Retro-CM3: Konsol GAME yang Ditangani RetroPie yang Kuat: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Instruksi ini terinspirasi oleh PiGRRL Zero adafruit, build Gameboy Zero asli Wermy, dan Handled Game Console GreatScottLab. Konsol game berbasis RetroPie tersebut menggunakan raspberry pi zero(W) sebagai intinya. TAPI, setelah saya membangun beberapa Konsol Pi Zero, dua masalah utama ditemukan.

1) Raspberry Pi Zero (W) hanya memiliki inti tunggal Cortex-A7 dan ram 512MB, yang OK untuk jenis NES/SNES/GB. Namun, ketika saya mencoba menjalankan PS/N64 Emus, pengalamannya sangat tidak dapat diterima. Bahkan beberapa game GBA tidak dapat berjalan dengan lancar (Beberapa audio lag, juga di beberapa game NEOGEO seperti Metal Slug saat menghadapi adegan yang rumit);2)Sebagian besar build konsol game menggunakan SPI atau TV-out sebagai antarmuka tampilan. Tampilan SPI akan membutuhkan CPU untuk membantu driver frame buffer yang akan membuat pengalaman game lebih buruk dan fps juga dibatasi oleh kecepatan jam SPI. Dan kualitas tampilan TV-out tidak cukup baik.

Dalam instruksi ini, kita akan menggunakan RaspberryPi Compute Module 3 dan LCD antarmuka DPI untuk membangun konsol game RetroPie terbaik. Itu harus dapat menjalankan semua emulator dengan lancar dan memberikan resolusi tinggi dan kecepatan bingkai tinggi.

Ukuran akhir konsol game adalah 152x64x18mm dengan baterai hingga 2000mAh. Total biaya pembuatan sekitar $65, termasuk PCB khusus, semua komponen, kartu TF 16GB, dan modul komputasi RaspberryPi 3 Lite. Karena saya sudah memiliki printer 3D, kasingnya hanya seharga 64g filamen PLA.

Mari kita mulai.

Catatan: Karena bahasa Inggris bukan bahasa pertama saya, jika Anda menemukan kesalahan atau sesuatu yang tidak jelas, mohon beri tahu saya.

Ini adalah posting pertama saya di instructionable.com dan saya sangat membutuhkan semua jenis saran dari kalian.

Langkah 1: Bahan

Berikut adalah bahan-bahan yang Anda butuhkan untuk membangun konsol game. Beberapa suku cadang mungkin tidak tersedia di wilayah Anda, coba beberapa suku cadang alternatif.

1) Modul Hitung RaspberryPi 3 Lite. Beli dari toko tempat Anda mendapatkan RaspberryPi 3B atau coba di ebay.

2) LCD 3,2 inci dengan antarmuka RGB/DPI. PASTIKAN Anda mendapatkan modul LCD antarmuka RGB/DPI karena itu adalah KEHARUSAN untuk membangun konsol ini. Saya mendapatkan LCD saya dari e-shop lokal dan modul yang sama dapat ditemukan di alibaba. Jika Anda membeli modul LCD alternatif, TANYAKAN penyedia untuk mengirimkan parameter rinci dan kode inisialisasi. Ini juga merupakan pilihan yang bijaksana untuk membeli konektor yang sesuai dari toko yang sama karena ada begitu banyak jenis konektor yang berbeda.

3) ALPS SKPDACD010. Sakelar tact dengan travel 1,75 mm. Cari di toko komponen elektronik lokal Anda.

4) Beberapa kunci lainnya. Gunakan tombol taktik lain yang bisa Anda dapatkan untuk tombol START/SELECT/VOL+/VOL-.

5) Pembicara. Setiap 8 ohm, speaker 0,5-1,5 W.

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

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

8) Beberapa Konektor. USB-Micro Female, PJ-237 (jack telepon), Jack TF-Card, DDR2 SODIMM dan lain-lain.

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

10) PCB Kustom. File skema dan PCB disediakan di bagian akhir. Ingatlah untuk membuat perubahan jika Anda menggunakan suku cadang alternatif.

11) Pencetak 3D. Pastikan mampu mencetak bagian hingga ukuran 152*66*10 mm.

12) Filamen PLA yang cukup.

Langkah 2: Modul Hitung 3

Raspberry Pi Compute Module 3 adalah papan inti yang sangat kuat untuk membuat prototipe beberapa gadget yang menarik. Pengenalan rinci dapat ditemukan di sini. Dan beberapa informasi berguna dapat ditemukan di sini.

Modul ini menggunakan konektor tipe SODIMM DDR2, yang sedikit lebih sulit digunakan. Selain itu, semua pin GPIO dari inti BCM2837 BANK1 dan BANK0 di-lead out.

Untuk mulai menggunakan modul komputasi, kita perlu menyediakan beberapa voltase yang berbeda: 1.8V, 3.3V, 2.5V dan 5.0V. Diantaranya, 1.8V dan 3.3V digunakan untuk memberi daya pada beberapa periferal yang masing-masing membutuhkan sekitar 350mA. Saluran listrik 2.5V menggerakkan DAC TV-out dan dapat dihubungkan ke 3.3V karena kami tidak memerlukan fitur TV-out. 5.0V harus terhubung ke pin VBAT dan memberi daya pada Core. Input VBAT menerima rentang tegangan dari 2.5V hingga 5.0V dan pastikan catu daya dapat menghasilkan hingga 3.5W. Pin VCCIO (GPIO_XX-XX_VREF) dapat dihubungkan ke 3.3V karena kami menggunakan level CMOS 3.3V. Pin SDX_VREF juga harus terhubung ke 3.3V.

Semua pin HDMI, DSI, CAM tidak digunakan di sini, biarkan saja mengambang. Ingatlah untuk mengikat pin EMMC_DISABLE_N ke 3.3V karena kami akan menggunakan kartu TF sebagai hard drive alih-alih fitur boot USB.

Kemudian sambungkan pin SDX_XXX ke pin yang sesuai pada slot kartu TF dan tidak diperlukan resistor pull-up atau pull-down. Pada langkah ini, kami siap untuk mem-boot Modul Hitung Raspberry Pi 3. Nyalakan catu daya dalam urutan penurunan: 5V, 3.3V dan kemudian 1.8V, sistem seharusnya dapat boot tetapi karena tidak ada output perangkat, kami hanya tidak tahu apakah itu berfungsi dengan baik. Jadi, kita perlu menambahkan tampilan untuk memeriksanya di langkah berikutnya.

Tapi sebelum kita melanjutkan, kita harus terlebih dahulu memberitahu Pi apa fungsi dari masing-masing GPIO. Di sini saya menyediakan beberapa file, letakkan "dt-blob.bin", "bcm2710-rpi-cm3.dtb" dan "config.txt" di folder boot kartu TF yang baru di-flash. Letakkan "dcdpi.dtbo" di folder /boot/overlay. Dt-blob.bin mendefinisikan fungsi default dari setiap GPIO. Saya mengubah GPIO14/15 menjadi GPIO normal dan memindahkan fungsi UART0 ke GPIO32/33 karena kami membutuhkan GPIO14/15 untuk berinteraksi dengan modul LCD. Saya juga memberi tahu Pi untuk menggunakan GPIO40/41 sebagai fungsi pwm dan menjadikannya sebagai output audio kanan dan kiri. dcdpi.dtbo adalah file overlay device-tree dan memberitahu Pi bahwa kita akan menggunakan GPIO0-25 sebagai fungsi DPI. Akhirnya, kami menulis "dtoverly=dcdpi" untuk mengetahui Pi untuk memuat file overlay yang kami sediakan.

Saat ini, Raspberry Pi sepenuhnya memahami fungsi mana yang harus digunakan untuk setiap GPIO dan kami siap untuk melanjutkan.

Langkah 3: Menghubungkan Modul LCD

Karena modul LCD antarmuka DPI/RGB yang berbeda dapat digunakan di konsol ini, di sini kita mengambil modul yang digunakan dalam build saya sendiri sebagai contoh. Dan jika Anda memilih yang lain, periksa definisi pin modul Anda dan buat koneksi sesuai dengan nama pin seperti yang ditunjukkan pada contoh.

Ada dua antarmuka pada modul LCD: SPI dan DPI. SPI digunakan untuk mengonfigurasi pengaturan awal IC driver LCD dan kami dapat menghubungkannya ke GPIO yang tidak digunakan. Hanya hubungkan pin Reset, CS, MOSI(SDA/SDI) dan SCLK(SCL), pin MISO(SDO) tidak digunakan. Untuk menginisialisasi driver LCD, di sini kita menggunakan BCM2835 C Library untuk menggerakkan GPIO dan mengeluarkan urutan inisialisasi tertentu yang disediakan oleh pemasok modul. File sumber dapat ditemukan nanti dalam instruksi ini.

Instal Pustaka BCM2835 C di Raspberry Pi 3 lain sesuai petunjuk di sini. Kemudian gunakan perintah "gcc -o lcd_init lcd_init.c -lbcm2835" untuk mengkompilasi file sumber. Kemudian tambahkan baris baru di file /etc/rc.local sebelum "exit 0": "/home/pi/lcd_init" (anggap Anda telah meletakkan aplikasi yang dikompilasi di bawah folder /home/pi). Harus ditekankan bahwa file sumber hanya digunakan untuk modul tertentu yang saya gunakan dan untuk modul LCD yang berbeda, tanyakan saja kepada pemasok untuk urutan inisialisasi dan modifikasi file sumber yang sesuai. Proses ini cukup rumit karena pada titik ini tidak ada yang dapat dilihat dari layar, itu sebabnya saya sangat menyarankan Anda melakukan ini pada papan RPI-CMIO karena ini mengarahkan semua GPIO sehingga Anda dapat men-debugnya dengan uart atau wlan.

Bagian selanjutnya mudah, tinggal sambungkan pin kiri modul LCD sesuai dengan di sini. Tergantung pada jenis modul LCD yang Anda miliki, pilih mode RGB dengan bijak. Bagi saya, di sini saya memilih DPI_OUTPUT_FORMAT_18BIT_666_CFG2(mode 6). Ubah baris "dpi_output_format=0x078206" sesuai pilihan Anda. Dan jika modul LCD Anda menggunakan resolusi yang berbeda, sesuaikan "hdmi_timings=480 0 41 60 20 800 0 5 10 10 0 0 0 60 0 32000000" lihat file di sini.

Jika semua pengaturan sudah benar, pada boot berikutnya Pi Anda, Anda akan melihat tampilan di layar setelah 30-40 detik hitam (dari daya ke sistem memuat skrip inisialisasi SPI Anda).

Langkah 4: Key Pad dan Audio

Kami telah selesai dengan Core dan Output dalam dua langkah terakhir. Sekarang mari kita pindah ke bagian Input.

Konsol game membutuhkan tombol dan tombol. Disini kita membutuhkan 10 switch ALPS SKPDACD010 sebagai tombol atas/bawah/kanan/kiri, LR dan A/B/X/Y. Dan tombol pemasangan permukaan 6x6 normal digunakan untuk tombol lain seperti mulai/pilih dan volume naik/turun.

Ada dua cara untuk menghubungkan tombol dengan Raspberry Pi. Salah satu cara menghubungkan tombol langsung ke GPIO pada Pi dan cara lain menghubungkan tombol ke MCU dan antarmuka dengan Pi melalui protokol USB HID. Di sini saya memilih yang kedua, karena kita memerlukan MCU untuk menangani urutan power on dan lebih aman untuk menjauhkan Pi dari sentuhan manusia.

Jadi, sambungkan kunci ke STM32F103C8T6 dan kemudian sambungkan MCU ke Pi dengan USB. Contoh program MCU dapat ditemukan di akhir langkah ini. Ubah definisi pin di hw_config.c dan kompilasi dengan perpustakaan USB MCU yang ada di sini. Atau Anda dapat mengunduh file hex langsung ke MCU selama Anda berbagi definisi pin yang sama dalam skema di akhir instruksi ini.

Adapun output audio, skema resmi Raspberry Pi 3 B memberikan cara yang baik untuk menyaring gelombang pwm dan sirkuit yang sama harus bekerja dengan sempurna di sini. Satu hal yang harus diperhatikan adalah ingat untuk menambahkan baris "audio_pwm_mode=2" di akhir config.txt untuk mengurangi noise dari output audio.

Untuk menggerakkan speaker, diperlukan driver speaker. Disini saya memilih TDA2822 dan rangkaiannya adalah rangkaian resmi BTL. Perhatikan bahwa soket telepon PJ-327 memiliki pin pelepas otomatis pada output kanan. Ketika tidak ada headphone yang terpasang, pin 3 terhubung ke saluran yang tepat. Dan begitu headphone dicolokkan, pin ini terlepas dari saluran yang tepat. Pin ini dapat digunakan sebagai pin input speaker dan speaker akan mati ketika headphone dicolokkan.

Langkah 5: Kekuatan

Mari kembali ke bagian daya dan periksa detail desain daya.

Ada 3 bagian daya: suplai MCU, Pengisi Daya/Booster, dan Bucks DC-DC.

Catu daya MCU dibagi dari semua catu daya lainnya karena kami membutuhkannya untuk melakukan urutan pra-penyalaan. Saat tombol daya ditekan, PMOS akan menghubungkan pin EN LDO ke baterai untuk mengaktifkan LDO. MCU kemudian dihidupkan (tombol masih ditekan). Saat boot MCU, itu akan memeriksa apakah tombol daya ditekan cukup lama. Setelah sekitar 2 detik, jika MCU menemukan tombol power masih ditekan, maka akan menarik pin "PWR_CTL" untuk menjaga agar PMOS tetap menyala. Pada saat ini, MCU mengambil alih kendali catu daya MCU.

Ketika tombol power ditekan kembali selama 2 detik, MCU akan menjalankan urutan power down. Di akhir urutan power down, MCU akan melepaskan pin "PWR_CTL" untuk membiarkan PMOS mati dan suplai MCU kemudian dinonaktifkan.

Bagian charger/booster menggunakan IC IP5306. IC ini adalah 2.4A charge dan 2.1A discharge Soc yang sangat terintegrasi untuk penggunaan power bank dan sangat cocok untuk kebutuhan kita. IC mampu mengisi baterai, memberikan output 5V dan menunjukkan level baterai dengan 4 LED secara bersamaan.

Bagian Buck DC-DC menggunakan dua dolar 3A efisiensi tinggi SY8113. Tegangan output dapat diprogram oleh 2 resistor. Untuk memastikan urutan daya, kita membutuhkan MCU untuk mengaktifkan Booster terlebih dahulu. Sinyal KEY_IP akan mensimulasikan penekanan tombol ke pin KUNCI IP5306 dan mengaktifkan penguat 5V internal. Setelah itu, MCU akan mengaktifkan buck 3.3V dengan menarik pin RASP_EN high. Dan setelah 3.3V disediakan, pin EN 1.8V buck ditarik tinggi dan memungkinkan output 1.8V.

Sedangkan untuk baterai, dua baterai Li-ion 1000mAh sudah cukup untuk konsol. Ukuran normal baterai jenis ini adalah sekitar 50*34*5mm.

Langkah 6: Menyiapkan Sistem

Pada langkah ini, kita akan menggabungkan semua pengaturan.

Pertama, Anda perlu mengunduh dan mem-flash gambar RetroPie ke kartu TF baru. Tutorial dan download dapat ditemukan di sini. Unduh versi Raspberrypi 2/3. Anda akan melihat 2 partisi setelah mem-flash gambar: partisi "boot" dengan format FAT16 dan partisi "Retropie" dengan format EXT4.

Jika sudah selesai, jangan langsung dimasukkan ke Raspberry Pi karena kita perlu menambahkan partisi FAT32 untuk rom tersebut. Gunakan alat partisi seperti DiskGenius untuk menyesuaikan partisi EXT4 menjadi sekitar 5-6GB dan buat partisi FAT32 baru dengan semua ruang kosong yang tersisa di kartu TF Anda. Lihat Gambar yang saya upload.

Pastikan sistem Anda dapat mengidentifikasi pembaca kartu TF sebagai perangkat USB-HDD dan Anda akan melihat 3 partisi di explorer Anda. Dua di antaranya dapat diakses dan Windows akan meminta Anda untuk memformat yang kiri. JANGAN diformat!!

Pertama buka partisi "boot" dan ikuti Langkah 2 untuk mengatur konfigurasi pin. Atau Anda bisa meng-unzip boot.zip di bawah langkah ini, dan menyalin semua file dan folder ke partisi boot Anda. Ingatlah untuk menyalin skrip lcd_init yang dikompilasi ke dalam partisi boot juga.

Di sini kita siap untuk melakukan boot pertama, tetapi karena tidak ada tampilan, saya sangat menyarankan Anda menggunakan papan RPI-CMIO dengan perangkat wlan usb. Kemudian Anda dapat mengonfigurasi file wpa_supplicant dan mengaktifkan ssh pada langkah ini. Namun, jika Anda tidak berniat untuk mendapatkannya, GPIO32/33 dapat digunakan sebagai terminal UART. Hubungkan pin TX(GPIO32) dan RX(GPIO33) ke papan usb-to-uart dan akses terminal dengan baud rate 115200. Apa pun itu, Anda perlu mendapatkan akses terminal ke Pi Anda.

Pada boot pertama, sistem akan macet ketika mencoba memperluas sistem file. Abaikan saja, tekan start (tombol enter dari keyboard USB HID) dan reboot. Di terminal, salin skrip lcd_init ke folder beranda pengguna "pi" dan ikuti Langkah 3 untuk mengatur mulai otomatis. Setelah reboot lagi, Anda akan melihat layar menyala dan menunjukkan sesuatu.

Pada saat ini, konsol game Anda siap dimainkan. Namun, untuk memuat ROM dan BIOS ke kartu TF Anda, Anda memerlukan akses ke terminal setiap kali. Untuk membuatnya sederhana, saya sarankan Anda mengatur partisi FAT32.

Pertama-tama backup 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 defaults, uid=1000, gid=1000 0 2" untuk memasang partisi FAT32 secara otomatis ke folder RetroPie dengan mengatur pemilik ke pengguna "pi". Setelah reboot, Anda akan menemukan isi folder RetroPie hilang semua (jika tidak, reboot lagi) dan beberapa kesalahan muncul di layar. Salin semua file di RetroPie-bck kembali ke RetroPie dan reboot lagi. Kesalahan akan hilang dan Anda dapat mengonfigurasi perangkat input mengikuti instruksi di layar.

Jika Anda ingin menambahkan ROM atau BIOS, cabut kartu TF saat dimatikan dan sambungkan ke komputer Anda. Buka partisi ke-3 (INGAT untuk MENGABAIKAN tip format!!!) dan salin file ke folder yang sesuai.

Langkah 7: Kotak dan Tombol Cetak 3D

Saya merancang kasing bergaya GameBoy Micro untuk konsol game.

Cetak saja

4x ABXY. STL

2x LR. STL (Perlu menambahkan dukungan)

1x LINTAS. STL

1x TOP. STL

1x BAWAH. STL

Saya mencetaknya menggunakan PLA dengan isian 20%, lapisan 0,2mm dan cukup kuat.

Karena kasingnya ketat, periksa keakuratan printer Anda dengan beberapa kubus uji sebelum mencetak.

Dan tiga sekrup 3mm panjang 5mm dan empat sekrup 3mm panjang 10mm diperlukan untuk merakitnya bersama-sama.

Langkah 8: Semua Bersama dan Pemecahan Masalah

Karena rangkaiannya agak rumit, ini adalah pilihan yang baik untuk melakukan beberapa pekerjaan PCB. Seluruh skema dan versi PCB saya sendiri diunggah di akhir langkah ini. Jika Anda berniat untuk menggunakan versi PCB saya, mohon untuk tidak menghapus logo saya pada lapisan Top_Solder. Lebih baik untuk membuat kustomisasi Anda sendiri dan menyerahkan file PCB Anda sendiri ke pabrikan lokal untuk membuatnya keluar karena sangat sulit untuk membeli semua bagian yang sama yang saya gunakan pada PCB saya.

Setelah menyolder semua komponen pada PCB dan diuji, hal pertama yang harus dilakukan adalah mendownload file hex ke MCU. Setelah itu, tempelkan modul LCD pada PCB. Modul LCD harus 3mm di atas PCB agar sesuai dengan casing. Gunakan selotip dua sisi yang tebal untuk menempelkannya. Kemudian sambungkan FPC ke konektor dan masukkan kartu CM3L dan TF. JANGAN solder baterai sekarang, pasang sumber daya usb dan boot!

Periksa semua tombol dan tampilan. Ukur tegangan antara BAT+ dan GND, periksa apakah tegangannya sekitar 4.2V. Jika tegangannya OK, cabut kabel usb dan solder baterai. Coba tombol daya.

Letakkan tombol CROSS dan ABXY di casing TOP, dan letakkan PCB di casing. Gunakan 3 sekrup untuk memperbaiki PCB dalam kasus ini. Tambahkan beberapa selotip tebal di bagian belakang semua tombol SKPDACD010, dan tempelkan baterai di atasnya. JANGAN gunakan selotip tebal untuk menghindari pin SKPDACD010 merusak baterai. Kemudian tempelkan speaker ke kasing BAWAH. Sebelum menutupnya, Anda mungkin perlu mencoba semua tombol, periksa apakah berfungsi dan terpental dengan benar. Kemudian tutup casing dengan 4 sekrup.

Menikmati.

Beberapa kiat pemecahan masalah:

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

2) Rutekan kabel sinyal LCD dengan batasan panjang.

3) Bila Anda tidak yakin tentang bagian daya, solder dan uji setiap bagian mengikuti urutan daya. 5V pertama dan kemudian 3.3V, dan 1.8V. Setelah semua bagian daya diuji, solder komponen lainnya.

4) Jika tampilan sering buram, coba balikkan polaritas sinyal PCLK dengan mengatur format dpi_output_format.

5) Jika tampilan sering tidak berada di tengah, coba balikkan polaritas sinyal HSYNC atau VSYNC.

6) Jika tampilan agak melenceng dari tengah, coba sesuaikan pengaturan overscan.

7) Jika tampilan berwarna hitam, coba tunggu sistem boot hingga skrip rc.local. Jika Anda membutuhkan tampilan dari awal, coba sambungkan antarmuka SPI ke MCU dan gunakan MCU untuk menginisialisasi modul LCD.

8) Jika layar selalu hitam, periksa kembali urutan inisialisasi.

9) Jangan ragu untuk mengajukan pertanyaan apa pun di sini atau melalui email: [email protected]