Retro herná konzola

Autori:	Lukáš Hurtiš
Študijný odbor:	Aplikovaná informatika	3. Bc. (2018)

Opis projektu

Čo

Herná konzola pre dvoch hráčov, využívajúca emuláciu rôznych starších videoherných systémov (napr. Nintendo, Sega, Atari, Playstation)

Prečo?

Medzi moje najväčšie záľuby patrí hranie videohier. Napriek tomu,že neustále sledujem vývoj a pokrok herných konzol a hier, rozhodol som sa spraviť Retro konzolu, kde si môžeme pripomenúť začiatky videohier a hlavne vidieť veľký pokrok, ktorý nastal za posledné roky.

Analýza

• Vyhotovenie návrhu celého produktu vo forme 3D modelu za pomoci modelovacieho programu Catia
• Zakúpenie setu ovládacích prvkov (joystick-y, button-y) pre dvoch hráčov
• Zakúpenie Raspberry Pi 2 model B
• Zakúpenie enkodéru I-PAC2
• Zakúpenie 12V ventilátora určeného na chladenie
• Zakúpenie ostatných elektrických súčiastok (vodiče, prípojky, vypínač...)
• Zhotovenie hlavnej konštrukcie z 8mm preglejky pomocou laserového vyrezávača
• Inštalácia a konfigurácia operačného systému Raspberry Pi
• Osadenie ovládacích prvkov do vrchnej dosky boxu
• Zapojenie všetkých elektrických súčiastok

Popis riešenia

3D návrh

Návrh bol vytvorený v programe Catia

RENDER

Technický výkres

Kvôli problémom vzniknutým v pokročilom štádiu vyhotovavania finálneho produktu museli byť zmenené niektoré parametre. os X = 570mm (pôvodne 600) os Z = 90mm (pôvodne 88)

Set ovládacích prvkov

Arcade Kit

Sada obsahuje:

• 6 ovládacích tlačidiel pre každého hráča
• 3 systémové tlačidlá
• 2 joystick-y

Každý Button má svoj mikrospínač, ktorý obsahuje dva piny:

• Trigger ktorý vysiela signál, keď je tlačidlo stlačené.
• Uzemnenie (GND).

Raspberry Pi

Pre projekt som zvolil Raspberry pi 2 mobel B, nakoľko jeho výkon je dostačujúci na emulovanie všetkých použitých systémov.

Raspberry Pi

Špecifikácie:

• ARM procesor 0.9GHZ , 4 jadrá
• RAM 1GB
• výstupy: 4x USB 2.0 , HDMI , LAN , Audio Jack 3,5mm
• operačný systém sa bootuje z microSD
• napájanie 5V microUSB

I-PAC 2

I-PAC 2

Jedná sa o klávesnicový enkodér, ktorý emuluje stláčanie konkrétnych kláves po prijatí trigger signálu z určitého tlačidla hráča. Táto verzia je priamo určená pre 2 hráčov.

Všetky emulované klávesy sa dajú upravovat a meniť podľa potreby pomocou dodávaného utility programu WinIPAC V2.

Má nízku latenciu, vďaka čomu je pre hry výborným riešením.

Zapojenie:

• Doska enkodéru je rozdelená na 2 časti. (Hráč 1 a Hráč 2)
• Na každom tlačidle spojíme samostatným vodičom trigger pin mikrospínača s príslušným slotom na doske enkodéru.
• Uzemnenie môžeme spojiť spoločným vodičom pre všetky tlačidlá (avšak oddelene pre samostatných hráčov) a slotom GND na doske enkodéru.
• Samotný enkodér zapojíme pomocou USB do raspberry pi.

Chladenie

Ventilátor

Vodiče a terminály

Vodiče:

• 18 AWG
• materiál: meď
• izolácia: PVC

Terminály na pripojenie vodičov ku konektorom tlačidiel:

Zhotovenie Hlavnej konštrukcie

Návrh boxu

Návrh bol vytvorený OpenSource online generátorom Boxes.py.

Pri odskúšaní jednotlivých nastavení generátora a vyrezania skúšobnej mini-verzie boxu som zistil veľkosti prípadných nepresností laseru a aj konverzie medzi súbormi.

Po finálnom zadaní všetkých nastavaní dostávam svg súbor celého boxu.

V programe InkScape boli následne pridané nápisy a zadané hodnoty rezania/gravírovania

Finálna verzia:

• Part1
• Part2

Vyhotovenie

Materiál:

• Preglejka - hrúbka 4mm (Vyrezané 2x a následne zlepené = 8mm)

Rezanie:

Zostavená celá konštrukcia:

Inštalácia a konfigurácia operačného systému Raspberry Pi

O celý chod konzoly sa bude starať RetroArch.

Jedná sa o Front-end software zastrešujúci celú emuláciu najrôznejších herných systémov.

My budeme používať jeho variantu RetroPie, ktorá je určená priamo pre Raspberry Pi. Stiahnutie a celá inštalácia je veľmi jednoduchá a podrobný návod a popis je na oficiálnej stránke RetroPie.

Táto aplikácia pracuje na operačnom systéme Raspbian, ktorý je založený na operačnom systéme Debian s Linuxovým jadrom verzie (4.1 - 4.9) a je priamo upravený na emuláciu a chod na Raspberry Pi.

Celý tento systém je vynikajúci, čo sa týka možných úprav a prispôsobovania či už vzhľadu menu, loading obrazoviek alebo aj samotného ovládania.

RetroPie podporuje aj externé ovládače ako napríklad Xbox360, Playsation, ktoré sa sami nakonfigurujú. V našom prípade konfigurujem ovládanie tlačidiel ako 2 hráčov na klasickej klávesnici (vďaka enkodéru I-PAC2). Taktiež je možné aj hranie cez LAN.

Zapojenie všetkých elektrických súčiastok

Osadenie tlačítok aj joystick-ov bolo jednoduché, keďže otvory na ne boli presne na mieru vyrezané.

Následné zapojenie ovládacích prvkov bolo zdĺhavé, kvôli vyššiemu počtu vodičov.

Výstupy z Raspberry Pi:

• HDMI výstup - obraz
• USB - pripojenie prídavného ovládača, prípadne klávesnice pri potrebe konfigurácie systému
• LAN - pripojenie na internet pre možnosť stiahnutia updatu systému/ konfigurácia cez lokálnu sieť pomocou SSH
• Audio Jack - pripojenie sluchátok/reproduktorov

Výsledok

S výsledkom som spokojný.

Avšak momentálne nie je na 100% všetko dokončené ako som mal v pláne:

• V zadnej časti ešte pribudne kovový panel pre vyššie spomenuté výstupy.
• Napájanie bude urobené pomocou 12V adaptéra a vypínača v zadnej časti:
  • 12V ventilátor a 12V LED svetlá
  • menič napätia z 12V na 5V pre Raspberry Pi

Momentálne napájanie funguje cez 5V microUSB a vypínač priamo do Raspberry Pi. (Ventilátor nie je zapojený)

Taktiež samozrejme je tam viacero nedokonalostí čo sa vzhľadu týka, ktoré by som chcel ešte dodatočne vyladiť :)