Retro-CM3: võimas RetroPie juhitav mängukonsool: 8 sammu (piltidega)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-23 14:40

See juhend on inspireeritud adafruit'i PiGRRL Zero -st, Wermy originaalsest Gameboy Zero -konstruktsioonist ja GreatScottLabi käsitsetud mängukonsoolist. Need RetroPie -põhised mängukonsoolid kasutavad tuumana vaarika pi nulli (W). AGA, pärast seda, kui olen ehitanud mitu Pi Zero konsooli, leiti kaks peamist probleemi.

1) Raspberry Pi Zero (W) -l on ainult ühetuumaline Cortex-A7 ja 512 MB ram, mis sobib NES/SNES/GB tüüpi asjade jaoks. Kui aga proovisin PS/N64 Emust juhtida, oli kogemus üsna vastuvõetamatu. Isegi mõned GBA mängud ei saa sujuvalt töötada (mõned heli viivitused, ka mõnes NEOGEO mängus, näiteks Metal Slug, kui käsitletakse keerulisi stseene); 2) Enamik mängukonsooli konstruktsioone kasutab ekraaniliidesena SPI-d või TV-väljundit. SPI -ekraan vajab protsessorit, et aidata kaadripuhvri draiveril, mis halvendab mängukogemust ja kaadrit sekundis piirab ka SPI -kella kiirus. Ja TV-väljundi ekraanikvaliteet pole lihtsalt piisavalt hea.

Selles juhendis kasutame ülima RetroPie mängukonsooli loomiseks RaspberryPi arvutusmoodulit 3 ja DPI -liidese LCD -d. See peaks suutma kõiki emulaatoreid sujuvalt käitada ning pakkuma kõrget eraldusvõimet ja suurt kaadrisagedust.

Mängukonsooli lõplik suurus on 152x64x18mm kuni 2000mAh akuga. Kogu ehitamine maksab umbes 65 dollarit, sealhulgas kohandatud trükkplaat, kõik komponendid, 16 GB TF -kaart ja RaspberryPi arvutusmoodul 3 Lite. Kuna mul on juba 3D -printer, maksab ümbris mulle vaid 64 g PLA hõõgniiti.

Alustagem.

Märkus: Kuna inglise keel ei ole minu esimene keel, andke palun mulle teada, kui leiate vigu või midagi pole selge.

See on minu esimene postitus saidil instructable.com ja ma vajan tõesti teie igasuguseid ettepanekuid.

Samm: koostisosad

Siin on mängukonsooli ehitamiseks vajalikud koostisosad. Mõned osad ei pruugi teie piirkonnas saadaval olla, proovige mõnda muud varuosa.

1) RaspberryPi arvutusmoodul 3 Lite. Osta see poest, kust sa oma RaspberryPi 3B said, või proovi eBayst.

2) 3,2 -tolline LCD RGB/DPI liidesega. VEENDUGE, et teil on RGB/DPI -liidese LCD -moodul, sest seda konsooli on PEAB ehitama. LCD sain kohaliku e-poe ja sama mooduli leiate ka alibabast. Kui ostate alternatiivse LCD -mooduli, küsige teenusepakkujalt üksikasjalikku parameetrit ja lähtestamiskoodi. Samuti on tark valik osta vastavad pistikud samast poest, kuna seal on nii palju erinevat tüüpi pistikuid.

3) ALPS SKPDACD010. Taktlüliti 1,75 mm käiguga. Otsige seda kohalikust elektroonikakomponentide poest.

4) Mõned muud võtmed. Kasutage muid nuppe START/SELECT/VOL+/VOL-.

5) Kõlar. Mis tahes 8 oomi, 0,5-1,5 W kõlar.

6) Aku. Valisin 34*52*5,0 mm 1S 1000mAh liitiumioonaku x2.

7) Mõned IC -d. STM32F103C8T6, IP5306, TDA2822, NC7WZ16, SY8113, PT4103 jne.

8) Mõned pistikud. USB-Micro Female, PJ-237 (telefonipistik), TF-kaardi pesa, DDR2 SODIMM jne.

9) Mõned passiivsed komponendid. Takistid, kondensaatorid ja induktorid.

10) Kohandatud trükkplaat. Skemaatilised ja PCB -failid on esitatud lõpus. Ärge unustage seda muuta, kui kasutate alternatiivseid osi.

11) 3D -printer. Veenduge, et see suudab printida osi suurusega 152*66*10 mm.

12) Piisavalt PLA filamenti.

2. samm: arvutusmoodul 3

Raspberry Pi arvutusmoodul 3 on väga võimas põhiplaat mõne huvividina prototüüpimiseks. Üksikasjaliku tutvustuse leiate siit. Ja kasulikku teavet leiate siit.

Moodul kasutab DDR2 SODIMM tüüpi pistikut, mida on veidi raskem kasutada. Lisaks juhitakse BCM2837 südamiku BANK1 ja BANK0 kõik GPIO -tihvtid välja.

Arvutusmooduli kasutamise alustamiseks peame pakkuma mitut erinevat pinget: 1.8V, 3.3V, 2.5V ja 5.0V. Nende hulgas kasutatakse 1,8 V ja 3,3 V toiteallikaks mõningaid välisseadmeid, mis vajavad umbes 350 mA. 2,5 V toiteliin juhib teleriväljundi DAC-i ja selle saab siduda 3,3 V-ga, kuna me ei vaja TV-väljundi funktsiooni. 5,0 V peaks olema ühendatud VBAT -pistikutega ja see toidab Core'i. VBAT -sisend aktsepteerib pingeid vahemikus 2,5 V kuni 5,0 V ja veenduge, et toiteallikas suudab väljastada kuni 3,5 W. VCCIO tihvte (GPIO_XX-XX_VREF) saab ühendada 3,3 V pingega, kuna kasutame 3,3 V CMOS-taset. SDX_VREF tihvt tuleks samuti ühendada 3,3 V pingega.

Siin ei kasutata kõiki HDMI, DSI, CAM kontakte, jätke need lihtsalt hõljuma. Ärge unustage siduda EMMC_DISABLE_N pin 3,3 V külge, kuna kasutame kõvakettana TF -kaarti USB -alglaadimisfunktsiooni asemel.

Seejärel ühendage SDX_XXX tihvtid TF-kaardi pesa vastavate tihvtidega ning ei ole vaja tõmbe- ega tõmbetakistusi. Selles etapis oleme valmis käivitama Raspberry Pi arvutusmooduli 3. Lülitage toiteallikas sisse vähenemise järjekorras: 5 V, 3,3 V ja seejärel 1,8 V, süsteem peaks saama käivitada, kuid kuna väljundit pole seade, me lihtsalt ei tea, kas see töötab hästi. Niisiis, peame lisama ekraani, et seda järgmises etapis kontrollida.

Enne jätkamist peame aga Pi -le ütlema, mis on iga GPIO funktsioon. Siin pakun mõned failid, pange äsja välgutatud TF-kaardi alglaadimiskausta "dt-blob.bin", "bcm2710-rpi-cm3.dtb" ja "config.txt". Pane "dcdpi.dtbo" kausta /boot /overlay. Dt-blob.bin määratleb iga GPIO vaikefunktsiooni. Ma muudan GPIO14/15 tavaliseks GPIO -ks ja teisaldan UART0 funktsiooni GPIO32/33 -ks, kuna vajame LCD -mooduliga liidestamiseks GPIO14/15. Ütlen ka Pi -le, et ta kasutaks GPW40/41 pwm -funktsioonina ja teeks need paremaks ja vasakuks heliväljundiks. Dcdpi.dtbo on seadmepuu ülekattefail ja see ütleb Pi-le, et kasutame DPI-funktsioonina GPIO0-25. Lõpuks kirjutame "dtoverly = dcdpi", et teadvustada Pi, et laadida meie edastatud ülekattefail.

Praegu mõistavad Raspberry Pi täielikult, millist funktsiooni tuleks iga GPIO puhul kasutada, ja oleme valmis edasi liikuma.

3. samm: LCD -mooduli liidestamine

Kuna selles konsoolis võib kasutada erinevaid DPI/RGB liidesega LCD -mooduleid, võtame siin näiteks minu enda koostises kasutatud mooduli. Ja kui valisite mõne muu, kontrollige oma mooduli tihvtide määratlust ja looge ühendused lihtsalt näpunäidete järgi.

LCD -moodulil on kaks liidest: SPI ja DPI. SPI -d kasutatakse LCD draiveri IC algseadete konfigureerimiseks ja saame need ühendada mis tahes kasutamata GPIO -ga. Ühendage ainult Reset, CS, MOSI (SDA/SDI) ja SCLK (SCL) tihvtid, MISO (SDO) tihvti ei kasutata. LCD -draiveri initsialiseerimiseks kasutame siin GPIO -de juhtimiseks BCM2835 C teeki ja väljastab mooduli tarnija teatud initsialiseerimisjärjestuse. Lähtefaili leiate sellest juhendist hiljem.

Installige BCM2835 C raamatukogu teisele Raspberry Pi 3 -le vastavalt siin toodud juhistele. Seejärel kasutage lähtefaili kompileerimiseks käsku "gcc -o lcd_init lcd_init.c -lbcm2835". Seejärel lisage /etc/rc.local faili uus rida enne "exit 0": "/home/pi/lcd_init" (oletame, et olete kompileeritud rakenduse pannud kausta/home/pi). Tuleks rõhutada, et lähtefaili kasutatakse ainult teatud mooduli jaoks, mida ma kasutasin, ja teise LCD -mooduli jaoks. Lihtsalt küsige tarnijalt lähtestamisjärjestust ja muutke lähtefaili vastavalt. See protsess on üsna keeruline, sest praegu ei saa ekraanilt midagi näha, seetõttu soovitan tungivalt seda teha RPI-CMIO-plaadil, kuna see juhib välja kõik GPIO-d, et saaksite seda siluda uarti või wlaniga.

Järgmine osa on lihtne, ühendage lihtsalt LCD -mooduli vasakpoolsed tihvtid vastavalt käesolevale. Sõltuvalt sellest, milline LCD -moodul teil on, valis RGB -režiimi targalt. Minu jaoks valisin siin DPI_OUTPUT_FORMAT_18BIT_666_CFG2 (režiim 6). Muutke rida "dpi_output_format = 0x078206" vastavalt oma valikule. Ja kui teie LCD -moodul kasutab teistsugust eraldusvõimet, reguleerige faili "hdmi_timings = 480 0 41 60 20 800 0 5 10 10 0 0 0 60 0 32000000".

Kui kõik seaded on õiged, peaksite oma Pi järgmisel käivitamisel nägema ekraani pärast 30–40-sekundilist musta (alates toiteallikast kuni süsteemi laadimiseni teie SPI lähtestamisskript).

4. samm: klahvistik ja heli

Oleme teinud tuuma ja väljundiga kahes viimases etapis. Liigume nüüd sisendosa juurde.

Mängukonsool vajab klahve ja nuppe. Siin vajame 10 ALPS SKPDACD010 lülitit üles/alla/paremale/vasakule, LR ja A/B/X/Y nuppudena. Ja tavalisi 6x6 pinnale kinnitamise klahve kasutatakse muude nuppude jaoks, nagu start/select ja helitugevuse suurendamine/vähendamine.

Nuppude ühendamiseks Raspberry Pi -ga on kaks võimalust. Üks viis on nuppude ühendamine otse Pi GPIO -dega ja teine viis on nuppude ühendamine MCU -ga ja liidesega Pi kaudu USB HID -protokolliga. Siin valisin teise, sest me vajame MCU -d, et tegeleda sisselülitamisjärjestusega niikuinii ja turvalisem on hoida Pi inimeste puudutusest eemal.

Niisiis, ühendage võtmed seadmega STM32F103C8T6 ja seejärel ühendage MCU USB -ga Pi -ga. MCU programmi näite leiate selle sammu lõpus. Muutke hw_config.c tihvtide määratlusi ja kompileerige see siit leitud MCU USB -kogu abil. Või võite lihtsalt laadida hex -faili otse MCU -sse, kui jagate samu nööpnõelte määratlusi selle juhendi lõpus oleval skeemil.

Mis puudutab heliväljundeid, siis Raspberry Pi 3 B ametlik skeem annab hea võimaluse pwm -laine filtreerimiseks ja sama vooluahel peaks siin ideaalselt töötama. Üks asi, millele tuleks tähelepanu juhtida, on see, et heliväljundi müra vähendamiseks ärge unustage lisada faili "config.txt" lõppu rida "audio_pwm_mode = 2".

Kõlari juhtimiseks on vaja kõlaridraiverit. Siin valisin TDA2822 ja vooluring on ametlik BTL -ahel. Pange tähele, et telefonipistikul PJ-327 on paremal väljundil automaatne lahtiühendamise tihvt. Kui kõrvaklappe pole ühendatud, on tihvt 3 ühendatud õige kanaliga. Ja niipea, kui kõrvaklapid on ühendatud, eemaldatakse see tihvt õigest kanalist. Seda tihvti saab kasutada kõlarite sisendpistikuna ja kõlar vaigistatakse, kui kõrvaklapid on ühendatud.

Samm 5: Võimsus

Naaseme toiteosasse ja kontrollime üksikasjalikku toiteprojekti.

Toiteallikaid on 3: MCU toide, laadija/võimendi ja DC-DC pistikud.

MCU toide on jagatud kõigist teistest toiteallikatest, sest me vajame seda eelseadistamise jada tegemiseks. Kui toitenuppu alla vajutatakse, ühendab PMOS LDO lubamiseks LDO EN -tihvti akuga. Seejärel lülitatakse MCU sisse (nupule vajutatakse endiselt). MCU käivitamisel kontrollib see, kas toitenuppu on piisavalt kaua vajutatud. Umbes 2 sekundi pärast, kui MCU leidis, et toitenuppu on endiselt vajutatud, tõmbab see PMOS -i sisselülitamiseks nööpnõela "PWR_CTL" üles. Praegu võtab MCU üle MCU toiteallika juhtimise.

Kui toitenuppu uuesti 2 sekundiks vajutada, käivitab MCU väljalülitusjärjestuse. Pärast väljalülitamisjärjestuse lõppu vabastab MCU "PWR_CTL" tihvti, et lasta PMOS -il välja lülituda ja MCU toide lülitatakse välja.

Laadija/võimendi osa kasutab IC IP5306. See IC on 2,4 A laenguga ja 2,1 A tühjenemisega väga integreeritud Soc toitepanga kasutamiseks ja see sobib ideaalselt meie vajadustega. IC suudab laadida akut, pakkuda 5 V väljundit ja näidata aku taset 4 LED -iga korraga.

DC-DC Buck osa kasutab kahte SY8113 suure kasuteguriga 3A pistikut. Väljundpinget saab programmeerida 2 takisti abil. Toitejada tagamiseks vajame MCU -d, et esmalt võimendi sisse lülitada. Signaal KEY_IP simuleerib klahvivajutust IP5306 KEY tihvtile ja võimaldab sisemist 5V võimendit. Pärast seda võimaldab MCU 3,3 V pinget, tõmmates RASP_EN tihvti kõrgele. Ja pärast 3,3 V tarnimist tõmmatakse 1,8 V bucki EN -pin kõrgele ja see võimaldab 1,8 V väljundit.

Mis puutub akusse, siis konsooli jaoks piisab kahest 1000 mAh Li-ion taignast. Sellise aku normaalne suurus on umbes 50*34*5 mm.

6. samm: süsteemi seadistamine

Selles etapis paneme kõik seadistused kokku.

Esiteks peate RetroPie pildi alla laadima ja välgutama uuele TF -kaardile. Õpetuse ja allalaadimise leiate siit. Laadige alla Raspberrypi 2/3 versioon. Pärast pildi välgutamist näete 2 sektsiooni: FAT16 -vormingus alglaadimispartitsioon ja EXT4 -vormingus "Retropie" sektsioon.

Kui olete seda teinud, ärge sisestage seda kohe Raspberry Pi -sse, sest peame romide jaoks lisama FAT32 partitsiooni. Kasutage partitsioonitööriistu, nagu DiskGenius, EXT4 partitsiooni reguleerimiseks umbes 5-6 GB ja tehke uus FAT32 sektsioon, kus on kogu vaba vaba koht TF-kaardil. Vaadake pilti, mille olen üles laadinud.

Veenduge, et teie süsteem tuvastaks TF-kaardilugeja USB-HDD-seadmena, ja näete oma uurijas 3 sektsiooni. Kaks neist on juurdepääsetavad ja Windows palub teil vasakpoolse vormindada. ÄRGE vormindage seda !!

Esmalt avage käivituspartitsioon ja järgige nööpnõelte konfiguratsiooni seadistamiseks 2. sammu. Või võite selle sammu all lihtsalt boot.zip'i lahti pakkida ja kopeerida kõik failid ja kaustad alglaadimissektsiooni. Ärge unustage kopeerida ka kompileeritud lcd_init skripti alglaadimissektsiooni.

Siin oleme valmis esimest käivitamist teostama, kuid kuna ekraani pole, soovitan tungivalt kasutada RPI-CMIO plaati koos USB-wlan-seadmega. Seejärel saate konfigureerida faili wpa_supplicant ja lubada selles etapis ssh. Kui te aga ei kavatse seda hankida, saab GPIO32/33 kasutada UART -terminalina. Ühendage TX (GPIO32) ja RX (GPIO33) tihvt usb-to-uart plaadiga ja pääsete terminali juurde, mille edastuskiirus on 115200. Mõlemal juhul peate terminalile juurdepääsu saama.

Esimesel käivitamisel jääb süsteem kinni, kui proovite failisüsteemi laiendada. Ignoreerige seda, vajutage nuppu Start (sisestage USB HID -klaviatuuri klahv) ja taaskäivitage. Kopeerige terminalis skript lcd_init kasutaja "pi" kodukataloogi ja järgige automaatse käivitamise seadistamiseks 3. sammu. Pärast järgmist taaskäivitamist peaksite nägema ekraani, mis süttib ja midagi näitab.

Praegu on teie mängukonsool mängimiseks valmis. ROMide ja BIOS -ide TF -kaardile laadimiseks vajate aga iga kord juurdepääsu terminalile. Lihtsuse huvides soovitan teil seadistada FAT32 partitsiooni.

Varundage esmalt kataloogis /home /pi olev RetroPie kaust RetroPie-bck-i: "cp -r RetroPie RetroPie-bck". Seejärel lisage kataloogi/etc/fstab uus rida: "/dev/mmcblk0p3/home/pi/RetroPie vaikeseaded, uid = 1000, gid = 1000 0 2", et FAT32 sektsioon automaatselt kausta RetroPie paigaldada, määrates omaniku kasutajaks "pi". Pärast taaskäivitamist leiate, et RetroPie kausta sisu on kadunud (kui see pole nii, taaskäivitage uuesti) ja ekraanil kuvatakse mõned vead. Kopeerige kõik RetroPie-bcki failid tagasi RetroPie-sse ja taaskäivitage uuesti. Vead peaksid kaduma ja saate sisendseadet konfigureerida, järgides ekraanil kuvatavaid juhiseid.

Kui soovite lisada ROM -e või BIOS -i, eemaldage TF -kaart vooluvõrgust, kui see on välja lülitatud, ja ühendage see arvutiga. Avage kolmas sektsioon (MÄLETAGE, et vormindamisnipp IGNORE !!!) ja kopeerige failid vastavatesse kaustadesse.

Samm 7: 3D -prinditud ümbris ja nupud

Kujundasin mängukonsooli jaoks GameBoy Micro stiilis ümbrise.

Lihtsalt printige

4x ABXY. STL

2x LR. STL (vaja lisada tugi)

1x CROSS. STL

1x TOP. STL

1x BOTTOM. STL

Prindin need PLA -ga 20% täidisega, 0,2 mm kihiga ja see on piisavalt tugev.

Kuna ümbris on tihe, kontrollige enne printimist mõne printerikuubiku abil printeri täpsust.

Ja nende kokkupanemiseks on vaja kolm 5 mm pikkust φ 3 mm kruvi ja neli 10 mm pikkust φ 3 mm kruvi.

8. samm: kõik koos ja tõrkeotsing

Kuna vooluahel on omamoodi keeruline, on see hea valik mõne PCB töö tegemiseks. Kogu skeem ja minu enda PCB versioon laaditakse üles selle sammu lõpus. Kui kavatsete kasutada minu trükkplaadi versiooni, siis palun ärge eemaldage minu logo kihist Top_Solder. Parem on teha oma kohandused ja anda oma PCB -fail kohalikule tootjale välja, sest see on tõesti raske osta kõiki samu osi, mida ma oma PCB -l kasutan.

Pärast kõigi trükkplaadil olevate komponentide jootmist ja testimist tuleb esimese asjana laadida kuusnurkfail MCU -sse. Seejärel kleepige LCD -moodul trükkplaadile. LCD -moodul peaks olema 3 mm PCB kohal, et see korpusesse mahuks. Selle kleepimiseks kasutage paksu kahepoolset teipi. Seejärel ühendage FPC pistikuga ja sisestage CM3L ja TF kaart. ÄRGE jootke akut kohe, ühendage USB -toiteallikas ja käivitage see!

Kontrollige kõiki nuppe ja ekraani. Mõõtke BAT+ ja GND vaheline pinge, kontrollige, kas pinge on umbes 4,2 V. Kui pinge on korras, eemaldage USB -kaabel ja jootke aku sisse. Proovige toitenuppu.

Pange nupp CROSS ja ABXY TOP -i korpusesse ja pange PCB korpusesse. PCB kinnitamiseks korpuses kasutage 3 kruvi. Lisage kõigi SKPDACD010 nuppude tagaküljele paks kahepoolne teip ja kleepige aku selle külge. ÄRGE kasutage paksu teipi, et vältida SKPDACD010 tihvtide kahjustamist. Seejärel kleepige kõlar BOTTOM korpuse külge. Enne sulgemist peate võib -olla proovima kõiki nuppe, kontrollima, kas need töötavad ja põrkavad korralikult. Seejärel sulgege korpus 4 kruviga.

Nautige.

Mõned näpunäited tõrkeotsinguks:

1) Kontrollige skemaatiliselt ja trükkplaadil kolm korda LCD -mooduli tihvtühendust.

2) Suunake LCD -signaali juhtmed pikkusega.

3) Kui te pole toiteosade osas kindel, jootke ja katsetage iga sektsiooni toitejärjestuse järgi. Esmalt 5V ja seejärel 3.3V ning 1.8V. Pärast kõigi toiteallikate testimist jootke teised komponendid jootma.

4) Kui ekraan hägustub sageli, proovige muuta PCLK -signaali polaarsust, määrates dpi_output_format.

5) Kui ekraan on palju keskelt väljas, proovige HSYNC või VSYNC signaali polaarsust ümber pöörata.

6) Kui ekraan on keskelt veidi väljas, proovige reguleerida üleskaneerimise seadeid.

7) Kui ekraan on must, proovige oodata, kuni süsteem käivitub rc.local skriptiga. Kui vajate ekraani algusest peale, proovige ühendada SPI -liides MCU -ga ja kasutada MCU -d LCD -mooduli lähtestamiseks.

8) Kui ekraan on kogu aeg must, kontrollige uuesti initsialiseerimisjärjestust.

9) Küsige julgelt küsimusi siit või e -posti teel: [email protected]