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FCカセットにラズパイ載せてDOOMがヌルヌル動いちゃう基板

kazzo/unagi
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2019年にリリースされたNES DOOMはAndrew Tait氏が考案され、ラズパイを利用したPiPUというカートリッジを利用してDOOMを動作させています。

GitHub - rasteri/PiPU: Project to use a Raspberry Pi as a NES graphics accelerator
Project to use a Raspberry Pi as a NES graphics accelerator - GitHub - rasteri/PiPU: Project to use a Raspberry Pi as a NES graphics accelerator

FC DOOM基板はAndrew Tait氏に許可をいただきファミコン実機で動作するようにした改良したカートリッジ基板です。NES DOOMをファミコンで動かすべく基板を作りながら試行錯誤…

最終的にはカセットに内蔵できるようになりました。

NES DOOMを作成してファミコン実機で動かしてみた
1年前にNES向けにラズパイを利用したNES DOOMが公開されていました。今回はファミコン実機で動作させる為にNES DOOMを作成してみました。

 

NES DOOM その後…
今回は面倒な配線を基板上にまとめて、ケースに内臓は出来ませんが開発基板?っぽく簡単にNES DOOMがお試しできるようなカートリッジ基板をつくってみました。

 

Norix(Twitter@norix_v)さんのNES DOOMに関する解説書(PDF)です。

NES DOOM的技術の解説

FCカセットにラズパイ載せてDOOMがヌルヌル動いちゃう基板(以下 FC DOOM基板)は組み立てキットとして家電のケンちゃんで頒布中です。

売り切れの場合は「再入荷のお知らせを受け取る」の登録をよろしくお願いします!

※ファミコン実機で動作しますがFC互換機ではほぼ動作しませんのでご注意ください。

※ファミコン実機でも一部の赤白ファミコンで画面がちらつく場合があります。

「FCカセットにラズパイ載せてDOOMがヌルヌル動いちゃう基板 【ケースなし】」

 

FCカセットにラズパイ載せてDOOMがヌルヌル動いちゃう基板【ケースなし】(キット) | 同人ハード(キット),BAKUTEN工房 | | 家電のケンちゃん(@kadenken)
「家電のケンちゃん(@kadenken)」で取り扱う商品「FCカセットにラズパイ載せてDOOMがヌルヌル動いちゃう基板【ケースなし】(キット)」の紹介・購入ページ

 

ヌルヌル基板が内蔵できるでかカセットケースも頒布しています。

同人ハード(キット),BAKUTEN工房 | 家電のケンちゃん(@kadenken)
「家電のケンちゃん(@kadenken)」の「同人ハード(キット),BAKUTEN工房」カテゴリーの商品一覧

 

※2021.02.05更新

 

互換シェルの方はネジ穴の画像の部分が純正シェルよりも高さが足りません。

その為に隙間が出来てしまいネジを締めすぎてしまうとネジ穴が破損する可能性がありますので、ネジを締める際は締めすぎないようにご注意ください(1.6mmほど隙間があるのでスペーサーか何かを挟むと良いです)

※2021.02.15 隙間を補強するためのスペーサーを作成したので3Dデータを公開

 

四隅のネジ穴に配置して使用してください。

 

 

頒布するキット以外にも必要な物がありますので各自準備してください。

1:Raspberry Pi 3 Model A+

2:microSDカード(8GB以上)

3:miniUSBケーブル

4:FX2LP CY7C68013A USB Development Board

5:でかカセットケース(MMC5のカートリッジケース)

※この基板には2種類あってJ1,J2とジャンパが2つある基板を使用します。

Raspberry Pi 3 Model A+ と FX2LP CY7C68013A USB Development Board はAmazonで購入出来ます。

※FX2LP CY7C68013Aは海外発送のようで1ヶ月ぐらいかかる場合もあります…

動作確認&設定済み青基板も頒布中です。

FC DOOM基板につかえる青基板 「FX2LP CY7C68013A USB Development Board」 | 同人ハード(キット),BAKUTEN工房 | | 家電のケンちゃん(@kadenken)
「家電のケンちゃん(@kadenken)」で取り扱う商品「FC DOOM基板につかえる青基板 「FX2LP CY7C68013A USB Development Board」」の紹介・購入ページ

電源スイッチを取り外した青基板Verも頒布中です。

FC DOOM基板につかえる青基板 「FX2LP CY7C68013A USB Development Board」【電源スイッチ無し】 | 同人ハード(キット),BAKUTEN工房 | | 家電のケンちゃん(@kadenken)
「家電のケンちゃん(@kadenken)」で取り扱う商品「FC DOOM基板につかえる青基板 「FX2LP CY7C68013A USB Development Board」【電源スイッチ無し】」の紹介・購入ページ

2021.02.02 更新

青基板は電源スイッチ不良が本当に多いです…

今は大丈夫でも悪くなる可能性もあるので、作成される方は電源スイッチは取り外して電源ON固定でジャンパした方が安心かと思います。

 

 

 

付属の赤シェルのネジは特殊ネジなのでドライバーも準備しておきましょう。

 

エンジニア 特殊ネジ用ドライバー ラインヘッドネジ LHネジ用 DTC-20
家庭用ゲーム機やゲームソフト等に使用される、特殊ネジ(ラインヘッドネジ)用のドライバー ラインヘッドネジの取り付け・取り外しに 携帯電話、PHS、無線機、パソコン、家庭用ゲーム機器等のメンテナンスに 対応ネジ:ラインヘッドネジ 対応ネジサイズ:φ3.6mm 先端軸長:43mm 先端軸径:φ2.0mm 全長:190mm ...
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ELECOM モバイル用USBケーブル USB(A)オス-USB(miniB)オス 0.1m USB-MBM5
■ケーブル長が短いのでバスパワーハードディスクでも安定動作が可能 ■コネクタ形状1:USB(A)オス ■コネクタ形状2:USB(mini-B)オス ■長さ:10cm ■使用目的・用途:ダイレクトコネクトタイプのUSB周辺機器接続用(USBメモリ・USBカードリーダなど) ■カラー:ブラック
SODIAL(R) SODIAL(R)開発ボードUSB2.0 EZ-USB FX2LP CY7C68013A
開発ボードUSB2.0 EZ-USB FX2LP CY7C68013A USB 2.0高速通信プロジェクトを開発、テストを開始するための開発ボードは学生の趣味に対して設計されました。 最後の情報要件のほんの拡大により、プロジェクトを選択することができ、スタンドアロンのシステムです。 FPGAボードと接続することが簡単で...

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今回のキットはお好みに応じて「基板全部むき出し」「ラズパイだけむき出し」「基板全部ケース内蔵」の3バージョン作成できるようになっています。

 

※2021.01.14更新 FC DOOM基板が動作しない動作が不安定という方へ

Raspberry Pi 3 Model A+の個体差でそのままの設定では動かない場合があるようです。

microSDカード内の config.txt を開いて…

over_voltage=-3

over_voltage_min=-8 ←この数字を変更する

-8となっているので -7 , -6 と変更してみて動作が安定すればOKです。

 

Raspberry Pi 3 Model A+とFX2LP CY7C68013Aの準備(3バージョン共通)

まずは過去記事を参考にRaspberry Pi 3 Model A+FX2LP CY7C68013Aの準備を終わらせておきます。

NES DOOMを作成してファミコン実機で動かしてみた
1年前にNES向けにラズパイを利用したNES DOOMが公開されていました。今回はファミコン実機で動作させる為にNES DOOMを作成してみました。

 

ケースの穴開け作業に使う穴開けガイドもキットに付属していますが、印刷環境のある方はこちらからダウンロードも出来ます。「ラズパイだけむき出し」バージョンを作成される方はラベル作成の参考にも。

 

 
FC DOOM基板のジャンパ設定と部品取付(3バージョン共通)

FX2LP CY7C68013A の注意する点で前回の記事…

RDY1 と RDY0 のシルク表示とチップまでの配線が違う場合があるようです。

本来は RDY0 が  CY7C68013Aチップの 8pin で RDY1 が 9pin につながっているようです。

これに対応するようにPPU/RDPPU/WRの配線をジャンパを設定。

配線が違う場合は中央と左側でジャンパ、通常は中央と右側でジャンパします。

※今のところ中央と左側でジャンパが多いみたいです。配線が通常な基板ってあるのだろうか…

 

FC DOOMで利用する場合は VRAM/CS中央と右側でジャンパします。

MAP#00フラッシュカートリッジとして利用する場合は中央と左側でジャンパします。

 

ミラーリング設定の H/V はFC DOOMではジャンパは必要ありません。

MAP#00フラッシュカートリッジとして利用する場合はどちらかにジャンパします。

 

付属の電解コンデンサとチップコンデンサをハンダ付けします(C2,C3,C5)

電解コンデンサは極性があるので向きを間違えないようにしてください。

電解コンデンサは高さの低いタイプを使用してますので内蔵時もそのままで大丈夫です。

チップコンデンサは4個付属していますが実際使うのは2個です(2個は予備)

 

「基板全部むき出し」バージョン
一番作りやすいバージョンです。
 
ケース内臓にはしないで基板がむき出しの状態になります(これはこれでカッコイイ)
開発カートリッジ基板的な利用目的であればこちらの方が今後も弄りやすいでしょう。
 
FC DOOM基板に部品をハンダ付けしていきます。
使用する部品はこちらのピンソケット3点とICソケットとMX29F040です。
 
20ピンのピンソケット、40ピンのピンソケット、ICソケットを取付位置を間違えないようにハンダ付けします。
 
 
 
事前に準備が終わったFX2LP CY7C68013ARaspberry Pi 3 Model A+をピンソケットに取り付けてUSBケーブルで接続します。
付属されるMX29F040はROMイメージ書き込み済みなので、そのままICソケットにさせばOKです。
 
 
 
実機で動作確認をします。
真っ暗な画面で音楽が鳴ってしばらく待つと…DOOMのタイトル画面が出てきたら完成です。
 
「ラズパイだけむき出し」バージョン
ラズパイだけむき出しにしてそれ以外はケースに内蔵するバージョンです。
 
こちらも作りやすいバージョンですが基板加工とケースの穴開けが必要になります。
ラズパイがむき出しでこちらも見た目はカッコいいです。
付属の赤シェル以外にもMMC5などのデカカセットも利用できます。
 
FC DOOM基板に部品をハンダ付けしていきます。
使用する部品はこちらのロングピンソケット1点とMX29F040です。
 
40ピンのロングピンソケットを仮止めして8ピン分を基板ギリギリでカットしハンダ付けします。
 
 
FX2LP CY7C68013Aを直接基板に取り付けます。
穴が小さめなので基板が入りにくいですがしっかりと挿し込んでください。
しっかりと固定できたら全てのピンをハンダ付け、電源スイッチの先もカットします。
 
 
ケースにあたりそうであればFX2LP CY7C68013Aのハンダ面のピンもカットしてください。
 
付属されるMX29F040はROMイメージ書き込み済みなので向きに気をつけて直接ハンダ付け。
 
次にケースの加工を行います。
穴開けガイドを参考にして目印を付けてピンソケットの穴をあけます。
ピンバイスなどで穴をあけニッパーやカッター等で加工していきます。
 
 
 
miniUSBの穴をケースにあけます。
実際に基板を取り付けてUSBケーブルがささるようにケースを加工していきます。
 
 
ケースの加工が終わったら組みたてていきます。
 
 
実機で動作確認をします。
真っ暗な画面で音楽が鳴ってしばらく待つと…DOOMのタイトル画面が出てきたら完成です。
 
「基板全部ケース内蔵」バージョン
一番難易度の高いバージョンです。
 
 
ラズパイのコネクタ外しやケース加工など様々な加工が必要ですがケースにすべて内蔵できます。
FC DOOM基板専用でカセット化したい方はこちらがオススメです。
付属の赤シェル以外にもMMC5などのデカカセットも利用できます。
 
まずはラズパイの加工から…USB端子とヘッドホン端子を外します。
低温ハンダを使って外す方法もありますが、再利用はしないのでニッパーなどで破壊する方法が簡単です。
ニッパーなどで破壊していく場合は基板を傷つけないように注意してください。
付属の低温ハンダをハンダ面のヘッドホン端子の足にたっぷり付け、ハンダこてでまんべんなく端子を温めながら取り除きます。取り除いたらハンダ吸い取り線で残ったハンダをきれいに吸い取ります。
   
 
USB端子は低温ハンダでもなかなか取りにくいので、ニッパーなどで少しずつ壊していくのがいいです。
   
 
これでUSB端子とヘッドホン端子の取り外しが完了です。
 
 
ケースの加工を行います。
基板を仮組みしてケースに基板があたる様々な部分を少しずつ加工していきます。
加工箇所は下記の写真を参考に実際基板を合わせながら不要な部分を加工してください。
 
ラズパイがあたるケースのネジ穴は思い切ってカットするか、ラズパイ側の基板を加工すればネジ穴もうまく残すことも出来ます。
 
 
microSDカードの穴は付属の穴開けガイドを利用してもOKです。
穴開けガイドは参考程度にしてください(実際に基板の位置の確認を)
 
 
ケースで密閉されてラズパイの発熱が多少あるので排熱用の穴をお好みでどうぞ。
 
 

Raspberry Pi 3 Model A+を仮組みしてFX2LP CY7C68013Aに接触するピンヘッダを基板ギリギリぐらいで8ピン分を短くカットします。

カットが終わったらRaspberry Pi 3 Model A+は取り外してFX2LP CY7C68013Aのピンカット。

FX2LP CY7C68013Aを直接基板に取り付けます。

※ハンダ付けの順番を間違えるとFX2LP CY7C68013Aがハンダ付けできなくなりますのでご注意ください。

穴が小さめなので基板が入りにくいですがしっかりとさし込んでください。
しっかりと固定できたらRaspberry Pi 3 Model A+に接触するピンを全部短くカットしハンダ付け、電源スイッチの先もカットします。

 

ケースにあたりそうであればFX2LP CY7C68013Aのハンダ面のピンもカットしてください。

念のためカットしたピンを絶縁処理しておきます。

その後ケースにちゃんと収まるか確認します。

 

次に付属のMX29F040を向きを間違えないようにハンダ付けします。

※ROMイメージは書き込み済みです。

 

ハンダ付けが終わったら実機で音楽だけ鳴るか確認します。

次にRaspberry Pi 3 Model A+のハンダ付けします。

まずは1カ所だけハンダ付けしてケースに入るかどうか確認し微調整してください。

問題なければRaspberry Pi 3 Model A+をハンダ付けします。

 

miniUSB用のミニ基板にRaspberry Pi 3 Model A+のUSB端子部分から配線をします。

配線が終わったらミニ基板をFX2LP CY7C68013AのminiUSB端子にさします。

多少基板が動きますので動作確認後にホットボンドなどで固定した方がいいと思います。

 

ファミコン実機で動作確認して問題なければ完成!!

後はケース加工の微調整をしてケースに内蔵してください。

※シェルのネジは締めすぎないように注意しましょう!

 

 

コメント

  1. ノーサポートとは存じていますが、一つ質問させてください。
    こちらのキットを組み立て中で、音は出ますが映像が出ず、FX2LP基板を疑っています。
    組みあがった基板のFX2LP基板とCHR ROMの接続がこちらのページの表と全く合わないのです。



    この表のCHRROM pinはキット基板のCHRROMのシルクがある右上(四角ソルダーパッド)を1ピンとしたCHRROMのピン番号、FX2LP CY7C68013A pinはFX2LP基板のシルク通り、でよろしいでしょうか。
    例えばCHRROMの15ピンはPB2に繋がっています。
    キット基板がおかしいのか、LX2LP基板が壊れているのか、理解できず困っています。
    LC2LP基板もキットと一緒に購入したものです。
    Raspberry Pi3が起動していることはHDMI映像で確認し、FX2LP基板もRaspberry Pi3でUSBデバイスとして認識しています。
    どうかアドバイスをお願いいたします。

    • コメントありがとうございます。
      ヌルヌル基板のキットを購入されたということでいいでしょうか?
      であればCHRROMのピンアサイン等は何も気にする必要はありません。

      >CHRROMの15ピンはPB2に繋がっています
      キットの基板ではつながっています。
      自作の方でピンアサインが違うのはROM容量がまったく違うからです。
      自作の方は27C64(64kbit)でキットは29F040(4Mbit)です。

      まずは作成方法にも記載されている「PPU/RDとPPU/WRのジャンパ」「VRAM/CSのジャンパ」「microSDカード内の config.txt」を確認してください。
      青基板の電源スイッチも不良が多いので、取り外してジャンパした方がいいと思います。
      カートリッジの接点不良でも同症状になります。
      他にはSDカードを変えてみる、青基板に再度書き込みを行ってみるなど試してみてください。

  2. ROM容量の違いでピンアサインは異なっているのですね。分かりました。
    あれから助言内容を一通り見直し、SDカードの変更、青基板の書き込みも試しましたがやはり動作しないので、もう1セット買いなおしました。
    新しいセットでは何事もなく動作しました。Raspberry Pi3はそのままなので、やはりFX2LP基板がダメだったようです。
    アドバイスありがとうございました。

    • コメントありがとうございます。
      青基板の不良でしたか…まれに青基板上のCY7C68013Aのハンダ不良で動作不良になることもあるようです。
      もし可能ならCY7C68013Aの再ハンダを試されると改善されるかもしれません。

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