Retro-CM3: 'n kragtige RetroPie-hanteerde spelkonsole: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Hierdie instruksie is geïnspireer deur die adafruit se PiGRRL Zero, Wermy se oorspronklike Gameboy Zero -konstruksie en GreatScottLab's Handled Game Console. Die op RetroPie gebaseerde spelkonsole gebruik die framboos pi zero (W) as hul kern. MAAR, nadat ek verskeie Pi Zero -konsoles gebou het, is twee hoofprobleme gevind.

1) Die Raspberry Pi Zero (W) het slegs 'n enkele kern Cortex-A7 en 512MB ram, wat goed is vir NES/SNES/GB-dinge. Toe ek die PS/N64 Emus probeer bestuur, was die ervaring egter redelik onaanvaarbaar. Selfs sommige van die GBA-speletjies kan nie vlot verloop nie ('n mate van klankvertraging, ook in sommige NEOGEO-speletjies soos Metal Slug wanneer ingewikkelde tonele hanteer word); 2) Die meeste van die spelkonsole-geboue gebruik SPI of TV-out as die vertoonvlak. Die SPI -skerm sal die SVE benodig om te help met die raambufferbestuurder, wat die spelervaring erger sal maak en die fps ook beperk word deur die snelheid van die SPI -klok. En die vertoningskwaliteit van TV-uit is net nie goed genoeg nie.

In hierdie instruksie sal ons die RaspberryPi Compute Module 3 en 'n DPI -koppelvlak LCD gebruik om 'n uiteindelike RetroPie -spelkonsole te bou. Dit behoort al die emulators glad te kan werk en 'n hoë resolusie en 'n hoë raamkoers te bied.

Die uiteindelike grootte van die spelkonsole is 152x64x18mm met 'n battery van tot 2000 mAh. Die totale opbou kos ongeveer $ 65, insluitend 'n pasgemaakte PCB, al die komponente, 'n 16 GB TF -kaart en 'n RaspberryPi -berekeningsmodule 3 Lite. Aangesien ek reeds 'n 3D -drukker het, kos die kas my slegs 64g PLA -filament.

Laat ons begin.

Let wel: Aangesien Engels nie my eerste taal is nie, laat weet my asseblief as u foute vind of iets nie duidelik is nie.

Dit is my eerste plasing op instructable.com en ek het regtig allerhande voorstelle van julle nodig.

Stap 1: Bestanddele

Hier is die bestanddele wat u nodig het om die spelkonsole te bou. Sommige van die onderdele is moontlik nie in u streek beskikbaar nie, probeer 'n paar alternatiewe onderdele.

1) Die RaspberryPi Compute Module 3 Lite. Koop dit by die winkel waar u u RaspberryPi 3B gekry het, of probeer dit op eBay.

2) 3,2 duim LCD met RGB/DPI -koppelvlak. Sorg dat u 'n RGB/DPI -koppelvlak -LCD -module het, want dit is 'n MOET om hierdie konsole te bou. Ek het my LCD van 'n plaaslike e-winkel gekry, en dieselfde module kan in alibaba gevind word. VRA die verskaffer om die gedetailleerde parameter en inisialiseringskode vir u te stuur as u 'n alternatiewe LCD -module koop. Dit is ook 'n goeie keuse om die ooreenstemmende verbindings by dieselfde winkel te koop, aangesien daar soveel verskillende tipes verbindings is.

3) ALPS SKPDACD010. Taktskakelaar met 'n afstand van 1,75 mm. Soek dit in u plaaslike elektroniese komponentwinkel.

4) 'n Paar ander sleutels. Gebruik enige ander takt sleutels wat u kan kry vir die START/SELECT/VOL+/VOL- knoppies.

5) Spreker. Enige 8 ohm, 0,5-1,5 W luidspreker.

6) battery. Ek het 34*52*5.0mm 1S 1000mAh Li-ion battery x2 gekies.

7) Sommige IC's. STM32F103C8T6, IP5306, TDA2822, NC7WZ16, SY8113, PT4103 en ens.

8) Sommige verbindings. USB-Micro Female, PJ-237 (telefoonaansluiting), TF-Card Jack, DDR2 SODIMM en ens.

9) 'n Paar passiewe komponente. Weerstande, kondensators en induktors.

10) 'n Pasgemaakte PCB. Die skematiese en PCB -lêers word aan die einde verskaf. Onthou om veranderings daaraan aan te bring as u alternatiewe onderdele gebruik.

11) 'n 3D -drukker. Maak seker dat dit dele tot 152*66*10 mm kan druk.

12) Genoeg PLA -filament.

Stap 2: Die rekenaarmodule 3

Die Raspberry Pi Compute Module 3 is 'n baie kragtige kernbord vir die prototipering van 'n paar gadgets. Gedetailleerde inleiding kan hier gevind word. En 'n paar nuttige inligting kan hier gevind word.

Die module gebruik 'n DDR2 SODIMM -tipe aansluiting, wat 'n bietjie moeiliker is om te gebruik. Boonop word al die GPIO -penne van die BCM2837 -kern BANK1 en BANK0 uitgelei.

Om die rekenaarmodule te begin gebruik, moet ons verskillende spannings verskaf: 1.8V, 3.3V, 2.5V en 5.0V. Onder hulle word 1.8V en 3.3V gebruik om sommige randapparatuur aan te dryf wat ongeveer 350mA elk benodig. Die 2,5V-kraglyn dryf die TV-out DAC aan en kan aan 3,3V gekoppel word, aangesien ons nie 'n TV-out-funksie nodig het nie. Die 5.0V moet aan die VBAT -penne gekoppel word en dit voed die kern. Die VBAT -ingang aanvaar spanning van 2,5V tot 5,0V, en maak net seker dat die kragtoevoer tot 3,5W kan lewer. VCCIO-penne (GPIO_XX-XX_VREF) kan aan 3.3V gekoppel word, aangesien ons 'n 3.3V CMOS-vlak gebruik. Die SDX_VREF -pen moet ook aan 3.3V gekoppel word.

Al die HDMI-, DSI-, CAM -penne word nie hier gebruik nie, laat dit net dryf. Onthou om die EMMC_DISABLE_N -pen vas te maak aan 3.3V, aangesien ons 'n TF -kaart as die hardeskyf sal gebruik in plaas van die USB -opstartfunksie.

Koppel dan die SDX_XXX-penne aan die ooreenstemmende penne op die TF-kaartgleuf en daar is geen optrek- of aftrekweerstand nodig nie. In hierdie stap is ons gereed om die Raspberry Pi Compute Module 3 op te laai. Skakel die kragtoevoer in 'n afname -volgorde aan: 5V, 3.3V en dan 1.8V, die stelsel behoort te kan opstart, maar aangesien daar geen uitset is nie toestel, weet ons net nie of dit goed werk nie. Ons moet dus 'n skerm byvoeg om dit in die volgende stap na te gaan.

Maar voordat ons verder gaan, moet ons eers aan die Pi vertel wat die funksie van elke GPIO is. Hier verskaf ek 'n paar lêers, plaas 'dt-blob.bin', 'bcm2710-rpi-cm3.dtb' en 'config.txt' in die opstartmap van 'n nuut geflitsde TF-kaart. Plaas die "dcdpi.dtbo" in die /boot /overlay -lêergids. Die dt-blob.bin definieer die standaardfunksie van elke GPIO. Ek verander die GPIO14/15 na normale GPIO en skuif die UART0 -funksie na GPIO32/33, aangesien ons GPIO14/15 benodig om met die LCD -module te koppel. Ek sê ook vir die Pi om GPIO40/41 as pwm -funksie te gebruik, en maak dat hulle die regte en linker klankuitset is. Die dcdpi.dtbo is 'n toestelboom-oorlêer en dit vertel die Pi dat ons GPIO0-25 as DPI-funksie sal gebruik. Uiteindelik skryf ons 'dtoverly = dcdpi' om die Pi in kennis te stel om die lêer wat ons verskaf het, te laai.

Op die oomblik verstaan die Raspberry Pi ten volle watter funksie vir elke GPIO gebruik moet word, en ons is gereed om verder te gaan.

Stap 3: Koppel die LCD -module

Aangesien verskillende DPI/RGB -koppelvlak -LCD -modules in hierdie konsole gebruik kan word, neem ons die module wat in my eie gebou as voorbeeld geneem is, hier. En as u 'n ander een gekies het, kyk dan na die pin -definisie van u module en maak net die verbindings volgens die penname soos in die voorbeeld getoon.

Daar is twee koppelvlakke op die LCD -module: 'n SPI en 'n DPI. Die SPI word gebruik om die aanvanklike instellings van die LCD -bestuurder -IC op te stel en ons kan dit koppel aan enige ongebruikte GPIO. Koppel slegs die Reset, CS, MOSI (SDA/SDI) en SCLK (SCL) penne, die MISO (SDO) pen word nie gebruik nie. Om die LCD -bestuurder te initialiseer, gebruik ons hier die BCM2835 C -biblioteek om die GPIO's aan te dryf en gee 'n sekere initialiseringsvolgorde deur die moduleverskaffer. Die bronlêer kan later in hierdie instruksies gevind word.

Installeer die BCM2835 C -biblioteek op 'n ander Raspberry Pi 3 volgens die instruksies hier. Gebruik dan die opdrag "gcc -o lcd_init lcd_init.c -lbcm2835" om die bronlêer saam te stel. Voeg dan 'n nuwe reël by in die /etc/rc.local -lêer voor "exit 0": "/home/pi/lcd_init" (neem aan dat u die saamgestelde toepassing onder/home/pi -lêergids geplaas het). Dit moet beklemtoon word dat die bronlêer slegs gebruik word vir die sekere module wat ek gebruik het en vir 'n ander LCD -module; vra die verskaffer vir 'n inisiëringsvolgorde en verander die bronlêer dienooreenkomstig. Hierdie proses is redelik lastig, want op hierdie stadium kan niks van die skerm af gesien word nie; daarom stel ek sterk voor dat u dit op 'n RPI-CMIO-bord doen, aangesien dit al die GPIO's lei, sodat u dit met uart of wlan kan ontfout.

Die volgende deel is eenvoudig; verbind net die linker penne van die LCD -module hier. Dit hang af van watter LCD -module u het, en kies die RGB -modus verstandig. Vir my het ek hier die DPI_OUTPUT_FORMAT_18BIT_666_CFG2 (modus 6) gekies. Verander die reël "dpi_output_format = 0x078206" volgens u keuse. En as u LCD -module 'n ander resolusie het, pas die 'hdmi_timings = 480 0 41 60 20 800 0 5 10 10 0 0 0 60 0 32000000' aan, verwys na die lêer hier.

As al die instellings korrek is, moet u tydens die volgende opstart van u Pi die skerm op die skerm sien na 'n 30-40s swart (van krag na stelsel laai u SPI-inisialiseringskrip).

Stap 4: Die sleutelbord en klank

Ons het die afgelope twee stappe gedoen met die kern en die uitset. Kom ons gaan nou na die invoer -gedeelte.

'N Speelkonsole het sleutels en knoppies nodig. Hier benodig ons 10 ALPS SKPDACD010 skakelaars as die knoppies op/af/regs/links, LR en A/B/X/Y. En normale 6x6-sleutels op die oppervlak word gebruik vir ander knoppies, soos begin/kies en volume-op/af.

Daar is twee maniere om die knoppies met die Raspberry Pi te koppel. Een manier is om die knoppies direk aan die GPIO's op die Pi te koppel, en 'n ander manier is om die knoppies aan 'n MCU te koppel en 'n koppelvlak met die Pi via USB HID -protokol. Hier het ek die tweede gekies, want ons het in elk geval 'n MCU nodig om die krag op volgorde te hanteer en dit is veiliger om die Pi weg te hou van menslike aanraking.

Koppel die sleutels dus aan die STM32F103C8T6 en koppel dan die MCU aan die Pi met USB. Aan die einde van hierdie stap kan u 'n voorbeeld van die MCU -program vind. Verander die pen definisies in hw_config.c en stel dit saam met die MCU se USB -biblioteek wat hier gevind word. Of u kan die hex -lêer net direk na die MCU aflaai, solank u dieselfde pin -definisies in die skema aan die einde van hierdie instruksie deel.

Wat die klankuitsette betref, gee die amptelike skema van die Raspberry Pi 3 B 'n goeie manier om die pwm -golf te filtreer, en dieselfde stroombaan moet hier perfek werk. Een ding wat daarop gewys moet word, is dat u die reël "audio_pwm_mode = 2" aan die einde van config.txt moet byvoeg om die geraas van die klankuitset te verminder.

'N Luidsprekerbestuurder is nodig om die luidspreker te bestuur. Hier het ek die TDA2822 gekies en die kring is die amptelike BTL -kring. Let daarop dat die telefoonaansluiting PJ-327 'n outomatiese losmaakpen op die regte uitset het. As daar geen koptelefoon ingeprop is nie, is die pen 3 aan die regte kanaal gekoppel. En sodra die koptelefoon ingeprop is, word hierdie pen losgemaak van die regte kanaal. Hierdie pen kan gebruik word as die luidsprekerinvoerpen, en die luidspreker word gedemp as die koptelefoon ingeprop word.

Stap 5: Die krag

Kom ons keer terug na die kragafdeling en kyk na die gedetailleerde kragontwerp.

Daar is drie kragafdelings: die MCU-toevoer, die laaier/booster en die DC-DC dollar.

Die MCU-toevoer is verdeel van alle ander kragtoevoer, omdat ons dit nodig het om die vooraf-opstartvolgorde uit te voer. Terwyl die aan / uit -knoppie ingedruk word, verbind die PMOS die EN -pen van die LDO met die battery om die LDO moontlik te maak. Die MCU word dan aangeskakel (die knoppie word steeds ingedruk). By die aanvang van die MCU sal dit kontroleer of die aan / uit -knoppie lank genoeg ingedruk is. Na ongeveer 2 sekondes, as die MCU agterkom dat die aan / uit -knoppie nog steeds ingedruk word, trek dit die "PWR_CTL" -pen om die PMOS aan te hou. Op hierdie oomblik neem die MCU die beheer oor die MCU -kragtoevoer oor.

As die aan / uit -knoppie weer vir 2 sekondes ingedruk word, sal die MCU die afskakelvolgorde uitvoer. Aan die einde van die afskakelvolgorde, sal die MCU 'PWR_CTL' -pen loslaat om die PMOS af te sluit en die MCU -toevoer word dan gedeaktiveer.

Die laaier/booster -deel gebruik die IC IP5306. Hierdie IC is 2.4A laai en 2.1A ontlaai hoogs geïntegreerde Soc vir kragbankgebruik en pas perfek in ons behoeftes. Die IC kan die battery laai, 'n 5V -uitset lewer en die batteryniveau met 4 LED's gelyktydig wys.

Die DC-DC Buck-deel gebruik twee SY8113 hoë doeltreffendheid 3A-boks. Die uitgangsspanning kan deur 2 weerstande geprogrammeer word. Om die kragvolgorde te verseker, benodig ons die MCU om die Booster eers in staat te stel. Die KEY_IP sein sal 'n sleuteldruk na die KEY pin van IP5306 naboots en die interne 5V booster moontlik maak. Daarna sal die MCU die 3.3V -boks moontlik maak deur RASP_EN pen hoog te trek. En nadat 3.3V verskaf is, word die EN -pen van die 1.8V -bok hoog getrek en kan die 1.8V -uitset moontlik gemaak word.

Wat die battery betref, is twee Li-ion-beslag van 1000 mAh genoeg vir die konsole. Die normale grootte van hierdie tipe battery is ongeveer 50*34*5 mm.

Stap 6: Die opstel van die stelsel

In hierdie stap sal ons al die opstellings saamstel.

Eerstens moet u die RetroPie -prent aflaai en flits na 'n nuwe TF -kaart. Tutoriaal en aflaai kan hier gevind word. Laai die Raspberrypi 2/3 weergawe af. U sal 2 partisies sien nadat u die prentjie flits: 'n "opstart" -partisie van FAT16 -formaat en 'n "Retropie" -partisie van EXT4 -formaat.

As u klaar is, moet u dit nie onmiddellik by die Raspberry Pi plaas nie, want ons moet 'n FAT32 -partisie vir die roms byvoeg. Gebruik partisiehulpmiddels soos DiskGenius om die EXT4-partisie op ongeveer 5-6 GB aan te pas en maak 'n nuwe FAT32-partisie met al die beskikbare spasie op u TF-kaart. Verwys na die prentjie wat ek opgelaai het.

Maak seker dat u stelsel die TF-kaartleser as 'n USB-HDD-toestel kan identifiseer, en u sal drie partisies in u verkenner sien. Twee daarvan is toeganklik en Windows sal u vra om die linker een te formateer. MOENIE dit formateer nie !!

Maak eers die 'opstart' -partisie oop en volg stap 2 om die penkonfigurasies op te stel. Of u kan die boot.zip onder hierdie stap uitpak en al die lêers en gidse na u opstartpartisie kopieer. Onthou dat u die saamgestelde lcd_init -script ook na die opstartpartisie moet kopieer.

Hier is ons gereed om die eerste opstart uit te voer, maar aangesien daar geen skerm is nie, beveel ek u ten sterkste aan om 'n RPI-CMIO-bord met 'n usb-wlan-toestel te gebruik. Dan kan u die wpa_supplicant -lêer opstel en ssh in hierdie stap aktiveer. As u egter nie een wil bekom nie, kan GPIO32/33 as UART -terminale gebruik word. Koppel die TX (GPIO32) en RX (GPIO33) -pen aan 'n usb-to-uart-bord en maak toegang tot die terminale met die baud rate van 115200. Hoe dan ook, u moet 'n terminale toegang tot u Pi kry.

By die eerste opstart sit die stelsel vas as u die lêerstelsel probeer uitbrei. Ignoreer dit, druk op start (voer sleutel van die USB HID -sleutelbord in) en herlaai. Kopieer die lcd_init -script op die terminaal na die tuis "gids" van die gebruiker en volg stap 3 om outomaties te begin. Na nog 'n herlaai, moet u die skerm sien om aan te steek en iets te wys.

Op die oomblik is u spelkonsole gereed om te speel. Om roms en BIOS's in u TF -kaart te laai, benodig u egter elke keer toegang tot 'n terminale. Om dit eenvoudig te maak, stel ek voor dat u die FAT32 -partisie instel.

Maak eers 'n rugsteun van die RetroPie-lêergids onder /home /pi na RetroPie-bck: "cp -r RetroPie RetroPie-bck". Voeg dan 'n nuwe reël by in/etc/fstab: "/dev/mmcblk0p3/home/pi/RetroPie standaard, uid = 1000, gid = 1000 0 2" om die FAT32 -partisie outomaties in die RetroPie -gids te monteer deur die eienaar op gebruiker te stel "PI". Na herlaai sal u agterkom dat die inhoud van die RetroPie -lêergids heeltemal verdwyn het (as dit nie die geval is nie, herlaai weer) en 'n paar foute op die skerm verskyn. Kopieer alle lêers in RetroPie-bck terug na die RetroPie en herlaai weer. Die foute moet verdwyn en u kan die invoertoestel instel volgens die instruksies op die skerm.

As u ROM's of BIOS's wil byvoeg, moet u die TF -kaart uitskakel wanneer dit afgeskakel is en dit aan u rekenaar koppel. Maak die derde partisie oop (ONTHOU om die tip van die formaat te ignoreer !!!) en kopieer die lêers na die ooreenstemmende dopgehou.

Stap 7: Die 3D -gedrukte omhulsel en knoppies

Ek het die GameBoy Micro -stylkas vir die spelkonsole ontwerp.

Druk net

4x ABXY. STL

2x LR. STL (moet ondersteuning bygevoeg word)

1x CROSS. STL

1x TOP. STL

1x ONDER. STL

Ek druk dit af met PLA met 20% vulsel, 0,2 mm laag en dit is sterk genoeg.

Kontroleer die akkuraatheid van die drukker met 'n toetsblokkie voordat dit gedruk word.

En drie 5 mm lange φ3 mm -skroewe en vier 10 mm lange φ3 mm -skroewe is nodig om dit aanmekaar te sit.

Stap 8: Alles saam en probleemoplossing

Aangesien die stroombaan ingewikkeld is, is dit 'n goeie keuse om PCB -werk te doen. Die hele skematiese en my eie PCB -weergawe word aan die einde van hierdie stap opgelaai. As u my PCB -weergawe wil gebruik, moet u my logo op die Top_Solder -laag nie verwyder nie. Dit is beter om u eie aanpassing te maak en u eie PCB -lêer aan die plaaslike vervaardiger te oorhandig, want dit is baie moeilik om dieselfde onderdele wat ek op my PCB gebruik, te koop.

Nadat al die komponente op die PCB gesoldeer en getoets is, is die eerste ding wat u moet doen om 'n hex -lêer af te laai na die MCU. Plak daarna die LCD -module op die PCB. Die LCD -module moet 3 mm bo die PCB wees om in die kas te pas. Gebruik 'n dik dubbelband om dit vas te plak. Koppel dan die FPC aan die aansluiting en plaas die CM3L- en TF -kaart. MOENIE die battery nou soldeer nie, steek 'n usb -kragbron in en begin dit op!

Kontroleer al die knoppies en vertoon. Meet die spanning tussen die BAT+ en GND, kyk of die spanning ongeveer 4.2V is. As die spanning in orde is, trek die USB -kabel uit en soldeer die battery. Probeer die aan / uit -knoppie.

Plaas die CROSS- en ABXY -knoppie in die TOP -boks en plaas die PCB in die kas. Gebruik 3 skroewe om die PCB in die kas vas te maak. Voeg 'n dik band aan die agterkant van al die SKPDACD010 knoppies by en plak die battery daarop. Gebruik dik band om te voorkom dat die penne van SKPDACD010 die battery beskadig. Plak dan die luidspreker by die ONDERKAS. Voordat u dit toemaak, moet u moontlik al die knoppies probeer, kyk of dit werk en weerkaats. Maak dan die kas toe met 4 skroewe.

Geniet dit.

'N Paar wenke om probleme op te los:

1) Kontroleer drie keer die penverbinding van die LCD -module op die skematiese en PCB.

2) Lei die LCD -seindrade met lengtebeperking.

3) Volg die kragreeks as u nie seker is oor die kragafdelings nie. 5V eers en dan 3.3V, en 1.8V. Nadat al die kragafdelings getoets is, soldeer die ander komponente.

4) As die skerm gereeld vervaag, probeer om die polariteit van die PCLK -sein om te draai deur die dpi_output_format in te stel.

5) As die skerm baie buite die middel is, probeer die polariteit van die HSYNC- of VSYNC -sein omkeer.

6) As die skerm effens van die middel af is, probeer om die oorskandering te verander.

7) As die skerm swart is, probeer om te wag totdat die stelsel weer begin met die rc.local script. As u van die begin af vertoon moet word, probeer dan om die SPI -koppelvlak na die MCU te koppel en gebruik die MCU om die LCD -module te initialiseer.

8) As die skerm heeltyd swart is, kyk dan weer na die inisiëringsvolgorde.

9) Stel gerus enige vrae hier of per e -pos: [email protected]