on the bottom of the board. RoHS standards weren't established until 20 years after this puppy was made.
  9. Well hello there! "Shall I compare thee to an Xbox 360? Thou art more lovely and more temperate...But thy internal structure shall not fade...Nor shall time brag thou wand'rest in its shade...So long as gamers can breathe or eyes can see, So long lives this, and this gives life to thee."
  10. After the motherboard assembly is out, the reset and power button covers can easily be removed. Unclipping a spring is all that's needed to remove the eject mechanism from the outer case. Ejecting a cartridge is accomplished by pushing two inclined planes underneath the cartridge until it pops up off the connector attached to the board.
  11. Breaking Gently releasing the retaining clips holding the cartridge together reveals a 60 pin printed circuit board. Front and back sides of the Famicom cartridges: This PCB from a Tennis cartridge has two ROM packages -- totaling 24 KB -- soldered to one side. For comparison, a single layer <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Blu-ray_Disc">Blu-ray disc</a> has a 25,000,000 KB capacity.
  12. <del>Breaking</del> Gently releasing the retaining clips holding the cartridge together reveals a 60 pin printed circuit board. Front and back sides of the Famicom cartridges: This PCB from a Tennis cartridge has two ROM packages -- totaling 24 KB -- soldered to one side. For comparison, a single layer <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Blu-ray_Disc">Blu-ray disc</a> has a 25,000,000 KB capacity.

Source et licence

Guides iFixit, sous licence Creative Commons BY-NC-SA 3.0 — réutilisation autorisée avec attribution, usage non commercial et partage à l'identique. C'est, de toute la documentation rassemblée dans ce wiki, la seule sous licence explicite : les manuels constructeur, eux, n'en ont aucune. Les photos d'étapes accompagnant ces guides sont conservées dans l'archive d'origine (manuels/).

Mods — quoi acheter, comment

Le clignotement ≠ puce lockout morte

Front-loader qui clignote (voyant rouge, écran gris) : dans l'immense majorité des cas c'est le connecteur 72 broches fatigué/oxydé, pas la puce 10NES. Nettoyer la cartouche (jamais souffler dedans), puis remplacer le connecteur avant tout autre diagnostic.

  • Remplacement connecteur 72 broches 🟡 : déclipse l'ancien connecteur du bloc RF (pas de soudure sur le front-loader), pose un connecteur neuf. Éviter les modèles « bendy »/OEM neufs trop serrés qui rayent les cartouches ; privilégier un connecteur à ressort de qualité. Traite la cause racine du clignotement.
  • NESRGB (Tim Worthington) 🟠 : carte FPGA qui coiffe le PPU (dessouder le PPU d'origine, poser la carte à sa place, souder la nappe de sortie) → RGB / component propre, palettes sélectionnables. Le mod AV de référence. → fiche technique NESRGB.
  • Désactivation 10NES (lockout) 🟡 : sur le front-loader, couper la broche 4 de la puce 10NES (CIC) → la console cesse de se réinitialiser (fin du clignotement) + tolère les cartouches d'autres régions. Mod documenté classique. → Region-free & lockout.
  • Sortie composite/AV sur les unités RF-only (top-loader NES-101, Famicom) — procédure exacte ci-dessous.
  • Audio d'extension (entendre le son des puces Famicom VRC6/VRC7/N163/FDS sur NES) — points exacts ci-dessous.
  • Son « stéréo » (2 canaux) — points exacts ci-dessous.
Audio d'extension Famicom sur NES — points exacts (transcrit de ConsoleMods, CC-BY-SA)

Le connecteur cartouche Famicom 60 broches a br.45 (audio console→cartouche) et br.46 (audio cartouche→console) ; le 72 broches NES n'a pas ces broches → le son d'extension est muet sur NES. On le remixe via le port d'extension dessous.

  • NES front-loader : souder une résistance 47 kΩ entre broche 9 du port d'extension (EXP6) et broche 3 (entrée de mixage audio). Anti-bruit conseillé : une 1 kΩ en pull-down entre EXP6 (br.9) et br.2 (GND). (⚠️ ne pas confondre EXP6 = broche 9 et EXP9 = broche 6 !) Carte « clé en main » : ENIO (47 kΩ déjà câblée, sans soudure) ou la carte de Voultar.

  • NES top-loader (pas de vrai port d'extension) : utiliser EXP9 = broche 51 du connecteur cartouche. Souder une résistance 1,2 kΩ entre br.51 (EXP9) et la broche audio out (« juste à côté » de la 51). Avec PowerPak / EverDrive N8 : souder en plus un fil sur le flashcart entre br.51 (EXP9) et br.54 (EXP6).

  • Astuce niveau : remplacer la résistance fixe par un potentiomètre (+ une résistance série pour éviter 0 Ω = trop fort). Placer les résistances au plus près du point (sinon bruit).

Son « stéréo » NES (2 canaux) — transcrit de ConsoleMods, CC-BY-SA

Le synthé du CPU sort deux signaux séparés : AUX 0 (AUX A sur Famicom) = les 2 ondes carrées ; AUX 1 (AUX B) = triangle + bruit + DMC. Les séparer donne un son 2 canaux (pas une vraie spatialisation).

  • Mod « plain » : déconnecter la sortie son du CPU du mélangeur d'origine ; ajouter un condo série 1 µF par canal (négatif vers la console, protection + léger passe-bas) ; câbler la prise de sortie.

  • Mod « mixback » (garde le mono) : tapper AUX0/AUX1 sans les déconnecter ; caps + prise ; potentiomètres (log) ramenant le mono existant au point milieu (points AA/BB du schéma — sur NES AA = BB ; sur Famicom AA = plus propre mais sans expansion, BB = avec expansion).

Mod AV top-loader (NES-101) — anti-jailbars, points exacts (transcrit de ConsoleMods, CC-BY-SA)

Le top-loader NES-101 n'a que la RF et des jailbars marqués : la piste de vidéo composite du PPU est fine et longe des lignes du bus d'adresse → bruit numérique. La clé : isoler la broche 21 (video out) du PPU de la carte, puis amplifier/tamponner ce signal.

PPU : marqué RP2C02G-0. Carte orientée ports manettes vers soi, broche 21 = la broche la plus à gauche du côté face à soi (= video out).

Nomenclature ampli vidéo (si DIY, sinon carte toute faite Voultar / Cathouse Games) :

  • 1× transistor PNP 2N3906 (ou 2SA937 récupéré sur la carte)
  • 1× condensateur 220 µF · 1× 110 Ω · 1× 300 Ω · 1× condensateur 560 pF

Procédure :

  1. Démonter (embouts gamebit 4,5 mm), déposer blindages + dissipateur du 7805.
  2. Dessouder le modulateur RF (3 broches audio/vidéo/5 V + pattes de masse) et libérer le panneau arrière.

  3. Isoler la broche 21 du PPU : au plus simple, la couper ras et la relever ; au plus propre, dessouder le PPU, relever la broche 21, puis le remettre (ou sur support DIP 40). Étamer la broche 21.

  4. Poser l'ampli vidéo (sur le PPU, mousse double-face) sans court-circuit. Broche 21 → entrée vidéo de l'ampli ; +5 V → alim ampli ; masse → masse ampli.

  5. Sortie : sortie vidéo de l'ampli → broche vidéo de la prise AV (jack TRRS 3,5 mm à la place du RCA RF, ou panneau imprimé multi-out/RCA).

  6. Audio (pas besoin d'ampli) : broche la plus à gauche du modulateur RF → audio de la prise AV (ou la patte haute de FC1, la plus proche du port cartouche). Masse → masse de la prise.

  7. Contrôler la continuité au multimètre ; remettre le dissipateur du 7805 avant test.

Photos / assets

(À ajouter : carte NES front-loader vs NES-101, connecteur 72 broches, PPU.)

Réparation avancée

Connecteur 72 broches (cause n°1 : écran qui clignote/gris) → nettoyer ou remplacer ; puce de verrouillage 10NES (clignotement) = mod possible. Méthodes : Diagnostic PCB · Pistes & vias · Recap.

Sources & attribution

Image :

Relecture & corrections

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