[WIP 100%] Ecran de sélection des jeux sur une MVS 138 in 1

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Message par Bouz le Ven 14 Juin 2019 - 1:19

Hello, un petit WIP un peu particulier, parce que j'ai commencé et terminé ce projet AVANT de m'inscrire sur ce forum.
Heureusement que j'avais fait des photos ;-)
Il s'agit plutôt d'un WIP que d'un tuto parce que même avec plein d'explications, je pense qu'il faut en plus entrer dans ma tête pour produire quelque chose qui fonctionne.
Ceci dit, si quelqu'un est intéressé pour réaliser la chose, je peux fournir les circuits, le code source et l'assistance, ce serait un plaisir d'enfin pouvoir échanger avec quelqu'un que ça intéresse ;-)
Attention, je pratique l'électronique en tant qu'hobbyiste, j'apprends tout sur le tas. Je ne prétends pas maîtriser à bloc et ne pas faire d'erreurs. Mon truc, c'est plutôt le développement. Sur le coup, ça se complète assez bien.
Je vous préviens, c'est assez dense. S'il faut approfondir un point en particulier, n'hésitez pas à demander!

Mise en situation: l'écran de ma borne était mort et j'ai passé 6 mois à changer toutes les pièces, pour finir par intégrer celui-là, sur lequel je fais les premiers tests avec la carte menu Jamma et mon supergun minimaliste maison.
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Gros plan sur la carte menu à éliminer:
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Je vous propose de suivre les différentes étapes qui m'ont conduit à me séparer de cette chère carte menu Jamma et de tout ce qui vient avec:
- Temps de chargement (en fait, le chargement est instantané, c'est vraisemblablement le démarrage qui foire complètement)
- Reset de la mémoire à chaque boot et la perte de réglages et scores qui va avec
- Menu trié de manière discutable
- Des tonnes de hacks qui se promènent au milieu des autres roms

Le but du jeu étant:
- De démarrer automatiquement sur le dernier jeu joué
- De ne plus perdre la mémoire!
- De classer les jeux par catégories
- De gérer des favoris
- De me faire plaisir parce que j'aime bien bricoler

A la base, quand je recherchais la meilleure cartouche X in 1, j'ai tilté sur celle-ci avec son menu Jamma, et je suis vite tombé sur des tutos comme celui-ci:
https://www.neogeo-players.com/t1847-test-tuto-dip-switch-mod-pour-cartouche-mvs-138in1

Le souci, c'est que j'ai des enfants qui jouent à la borne, et je ne les vois pas jouer avec les DIP switches pour changer de jeu... Par contre, pour avoir déjà bricolé quelques montages sympa à base d'Arduino, notamment pour piloter la télé qui est dans la borne et la faire changer de chaîne toute seule, je me disais que je pourrais probablement aussi piloter cette cartouche. Après tout, il fallait juste basculer des switches...

Dans les faits, c'était un peu plus compliqué que ça, comme vous allez le voir!

Techniquement, comme tout ce qui concerne l'arcade à la maison (à la mienne, en tout cas), je suis allé au moins cher, et principalement sur eBay...
- Un écran LCD couleur de 128x160 (pris dans l'autre sens, et multiplié par 2, ça fait du 320x256. Pratique pour afficher des captures d'écran NeoGeo en 320x224 et un titre, non? (4.50€ environ)
- Un Arduino pro mini chinois (3.70€)
- Une puce de mémoire flash Winbond de 8Mo/64Mb (3.39€ les 10)
- Des plaquettes pour adapter les puces mémoire CMS en DIP, parce que je fais tout sur des plaques proto comme un paysan.
- Un petit encodeur rotatif pour choisir les jeux (5€ les 10)
- Des câbles rubans (certains achetés sur Amazon, d'autres récupérés sur une nappe de lecteur de disquettes)
- Des plaques proto
- Les trucs classiques: fil, fer à souder, étain, ........
- Quelques circuit intégrés dont je parlerai plus tard. Là, par contre, c'est pas cher sur des sites genre Farnell, mais il faut un montant minimum de commande pour ne pas payer les frais de préparation.
- Des régulateurs de tension linéaires 3.3V à 0.50€
- Des condensateurs de 10uF qui vont avec

Les contraintes de performance

J'attends du système final:
- Un menu intuitif
- Un menu rapide
- Des miniatures des écrans des jeux en couleurs
- Des images qui ne mettent pas 3 plombes à arriver (comme sur les démos des écrans LCD en question)
- Des images pour au moins les jeux originaux. Pour le reste, on avisera...

C'est là que ça commence à se corser un chouillat... Un Arduino pro mini, c'est petit, mais c'est un ATmega328p, donc:
- 8MHz pour le modèle 5V (ça, c'est cool)
- 14 pins (c'est un peu short, là, par contre, avec tout ce qu'il y a à piloter, surtout qu'on ne peut pas tous les utiliser)
- 32kB de mémoire flash, à partager entre le programme et les ressources. Pour se faire une idée, une image en couleurs de demi-résolution NeoGeo sur le LCD occupe 160*112*2 = 28672 octets. En gros, si on ne met qu'une image et pas de programme, ça rentre Smile
- 2kB de RAM: ça suffit pour piloter des trucs, mais une image est loin de rentrer là-dedans
- 1kB d'EEPROM: ça, on va s'en servir pour mémoriser le dernier jeu joué. Ce n'est garanti que pour une centaine de milliers d'écriture, mais ça laisse le temps de voir venir!

La partie contrôle de la cartouche

Comme su par tout le monde qui a déjà lu un tuto sur le bricolate DIP switch, la cartouche dispose d'un câble de commande permettant de sélectionner la ROM à adresser. Il s'agit d'un câble à 10 fils:
- Masse
- +3.3v (à peu près)
- 8 fils de données, donc 8 bits, donc 256 possibilités (les 138 premières nous intéressent!)
Sur les 8 fils de données, on donne une valeur 0 ou 1 en appliquant du 0 ou du 3.3v. Avec le bricolage DIP switch, on applique le 3.3v par défaut en reliant chaque fil au 3.3v via une résistance (on appelle ça une résistance de pullup). Le fait de fermer le switch met le fil directement au potentiel 0 => Le 0 l'emporte sur le 3.3v qui doit traverser sa résistance de pullup.
Théoriquement, on a donc la possibilité de faire à peu près la même chose en utilisant 8 résistances et 8 transistors et leurs 8 résistances (donc un paquet de résistances). Personnellement, je flippe toujours à l'idée d'injecter du courant dans un système que je ne connais pas, alors je ne suis pas fan. Je préfère généralement l'utilisation du photocoupleur. Là aussi, plein de composants.
Ou alors... j'ai découvert indirectement peu avant, grâce à la vidéo de Wawah sur le projet Arcade et à l'intervention de Seb (une révélation, je suis admiratif => c'était l'histoire des portes logiques pour activer une ROM ou l'autre sur Outrun), l'existence d'un circuit intégré super cool que l'on nomme "buffer" ou "line driver" (pilote de ligne, ça sonne pas pareil). Le rôle de ce composant est de récupérer un signal numérique et de le faire passer à un niveau de tension potentiellement différent.
L'idée serait donc de fournir les 0 et les 1 via l'Arduino à ce composant, de l'alimenter avec la sortie 3.3V du câble, et de brancher dessus les 8 fils de la cartouche pour qu'ils reçoivent leur 0 ou leur 1 avec les bons niveaux de tensions.
Au passage, j'ai choisi le 74HC4050P, qui peut être alimenté en 3.3V et tolère des entrées 5V, soit exactement ce que je recherchais.

C'est bien beau, tout ça, mais je n'ai pas non plus une infinité de pins disponibles sur l'Arduino. Je vais donc utiliser un super circuit intégré que j'adore: un registre à décalage.
Le principe est simple: on fait passer des bits dedans en séquence sur une patte à l'entrée, et il les applique sur ses 8 pattes à la sortie. On appelle aussi ça un convertisseur série parallèle ou quelque chose du genre. Bref, si je présente 74HC595 à mon ami le 74HC4050, je vais pouvoir transmettre les bons niveaux de tension sur mes 8 fils en utilisant un minimum de pins de l'Arduino. Yeah!

L'envoi en séquence des bits sur le 595 se fait suivant un protocole qui ressemble furieusement à du SPI (l'un des deux standards utilisés massivement pour la communication entre circuits intégrés et microcontrôleurs, donc nativement intégré à l'Arduino). Ca tombe bien, c'est aussi le protocole utilisé pour contrôler l'écran et la puce flash! Le monde est bien fait.

La partie stockage des images

Après moult crises de nerfs pour essayer de faire fonctionner la minuscule puce mémoire, j'ai enfin fini par m'en sortir.
Pour utiliser de la mémoire flash sur un microcontrôleur, on trouve plein de supers exemples de code pour ouvrir des fichiers sur des cartes MicroSD, et tout, trop cool.
Sauf que moi, je veux utiliser une puce mémoire parce que je suis un abruti fini qui aime bien les trucs old school et qui ne font que ce pour quoi on les a achetés: lire et écrire des données à des adresses définies.
Etant données les contraintes que je me suis fixées en termes de performances, pas de place pour le superflu.
Partie qui intéresse encore moins tout le monde: j'invente une système de table d'allocation de fichiers, le code qui va avec pour la lecture et l'écriture, et l'appli sur PC qui va avec pour transférer les fichiers dedans. Oui, je ne fais jamais les choses à moitié.
A la sortie, je me retrouve avec un système méga rapide en lecture, qui fait exactement ce que je lui demande de faire.
Et l'outil ressemble à ça (à vide, désolé):
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Et au passage, voilà la tête de la puce de mémoire flash:
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La partie affichage

Ici aussi, j'ai passé un temps considérable à faire marcher l'écran LCD. Je voulais absolument taper à bas niveau pour optimiser le transfert de données entre la puce flash et l'écran. J'ai récupéré la librairie de plus bas niveau possible, qui ne fait en gros qu'initialiser l'écran et me donner accès aux commandes et à l'entrée data de l'écran.
L'avantage, c'est que ça ne bouffe pas toute la RAM pour garder un semblant de frame buffer. A moi de gérer ça efficacement.
Concrètement, l'affichage se fait en réalisant des séquences:
- Commande à l'écran une écriture sur une fenêtre de 160x112
- Suite de (lecture flash)=>RAM=>(écriture écran) via SPI (donc géré en hard par le microcontrôleur)
Résultat: ça dépote sa maman, l'affichage d'une image est quasi instantané.
Note au passage: j'ai amélioré mon outil de transfert de fichiers pour qu'il me convertisse les images à la volée avec le bon encodage de couleurs (16 bits) et sans entête. Prêt à envoyer.
Les images à transférer:
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L'interface utilisateur


S'ensuit une phase de mise en place d'un système de menu le plus intuitif possible. Le choix de l'encodeur rotatif ayant été fait, il reste à trouver une manière ergonomique de l'utiliser.
L'encodeur possède un interrupteur intégré, qui se ferme quand on appuie sur la tige.
Pour naviguer, je vais avoir besoin d'un bouton de retour en arrière. J'utiliserai celui que j'ai déjà sur mon panel (bouton rouge) pour retourner au menu quand je tourne sur PC.
J'aurais pu ajouter un item "Parent" dans tous les menus pour remonter d'un cran, mais je ne suis pas trop fan.
Pour l'affichage, je prépare à la main une bitmap avec toutes les lettres de l'alphabet pour afficher les texte que je veux sur l'écran en piochant dedans. Je tiens le coup jusqu'au E, puis j'écrit un programme qui me les génère tout seul, en 2 couleurs différentes et de 2 tailles différentes. Ouf.
Je mets donc en place un menu avec 3 niveaux:
- Choix du style de jeu (avec une entrée "Favorites" en tête et une entrée "Hacks") à la fin
- Choix du jeu dans l'ordre alphabétique (favoris en tête)
- Image du jeu, possibilité de faire défiler les jeux => Un appui lance le jeu
Quand on est sur le titre d'un jeu, un appui long sur la tige le bascule de favori à non favori.
Les hacks apparaissent avec le titre du hack, le titre du jeu original et une miniature de l'écran du jeu original (j'affiche un pixel sur 2)
Je prototype le menu en utilisant le clavier de l'ordinateur, en transmettant les ordres via le port série.

La partie input utilisateur

L'encodeur rotatif, ça marche comme un spinner d'arcade, vous devez connaître Smile
En gros, on reçoit 2 jeux d'impulsions: une horloge et une direction. A chaque front montant sur l'horloge, on regarde si le signal de direction est haut ou bas pour déterminer le sens.
J'écris un petit pilote pour gérer ça et vogue la galère. Après, je passe quasiment 1h à jouer avec le menu, parce que c'est encore plus cool avec l'encodeur qui fonctionne. Il me vient une envie d'ajouter un Arkanoïd dans la mémoire qui reste, mais ce n'est pas la priorité du moment!

Comment on redémarre le slot?!

C'est bien beau d'aiguiller l'adressage vers la bonne ROM, mais il reste un petit détail: comment je fais pour redémarrer le slot pour qu'il parte sur le jeu sélectionné?
Sur ce coup-là, j'avais un peu anticipé quand j'ai mis en place mon pseudo supergun du pauvre: j'ai prévu un fil de signal pour piloter le fil de démarrage de l'alim ATX... J'ai juste à me brancher dessus et à envoyer 0 pour arrêter et 1 pour démarrer. J'ai aussi un cavalier pour forcer l'alim en marche quand je n'utilise pas cette cartouche, bien-sûr.
Et là, vous allez me dire que c'est de la triche. Et donc oui, un peu. Si on a une vraie alim, il reste 2 solutions:
- Mettre en place un relai ou un un SSR sur le câble d'alim du câble Jamma (et un cavalier ou un interrupteur pour forcer le passage quand on n'utilise pas cette cartouche)
- Changer de jeu et, provoquer des bugs pourris le temps de redémarrer le slot (par l'alim ou par le menu de l'Unibios)
Et sinon, vous allez sûrement aussi me dire qu'il va être compliqué de faire fonctionner le microcontrôleur si je coupe l'alim. Vous pensez vraiment à tout...
... mais moi aussi: sur mon supergun maison, j'ai collé sur le même connecteur la sortie Standby de l'alim ATX: elle fournit du 5V même quand l'alim est en veille.
Donc dans les faits:
- on choisit un jeu
- l'alim est coupée
- le numéro est envoyé sur le câble de la cartouche
- on enregistre au passage le jeu en cours pour redémarrer dessus la fois suivante
- l'alim est démarrée
Le supergun avec sa prise secrète:
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Le problème de stabilité

Jusqu'ici, tout va à peu près bien.
Sauf que j'ai un problème de stabilité particulièrement urticant: certains jeux démarrent correctement, d'autres me pètent une exception. Et finissent (ou pas) par fonctionner au bout d'un moment. Il y a clairement un problème avec les signaux que j'envoie sur le câble de la cartouche. En même temps, je rentre des bouts de fils en force dans la prise JST de la cartouche. Pas top. Et je travaille sur des plaques lab qui génèrent plein de parasites. Je me dis que ça ira mieux plus tard, et j'attaque la réalisation.
Ca donne à peu près ça:
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Des fois, ça marche (télé en fond parce que marre de me lever pour regarder l'écran de la borne)
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La connectique moisie

Vu que je vais devoir faire quelque chose d'à peu près propre, je prépare un connecteur maison avec ce que j'ai sous la main. Je suis équipé pour le JST, mais pas avec 10 pins, et pas avec un pas de 2mm. Eh oui, l'électronique à papa, c'est 2.54mm...
Je fais donc un magnifique connecteur, pour m'apercevoir que les fils sont vraiment pas top et cassent facilement.
Je finis par sertir des pins mâles sur chaque fil. Ils s'accrochent sur la gaine de chaque fil, donc gain de solidité. Et je mets de la gaine thermorétractable sur chaque pin. Et puis j'ajoute de la colle chaude par-dessus pour coller tout ça ensemble. Si ça casse encore avec ça...
Le connecteur tout pété avant que je sorte l'artillerie lourde:
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Les schémas

Voilà les schémas. J'ai découpé ça en 4 morceaux:
- La partie intelligente avec le microcontrôleur, la conversion de niveaux de tension pour parler avec la puce flash et l'écran, et le convertisseur série-parallèle
- La partie communication avec la cartouche, qui reçoit les bits de données qui ont transité en 5V et les met au niveau de tension fourni par la cartouche
- L'écran LCD qui est déporté pour être posé à côté de l'écran de la borne
- L'encodeur rotatif qui sera intégré au panneau de la borne discrètement
Ca se passe chez EasyEda, et ça ressemble à ça:
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La réalisation

En route pour la joie, soudure et compagnie, tests dans tous les sens à tous les stades:
- Pour la mémoire flash, tests avec mon gestionnaire de fichiers sur PC
- Pour l'écran: test d'affichage des images transmises via la mémoire flash
- Pour la commande de la carte: contrôles au multimètre sur chacun des fils, en fournissant une tension de 3.3v au line buffer.
Ca a déjà plus de gueule. Je branche, je teste!
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Les problèmes qui continuent

... et je me retrouve avec les mêmes problèmes de stabilité qu'avant. combat
Apparemment, ce n'était pas de la faute de mes plaques lab...
Le doute m'habite: tout le monde fait la modif DIP switches en utilisant la tension 3.3V de la cartouche comme référence pour le niveau haut. Apparemment, ce n'est pas optimal dans mon cas. Ceci dit, ça me dit quelque chose...

Problème de stabilité de la tension? Ca me parle...

Lors de mes recherches sur la 138in1, je suis tombé sur une super video de GadgetUK qui bricolait sa cartouche pour régler des problèmes de son, et qui en profitait pour mettre des régulateurs parce que les tensions 3.3V étaient servis par un bricolage avec des diodes plutôt que par des régulateurs dignes de ce nom.
Je commande un rouleau de condensateurs CMS et quelques régulateurs CMS aussi. La vache, c'est petit.
Ca tombe bien, j'avais des musiques pourries sur Puzzle Bobble 2.
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Résultat: les musiques de Puzzle Bobble sont impec, mais le jeu démarre une fois sur 2!!!!!!!! Je commence à regretter d'avoir coupé la prise...

La solution aux problèmes de stabilité

Mon cerveau ne fait qu'un tour: je regarde comment s'y prend la carte menu Jamma. Si elle y arrive, pourquoi pas moi? Je doute que le FPGA embarqué gère directement les tensions sur les fils d'adresse... Et je tombe sur les line buffers! Jusqu'ici, on a fait pareil.
Là où je rigole, c'est quand je vois que le fil de 3.3V en provenance de la cartouche (l'avant-dernier en venant du peigne Jamma) n'est connecté à rien!!!
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Conclusion: ce n'est pas cette tension qui sert de référence.
J'ajoute un régulateur sur la carte de communication, pour avoir un 3.3V à partir du 5V qui descendait de la carte de contrôle. J'alimente mon line buffer avec et.... ça marche!!!

Le résultat

Et donc voilà, tout ça pour ça. Ce qui me rassure, c'est que le système a été adopté par ma descendance et qu'il est intensivement utilisé depuis! cheers
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Et là, vous allez peut-être me dire qu'avec une vidéo, on verrait mieux...
Ca tombe bien, j'en ai fait une aujourd'hui avec ma fille qui râle derrière pour mettre l'ambiance:
- Démarrage de la borne sur Magical Drop III
- Retour au menu puzzle games
- Les favoris apparaissent en rose en haut de la liste
- Remontée au menu principal
- Ouverture du menu Shmups avec mes deux préférés
- Passage de Last Resort en favori parce que ça se fait bien ici apparemment  siffle
- Sélection de Last Resort => Affichage de la miniature
- Navigation dans les miniatures des shmups
- Démarrage de Last Resort
- Poursuite de la navigation
- Et on lance Blazing Star
- On remonte jusqu'en haut. Quand on est au bout et qu'on remonte encore, on se retrouve sur les favoris
- Et donc là, forcément tout est rose, vu que tout est favori
- Retour à la case départ, démarrage de Magical Drop III



Merci à ceux qui sont encore là de m'avoir suivi jusqu'au bout! La vache, c'est long à taper!


Dernière édition par Bouz le Ven 14 Juin 2019 - 22:04, édité 2 fois (Raison : Ajout d'une vidéo de démo)
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Message par Joker le Ven 14 Juin 2019 - 7:43

Oh le boulo de dingue mais le resultat semble top !

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Message par theWave le Ven 14 Juin 2019 - 9:46

putain t'es calé ! super taf !!

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Message par Bouz le Ven 14 Juin 2019 - 12:34

Merci Wink J'ai beaucoup appris sur ce projet. Si ça vous plait, j'ai plein de petites choses du genre qui pourraient débarquer très vite, dont un vrai WIP vraiment IP. Les photos seront mieux, du coup.
Je vais quand même essayer de faire une video ce week-end, sinon c'est du vent ;-)
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Message par poup le Ven 14 Juin 2019 - 14:47

ENORME !
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Message par raditz le Ven 14 Juin 2019 - 15:26

Grandiose Bouz yesss
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Message par Bouz le Ven 14 Juin 2019 - 22:04

Merci!
Pour fêter ça, j'ajoute une vidéo floue qui montre comment ça se comporte en vrai.
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Message par Joker le Sam 15 Juin 2019 - 10:47

Effectivement le fonctionnement est excellent  dommage que la mise en œuvre soit si compliquée !

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Message par cypher le Sam 15 Juin 2019 - 11:05

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Message par Bouz le Sam 15 Juin 2019 - 12:42

@Joker a écrit:Effectivement le fonctionnement est excellent  dommage que la mise en œuvre soit si compliquée !

J'ai designé des PCB tout chouettes, et je me suis dit que ça n'intéresserait personne. Ça doit pouvoir se faire assez simplement, en fait.
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Message par glaude 11 le Sam 15 Juin 2019 - 22:50

Oh le boulot de dingue !!!
Bravo dieu
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Message par Bouz le Sam 15 Juin 2019 - 23:30

Merci. En fait, le plus compliqué a été le petit cadre en bois autour de l'écran LCD. Une horreur mrgreen
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