Retro-CM3: Konsol PERMAINAN yang dikendalikan oleh RetroPie yang Kuat: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Instruksional ini diilhamkan oleh PiGRRL Zero dari adafruit, binaan Gameboy Zero asli Wermy dan Konsol Permainan Dikendalikan GreatScottLab. Konsol permainan berasaskan RetroPie ini menggunakan raspberry pi zero (W) sebagai inti mereka. TETAPI, setelah saya membina beberapa Konsol Pi Zero, dua masalah utama ditemui.

1) Raspberry Pi Zero (W) hanya mempunyai ram Cortex-A7 dan 512MB teras tunggal, yang sesuai untuk jenis NES / SNES / GB. Namun, ketika saya mencuba menjalankan PS / N64 Emus, pengalaman itu tidak dapat diterima. Malah sebilangan permainan GBA tidak dapat berjalan dengan lancar (Sebilangan lag audio, juga dalam beberapa permainan NEOGEO seperti Metal Slug ketika menangani adegan yang rumit); 2) Sebilangan besar permainan konsol permainan menggunakan SPI atau TV-out sebagai antara muka paparan. Paparan SPI memerlukan CPU untuk membantu pemacu bingkai penyangga yang akan menjadikan pengalaman permainan lebih buruk dan fps juga dibatasi oleh kelajuan jam SPI. Dan kualiti paparan TV-out tidak cukup baik.

Dalam arahan ini, kami akan menggunakan RaspberryPi Compute Module 3 dan LCD antara muka DPI untuk membina konsol permainan RetroPie utama. Ia harus dapat menjalankan semua emulator dengan lancar dan memberikan resolusi tinggi dan kadar bingkai tinggi.

Saiz terakhir konsol permainan adalah 152x64x18mm dengan bateri hingga 2000mAh. Jumlah keseluruhan kos sekitar $ 65, termasuk PCB khusus, semua komponen, kad TF 16GB dan modul komputasi RaspberryPi 3 Lite. Oleh kerana saya sudah mempunyai pencetak 3D, sarungnya berharga hanya 64g filamen PLA.

Mari kita mulakan.

Nota: Oleh kerana Bahasa Inggeris bukan bahasa pertama saya, jika anda mendapati kesilapan atau sesuatu yang tidak jelas, sila beritahu saya.

Ini adalah catatan pertama saya di instructable.com dan saya sangat memerlukan semua jenis cadangan dari kalian.

Langkah 1: Bahan

Berikut adalah bahan yang anda perlukan untuk membina konsol permainan. Sebilangan bahagian mungkin tidak tersedia di wilayah anda, cubalah beberapa bahagian alternatif.

1) Modul Komputer RaspberryPi 3 Lite. Beli dari kedai di mana anda mendapatkan RaspberryPi 3B anda atau mencubanya di ebay.

2) LCD 3.2 inci dengan antara muka RGB / DPI. PASTIKAN anda mendapat modul LCD antara muka RGB / DPI kerana WAJIB membina konsol ini. Saya mendapatkan LCD saya dari e-shop tempatan dan modul yang sama boleh didapati di alibaba. Sekiranya anda membeli modul LCD alternatif, BERTANYA penyedia untuk menghantar parameter terperinci dan kod permulaan. Ini juga merupakan pilihan yang bijak untuk membeli penyambung yang sesuai dari kedai yang sama kerana terdapat banyak jenis penyambung yang berbeza.

3) ALPS SKPDACD010. Takt suis dengan perjalanan 1.75 mm. Cari di kedai komponen elektronik tempatan anda.

4) Beberapa kunci lain. Gunakan kekunci lain yang anda dapat untuk butang MULAI / PILIH / VOL + / VOL-.

5) Penceramah. Mana-mana pembesar suara 8 ohm, 0.5-1.5 W.

6) Bateri. Saya memilih bateri Li-ion 34 * 52 * 5.0mm 1S 1000mAh x2.

7) Beberapa IC. STM32F103C8T6, IP5306, TDA2822, NC7WZ16, SY8113, PT4103 dan lain-lain.

8) Beberapa Penyambung. USB-Micro Perempuan, PJ-237 (bicu telefon), Jack TF-Card, DDR2 SODIMM dan lain-lain.

9) Beberapa komponen Pasif. Perintang, Kapasitor dan Induktor.

10) PCB Tersuai. Fail skematik dan PCB disediakan di akhir. Ingatlah untuk membuat perubahan jika anda menggunakan bahagian lain.

11) Pencetak 3D. Pastikan ia dapat mencetak bahagian hingga ukuran 152 * 66 * 10 mm.

12) Filamen PLA Cukup.

Langkah 2: Modul Komputasi 3

Raspberry Pi Compute Module 3 adalah papan teras yang sangat kuat untuk memprotaip beberapa alat minat. Pengenalan terperinci boleh didapati di sini. Dan beberapa maklumat berguna boleh didapati di sini.

Modul ini menggunakan penyambung jenis DDR2 SODIMM, yang sedikit lebih sukar untuk digunakan. Sebagai tambahan, semua pin GPIO dari teras BCM2837 BANK1 dan BANK0 dikeluarkan keluar.

Untuk mula menggunakan modul pengiraan, kita perlu memberikan beberapa voltan yang berbeza: 1.8V, 3.3V, 2.5V dan 5.0V. Antaranya, 1.8V dan 3.3V digunakan untuk memberi kuasa kepada beberapa periferal yang masing-masing memerlukan sekitar 350mA. Jalur kuasa 2.5V menggerakkan DAC TV-out dan ia dapat dihubungkan dengan 3.3V kerana kita tidak memerlukan ciri TV-out. 5.0V harus disambungkan ke pin VBAT dan ia memberi kuasa kepada Core. Input VBAT menerima voltan antara 2.5V hingga 5.0V dan pastikan bekalan kuasa dapat menghasilkan output hingga 3.5W. Pin VCCIO (GPIO_XX-XX_VREF) boleh disambungkan ke 3.3V kerana kami menggunakan tahap CMOS 3.3V. Pin SDX_VREF juga harus disambungkan ke 3.3V.

Semua pin HDMI, DSI, CAM tidak digunakan di sini, biarkan sahaja terapung. Ingatlah untuk mengikat pin EMMC_DISABLE_N ke 3.3V kerana kami akan menggunakan kad TF sebagai cakera keras dan bukannya ciri boot USB.

Kemudian sambungkan pin SDX_XXX ke pin yang sesuai pada slot kad TF dan tidak diperlukan perintang penarik atau penarik. Pada langkah ini, kita sudah siap untuk boot Modul Raspberry Pi Compute 3. Hidupkan bekalan kuasa dalam susutan penurunan: 5V, 3.3V dan kemudian 1.8V, sistem seharusnya dapat boot tetapi kerana tidak ada output kami tidak tahu sama ada ia berfungsi dengan baik. Oleh itu, kita perlu menambahkan paparan untuk memeriksanya pada langkah seterusnya.

Tetapi sebelum kita meneruskan, kita perlu terlebih dahulu memberitahu Pi apa fungsi setiap GPIO. Di sini saya memberikan beberapa fail, letakkan "dt-blob.bin", "bcm2710-rpi-cm3.dtb" dan "config.txt" dalam folder but kad TF yang baru dilancarkan. Letakkan "dcdpi.dtbo" di folder / boot / overlay. Dt-blob.bin menentukan fungsi lalai bagi setiap GPIO. Saya menukar GPIO14 / 15 ke GPIO biasa dan memindahkan fungsi UART0 ke GPIO32 / 33 kerana kita memerlukan GPIO14 / 15 untuk berinteraksi dengan modul LCD. Saya juga memberitahu Pi untuk menggunakan GPIO40 / 41 sebagai fungsi pwm dan menjadikannya output audio kanan dan kiri. Dcdpi.dtbo adalah fail overlay tree-tree dan ia memberitahu Pi bahawa kita akan menggunakan GPIO0-25 sebagai fungsi DPI. Akhirnya, kami menulis "dtoverly = dcdpi" untuk mengetahui Pi untuk memuatkan fail overlay yang kami sediakan.

Pada masa ini, Pi Raspberry memahami sepenuhnya fungsi mana yang harus digunakan untuk setiap GPIO dan kami sudah bersedia untuk meneruskannya.

Langkah 3: Memadankan Modul LCD

Oleh kerana modul LCD antara muka DPI / RGB yang berbeza dapat digunakan dalam konsol ini, di sini kita mengambil modul yang digunakan dalam binaan saya sendiri sebagai contoh. Dan jika anda memilih yang lain, periksa definisi pin modul anda dan buat sambungan mengikut nama pin seperti yang ditunjukkan dalam contoh.

Terdapat dua antara muka pada modul LCD: SPI dan DPI. SPI digunakan untuk mengkonfigurasi tetapan awal IC pemacu LCD dan kami dapat menghubungkannya ke GPIO yang tidak digunakan. Hanya sambungkan pin Reset, CS, MOSI (SDA / SDI) dan SCLK (SCL), pin MISO (SDO) tidak digunakan. Untuk menginisialisasi pemacu LCD, di sini kita menggunakan Perpustakaan BCM2835 C untuk menggerakkan GPIO dan mengeluarkan urutan permulaan tertentu yang disediakan oleh pembekal modul. Fail sumber boleh didapati kemudian dalam arahan ini.

Pasang Perpustakaan BCM2835 C pada Raspberry Pi 3 yang lain mengikut arahan di sini. Kemudian gunakan arahan "gcc -o lcd_init lcd_init.c -lbcm2835" untuk menyusun fail sumber. Kemudian tambahkan baris baru dalam fail /etc/rc.local sebelum "keluar 0": "/ home / pi / lcd_init" (andaikan anda telah meletakkan aplikasi yang disusun di bawah / home / pi folder). Perlu ditekankan bahawa fail sumber hanya digunakan untuk modul tertentu yang saya gunakan dan untuk modul LCD yang lain, minta pembekal untuk mendapatkan urutan awal dan ubah fail sumber dengan sewajarnya. Proses ini agak sukar kerana pada ketika ini tidak ada yang dapat dilihat dari skrin, oleh sebab itu saya sangat menyarankan anda melakukan ini di papan RPI-CMIO kerana ia mengetuai semua GPIO sehingga anda dapat menyahpepijatnya dengan uart atau wlan.

Bahagian berikut mudah, sambungkan pin kiri modul LCD seperti di sini. Bergantung pada jenis modul LCD yang anda ada, pilih mod RGB dengan bijak. Bagi saya, di sini saya memilih DPI_OUTPUT_FORMAT_18BIT_666_CFG2 (mod 6). Ubah baris "dpi_output_format = 0x078206" mengikut pilihan anda. Dan jika modul LCD anda menggunakan resolusi yang berbeza, sesuaikan "hdmi_timings = 480 0 41 60 20 800 0 5 10 10 0 0 0 60 0 32000000" rujuk fail di sini.

Sekiranya semua tetapan betul, pada boot Pi anda yang seterusnya, anda akan melihat paparan di layar setelah warna hitam 30-40-an (dari kuasa ke sistem memuatkan skrip permulaan SPI anda).

Langkah 4: Pad Kekunci dan Audio

Kami telah menyelesaikan Core dan Output dalam dua langkah terakhir. Sekarang mari kita beralih ke bahagian Input.

Konsol permainan memerlukan kunci dan butang. Di sini kita memerlukan 10 suis ALPS SKPDACD010 sebagai butang atas / bawah / kanan / kiri, LR dan A / B / X / Y. Dan kunci pemasangan permukaan 6x6 biasa digunakan untuk butang lain seperti mula / pilih dan kelantangan / naik.

Terdapat dua cara untuk mengaitkan butang dengan Raspberry Pi. Salah satu cara ialah menyambungkan butang secara langsung ke GPIO pada Pi dan cara lain ialah menyambungkan butang ke MCU dan bersambung dengan protokol Pi melalui USB HID. Di sini saya memilih yang kedua, kerana kita memerlukan MCU untuk menangani urutan kuasa dan lebih selamat menjauhkan Pi dari sentuhan manusia.

Jadi, sambungkan kekunci ke STM32F103C8T6 dan kemudian sambungkan MCU ke Pi dengan USB. Contoh program MCU boleh didapati di akhir langkah ini. Ubah definisi pin di hw_config.c dan kumpulkan dengan pustaka USB MCU yang terdapat di sini. Atau anda boleh memuat turun fail hex terus ke MCU selagi anda berkongsi definisi pin yang sama dalam skema pada akhir arahan ini.

Bagi output audio, skema rasmi Raspberry Pi 3 B memberikan cara yang baik untuk menapis gelombang pwm dan litar yang sama harus berfungsi dengan sempurna di sini. Satu perkara yang harus diperhatikan ialah ingat untuk menambahkan baris "audio_pwm_mode = 2" di akhir config.txt untuk mengurangkan kebisingan output audio.

Untuk menggerakkan pembesar suara, pemandu pembesar suara diperlukan. Di sini saya memilih TDA2822 dan litarnya adalah litar BTL rasmi. Perhatikan bahawa bicu telefon PJ-327 mempunyai pin pelepas automatik pada output yang betul. Apabila tidak ada fon kepala yang terpasang, pin 3 disambungkan ke saluran yang betul. Sebaik sahaja fon kepala terpasang, pin ini terlepas dari saluran yang betul. Pin ini boleh digunakan sebagai pin input pembesar suara dan pembesar suara akan disenyapkan ketika fon kepala dipasang.

Langkah 5: Kekuatan

Mari kembali ke bahagian kuasa dan periksa reka bentuk kuasa terperinci.

Terdapat 3 bahagian kuasa: bekalan MCU, Pengecas / Booster dan DC-DC Bucks.

Bekalan MCU dibahagikan dari semua bekalan kuasa lain kerana kami memerlukannya untuk menjalankan urutan pra-kuasa. Semasa butang kuasa ditekan ke bawah, PMOS akan menghubungkan pin EN LDO ke bateri untuk membolehkan LDO. MCU kemudian dihidupkan (butang masih ditekan). Pada boot MCU, ia akan memeriksa sama ada butang kuasa ditekan cukup lama. Selepas kira-kira 2 saat, jika MCU mendapati butang kuasa masih ditekan, ia akan menarik pin "PWR_CTL" untuk memastikan PMOS tetap aktif. Pada masa ini, MCU mengambil alih kawalan bekalan kuasa MCU.

Apabila butang kuasa ditekan selama 2 saat lagi, MCU akan menjalankan urutan pemadaman kuasa. Pada akhir urutan daya mati, MCU akan melepaskan pin "PWR_CTL" untuk membiarkan PMOS dimatikan dan bekalan MCU kemudian dilumpuhkan.

Bahagian pengecas / penggalak menggunakan IC IP5306. IC ini adalah cas 2.4A dan 2.1A menunaikan Soc yang sangat bersepadu untuk penggunaan power bank dan sangat sesuai untuk keperluan kita. IC dapat mengecas bateri, memberikan output 5V dan menunjukkan tahap bateri dengan 4 LED pada masa yang sama.

Bahagian DC-DC Buck menggunakan dua buck 3A SY8113 kecekapan tinggi. Voltan keluaran dapat diprogramkan oleh 2 perintang. Untuk memastikan urutan kuasa, kita memerlukan MCU untuk mengaktifkan Booster terlebih dahulu. Isyarat KEY_IP akan mensimulasikan penekanan kekunci ke pin KEY IP5306 dan membolehkan penggalak 5V dalaman. Selepas itu, MCU akan membolehkan pin 3.3V dengan menarik pin RASP_EN tinggi. Setelah 3.3V disediakan, pin EN 1.8V buck ditarik tinggi dan membolehkan output 1.8V.

Bagi bateri, dua bateri Li-ion 1000mAh sudah cukup untuk konsol. Saiz normal bateri jenis ini adalah sekitar 50 * 34 * 5mm.

Langkah 6: Menyiapkan Sistem

Dalam langkah ini, kami akan menyatukan semua persediaan.

Pertama, anda perlu memuat turun dan memancarkan gambar RetroPie ke kad TF baru. Tutorial dan muat turun boleh didapati di sini. Muat turun versi Raspberrypi 2/3. Anda akan melihat 2 partisi selepas mem-flash gambar: partition "boot" format FAT16 dan partition "Retropie" format EXT4.

Setelah selesai, jangan masukkannya ke Raspberry Pi serta-merta kerana kita perlu menambahkan partition FAT32 untuk ROM. Gunakan alat partition seperti DiskGenius untuk menyesuaikan partisi EXT4 kepada sekitar 5-6GB dan buat partition FAT32 baru dengan semua ruang kosong yang tersisa pada kad TF anda. Rujuk Gambar yang telah saya muat naik.

Pastikan sistem anda dapat mengenal pasti pembaca kad TF sebagai peranti USB-HDD dan anda akan melihat 3 partisi dalam penjelajah anda. Dua daripadanya dapat diakses dan Windows akan meminta anda memformat yang kiri. JANGAN memformatnya !!

Pertama buka partisi "boot" dan ikuti Langkah 2 untuk menetapkan konfigurasi pin. Atau anda hanya boleh membuka zip dari boot.zip di bawah langkah ini, dan menyalin semua fail dan folder ke partition boot anda. Ingatlah untuk menyalin skrip lcd_init yang disusun ke dalam partition boot juga.

Di sini kami bersedia untuk melakukan boot pertama, tetapi kerana tidak ada paparan, saya sangat mengesyorkan anda menggunakan papan RPI-CMIO dengan peranti usb wlan. Kemudian anda boleh mengkonfigurasi fail wpa_supplicant dan mengaktifkan ssh pada langkah ini. Walau bagaimanapun, jika anda tidak bermaksud mendapatkannya, GPIO32 / 33 boleh digunakan sebagai terminal UART. Sambungkan pin TX (GPIO32) dan RX (GPIO33) ke papan usb-to-uart dan akses terminal dengan kadar baud 115200. Walau bagaimanapun, anda perlu mendapatkan akses terminal ke Pi anda.

Pada boot pertama, sistem akan tersekat ketika cuba mengembangkan sistem fail. Abaikan, tekan mula (masukkan kekunci papan kekunci USB HID) dan but semula. Di terminal, salin skrip lcd_init ke folder rumah "pi" pengguna dan ikuti Langkah 3 untuk mengatur permulaan automatik. Selepas but semula, anda akan melihat skrin untuk menyala dan menunjukkan sesuatu.

Pada masa ini, konsol permainan anda sudah siap dimainkan. Walau bagaimanapun, untuk memuat ROM dan BIOS ke kad TF anda, anda memerlukan akses ke terminal setiap kali. Untuk menjadikannya mudah, saya cadangkan anda mengatur partisi FAT32.

Buat sandaran pertama folder RetroPie di bawah / home / pi ke RetroPie-bck: "cp -r RetroPie RetroPie-bck". Kemudian tambahkan baris baru di / etc / fstab: "/ dev / mmcblk0p3 / home / pi / RetroPie default, uid = 1000, gid = 1000 0 2" untuk memasang partition FAT32 secara automatik ke folder RetroPie dengan menetapkan pemilik kepada pengguna "pi". Selepas reboot, anda akan dapati kandungan folder RetroPie semuanya hilang (jika tidak, reboot lagi) dan beberapa kesalahan muncul di skrin. Salin semua fail di RetroPie-bck kembali ke RetroPie dan but semula. Kesalahan akan hilang dan anda boleh mengkonfigurasi peranti input mengikut arahan di layar.

Sekiranya anda ingin menambahkan ROM atau BIOS, cabut kad TF semasa dimatikan dan sambungkannya ke komputer anda. Buka partisi ke-3 (INGAT untuk MENGETAHUI tip format !!!) dan salin fail ke folder yang sesuai.

Langkah 7: Sarung dan Butang Bercetak 3D

Saya merancang kes gaya GameBoy Micro untuk konsol permainan.

Cetak sahaja

4x ABXY. STL

2x LR. STL (Perlu menambah sokongan)

1x CROSS. STL

1x TOP. STL

1x BOTTOM. STL

Saya mencetaknya menggunakan PLA dengan 20% isi, lapisan 0.2mm dan cukup kuat.

Oleh kerana casingnya rapat, periksa ketepatan pencetak anda dengan beberapa kiub ujian sebelum mencetak.

Dan tiga skru φ3mm panjang 5mm dan empat skru φ3mm panjang 10mm perlu memasangnya bersama.

Langkah 8: Semua Bersama dan Menembak Masalah

Oleh kerana litar agak rumit, adalah pilihan yang baik untuk melakukan kerja PCB. Seluruh skema dan versi PCB saya sendiri dimuat naik pada akhir langkah ini. Sekiranya anda ingin menggunakan versi PCB saya, jangan lepaskan logo saya di lapisan Top_Solder. Lebih baik membuat penyesuaian anda sendiri dan menyerahkan fail PCB anda sendiri kepada pengeluar tempatan untuk membuatnya kerana sangat sukar untuk membeli semua bahagian yang sama yang saya gunakan pada PCB saya.

Setelah menyolder semua komponen pada PCB dan diuji, perkara pertama yang perlu dilakukan ialah memuat turun fail hex ke MCU. Selepas itu, pasangkan modul LCD pada PCB. Modul LCD hendaklah 3mm di atas PCB agar sesuai dengan casing. Gunakan sedikit pita sisi tebal untuk melekatkannya. Kemudian sambungkan FPC ke penyambung dan masukkan kad CM3L dan TF. JANGAN pasangkan bateri sekarang, pasang sumber kuasa usb dan pasang!

Periksa semua butang dan paparan. Ukur voltan antara BAT + dan GND, periksa sama ada voltan sekitar 4.2V. Sekiranya voltan OK, cabut kabel usb dan pasangkan bateri. Cuba butang kuasa.

Masukkan butang CROSS dan ABXY ke dalam casing TOP, dan masukkan PCB ke dalam casing tersebut. Gunakan 3 skru untuk memasang PCB pada casingnya. Tambahkan sedikit pita sisi tebal di bahagian belakang semua butang SKPDACD010, dan pasangkan bateri di atasnya. JANGAN gunakan pita tebal untuk mengelakkan pin SKPDACD010 merosakkan bateri. Kemudian pasangkan pembesar suara ke casing BOTTOM. Sebelum menutupnya, anda mungkin perlu mencuba semua butang, periksa sama ada ia berfungsi dan melantun dengan betul. Kemudian tutup kes dengan 4 skru.

Nikmati.

Beberapa petua menembak masalah:

1) Periksa tiga kali sambungan pin modul LCD pada skema dan PCB.

2) Laluan wayar isyarat LCD dengan kekangan panjang.

3) Apabila anda tidak pasti mengenai bahagian kuasa, solder dan uji setiap bahagian ikuti urutan kuasa. 5V pertama dan kemudian 3.3V, dan 1.8V. Setelah semua bahagian kuasa diuji, pateri komponen lain.

4) Jika paparan sering kabur, cuba ubah polaritas isyarat PCLK dengan menetapkan dpi_output_format.

5) Jika paparan jauh di tengah, cuba ubah polaritas isyarat HSYNC atau VSYNC.

6) Jika paparan berada di tengah sedikit, cuba sesuaikan tetapan overscan.

7) Sekiranya paparan berwarna hitam, cubalah tunggu sistem boot ke skrip rc.local. Sekiranya anda memerlukan paparan dari awal, cuba pasangkan antara muka SPI ke MCU dan gunakan MCU untuk memulakan modul LCD.

8) Sekiranya paparan berwarna hitam sepanjang masa, periksa semula urutan permulaan.

9) Jangan ragu untuk mengemukakan sebarang pertanyaan di sini atau melalui e-mel: [email protected]