Raspberry Pi als spelconsole

De bibliotheek van elektronische games groeit nu al bijna een halve eeuw - we kijken steeds vaker terug op titels van tientallen jaren geleden met een dosis sentimentele, en zelfs historische nieuwsgierigheid. Daarom worden Raspberry Pi-computers zo vaak gebruikt om oude consoles en computers te emuleren...

Op het internet kun je honderden gidsen vinden, waarin het proces van het installeren van emulators op de Raspberry Pi stap voor stap wordt beschreven. Ze laten echter vaak het volgende achterwege basisinformatie over de software. Daardoor voeren veel enthousiastelingen hun project uit, zonder kennis. Al snel worden gebruikers gedwongen terug te keren naar de forums, omdat ze niet weten hoe het apparaat werkt, dat ze zelf hebben gemaakt. Om dit te veranderen, presenteren we onze een snelle gids voor game-emulatie met een Raspberry Pi-computer - van de basis tot de essentiële technische details.

Raspberry Pi-microcomputers in de TME-catalogus

In dit artikel beantwoorden we vragen zoals:

• Waar gaat emulatie eigenlijk over?
• Waarom is het de moeite waard om op een Rapberry Pi te spelen?
• Welke besturingssystemen kun je het beste gebruiken voor emulatie?
• Wat is het verschil tussen Libretro en Retroarch?
• Waar wordt EmulationStation voor gebruikt?
• Hoe installeer en configureer ik emulators "vanaf nul"?
• Waar haal ik games vandaan?, waar kan ik hulp vinden en hoe vermijd ik fouten?

Basisinformatie

Laten we eerst enkele van de belangrijkste hardwareconcepten en -problemen verduidelijken.

Hoe werkt emulatie?

Emulatie is de werking van een computersysteem reproduceren met behulp van een ander systeem. Het programma simuleert de werking van elektronische componenten (voornamelijk microprocessoren, geheugens, generatoren).

Voor spellen: het spel wordt niet rechtstreeks door de computer uitgevoerd. Eerst maakt de emulator virtueel apparaat (bijv. een. console), en dit abstracte systeem ontvangt het spelprogramma voor uitvoering. Tot slot: de uitvoer van de virtuele machine wordt terug "vertaald" en gepresenteerd via de interfaces van de computer (beeldscherm, geluidskaart).

Zoals je gemakkelijk kunt raden, vereist dit een zeker overschot aan rekenkracht - omdat de programmeertaal op een hoger niveau de snelle processen reconstrueert die plaatsvinden in de halfgeleiders die de machinecode implementeren. Daarnaast verwerkt de emulator voortdurend audiovisuele signalen, en invoersignalen (van het toetsenbord, controller, enz.).

Wat zijn de voordelen en beperkingen van de Raspberry Pi?

Raspberry Pi-computers zijn ontwikkeld als een educatief hulpmiddel. Ze zijn door hun ontwerp eenvoudig op te zetten en te gebruiken, maar toch krachtig. Ze zijn gebaseerd op Linux en vrije software, zodat ze kunnen worden aangepast aan een breed scala aan taken. Onder de grote, internationale gebruikersgemeenschap ontstond al snel het idee om de Raspberry Pi te gebruiken om oude videogameconsoles te emuleren. Toen snellere generaties van de computer op de markt kwamen, kreeg het de mogelijkheid om steeds nieuwere systemen te emuleren, zelfs enkele jaren oud.

In de praktijk kunnen zelfs geminiaturiseerde modellen van de Raspberry Pi (bijv. de. zero versie) in staat om platformen van 20-40 jaren oud, zoals Commodore 64, ZX Spectrum, NES (Nintendo Vermaak Systeem), SNES (Super NES), Game Boy, PlayStation en dergelijke. Hierbij moet echter worden benadrukt, dat niet elk "oud" systeem even gemakkelijk te emuleren is: Amiga, Nintendo64 of de Sega Saturn en Dreamcast zijn berucht om hun te complexe architectuur.

Dus, als je hoopt nieuwere consoles met 3D-graphics te emuleren, moet je er rekening mee houden, dat hiervoor het gebruik van snellere Raspberry Pi-modellen vereist: bij voorkeur 4. of 5. de generatie, met een moederbord uitgerust met 4GB of 8GB RAM.

Software

Voordat we verder gaan met praktische tips, laten we eens kijken naar de opbouw van de software. Als we een apparaat willen maken, dat uitsluitend als spelcomputer zal dienen, zal ons project uit verschillende lagen bestaan:

• het besturingssysteem,
• platform (frontend),
• kernen (emulatoren)
• en interface.

Elk onderdeel heeft een aparte functie en moet worden geconfigureerd om met de andere samen te werken. De grootste problemen, die zich voordoen bij het uitvoeren en draaien van je eigen console, treden op bij de interface tussen deze softwarecomponenten.

Besturingssysteem

Nog voordat we aan ons project beginnen, nemen we een van de volgende twee routes. De eerste is een gebaseerd op het originele systeem geleverd door de fabrikant. De tweede optie is een "kant-en-klaar" systeem downloaden van internet, waarin de benodigde software al is geïnstalleerd.

Het onbetwistbare voordeel van de eerste oplossing is het gebruik van de nieuwste versie van het systeem en volledige vrijheid om het aan te passen aan uw behoeften. Het Raspberry Pi OS is gebaseerd op Linux in de Debian distributie en is geoptimaliseerd voor gebruik met Britse microcomputers van alle generaties. Meer hierover verderop in de tekst.

Als je een van de systemen wilt kiezen, die zijn ontworpen om te emuleren, te emuleren, hebben we verschillende opties om te overwegen:

• RetroPie - de oudste en nog steeds een van de populairste oplossingen. Biedt uitgebreide aanpassingsmogelijkheden. Gebruikt Emulation Station als interface en RetroArch om emulators te draaien die als cores zijn gedownload (het is mogelijk om andere platforms te installeren, bijv. MAME (emulator voor arcadeautomaten) of DOSBox (emulator voor pc's), waardoor de reeks beschikbare apparaten verder wordt uitgebreid). Het systeem vereist configuratie (waarbij een groot aantal)-liefhebbers). Zodra alle instellingen zijn gemaakt, is onze hardware vrij intuïtief te gebruiken.
• Recalbox is nog eenvoudiger te gebruiken dan het bovenstaande., heeft zijn eigen interface, het maakt ook het afspelen van multimedia mogelijk. Dit is de beste keuze voor gebruikers, die zich niet willen verdiepen in configuratieproblemen.
• Batocera.linux - een nieuwere distributie die erg lijkt op RetroPie. Het belangrijkste voordeel van deze software is constante updates en ondersteuning voor Raspberry Pi 5. Het zal een goede keuze zijn voor zowel nieuwe als ambitieuze gebruikers, gebruikers als voor degenen, die al ervaring hebben met RetroPie, maar op zoek zijn naar een meer toekomstgerichte oplossing.
• Lakka - een systeem ontwikkeld door de makers van RetroArch, dat in dit geval fungeert als platform voor emulators, als de hoofdinterface. Helaas, kan deze laatste functie sommige gebruikers teleurstellen, vooral door de beperkte personalisatie en de plaatsing van de lijst met beschikbare spellen in een enkel menu met geavanceerde configuratieopties.

Libretro en Retroarch

Deze twee namen zullen altijd gepaard gaan met emulatie op de Raspberry Pi. Ze worden soms (ten onrechte) door elkaar gebruikt. Libretro is framework, een bibliotheek en programmeerinterface. Het wordt gebruikt om kernen te maken die consoles emuleren, automaten, microcomputers, enz. Retroarch is frontendem, een grafische overlay en manager voor de configuratie en het gebruik van cores. Het wordt gebruikt om de controller in te stellen, resolutie, selectie van stuurprogramma's, die de core moet gebruiken, enzovoort. Dit zijn twee kanten van dezelfde medaille, waarbij de gemiddelde gebruiker (bijv. een. amateur die zijn eigen console bouwt) alleen met Retroarch te maken krijgt. Het vergemakkelijkt het werken met geavanceerde instellingen (resolutie, driver selectie, vernieuwingsfrequentie) en biedt veel handige functies (videofilters, optie om spelstatus op te slaan).

Cores en andere emulators

Een core (core) is niets meer dan een emulator of engine die binnen RetroArch draait. Elke core is het software-equivalent van een specifiek apparaat (bijv. de. NES of PlayStation). In sommige gevallen kan een core een spel op zich zijn (titels zoals "Doom" of "Quake" zijn volledig opnieuw gemaakt met Libretro). Populaire consoles hebben hun tegenhangers in verschillende, of zelfs meerdere versies van de core. Deze emulators worden onafhankelijk ontwikkeld en verschillen in functies zoals, deze emulators worden onafhankelijk ontwikkeld en verschillen in eigenschappen zoals de reproductie van het originele geluid of kleurenpalet. Vaak kan door een alternatieve core te kiezen de beeldkwaliteit worden verbeterd, vertraging elimineren enz.

Het is belangrijk op te merken, dat niet alle retro-consoles hun equivalent hebben in de vorm van een core. Gelukkig heeft de Raspberry Pi-gebruiker de optie om extra, retroArch-onafhankelijke, platforms, zoals. een Amiga emulator of een DOSBox omgeving (het equivalent van een computer met een x86 processor).

EmulatieStation (interface)

EmulationStation is een grafische frontend, of gebruikersinterface (GUI, Graphic User Interface). De taak van het programma is om navigatie door de spelbibliotheek te vergemakkelijken, terwijl het visueel aantrekkelijk wordt gepresenteerd. Dankzij dit hoeft de speler RetroArch niet te starten, door commando's in de console te typen - in plaats daarvan gebruikt hij de controller om controller om een spel te selecteren uit een esthetisch, geïllustreerde lijst. EmulationStation controleert automatisch controleert de geselecteerde mappen op je harde schijf op games, wijst ze toe aan de juiste emulator en rangschikt ze alfabetisch. Het heeft ook de mogelijkheid om gegevens over elke titel te downloaden (jaar van uitgave, beschrijving, schermen, cover) uit een centrale database die door enthousiastelingen is gemaakt. Hierdoor verwerkt onze computer spellen alsof ze zijn voorbereid door professionele grafische ontwerpers en vormgevers.

Algemeen over het installatieproces

Zoals gezegd: we kunnen een emulatiecomputer bouwen op basis van kant-en-klare oplossingen - of vanaf nul. Laten we nu eens kijken, hoe de tweede optie eruit ziet. Het biedt niet alleen een breed scala aan aanpassingsmogelijkheden - het geeft je ook de kans om nuttige kennis op te doen over de computer en Linux.

Systeem

De installatie van het besturingssysteem is hetzelfde als voor elk ander besturingssysteem. Het Raspberry Pi OS is uitstekend geoptimaliseerde en continu bijgewerkte software (ook op het gebied van beveiliging!). Download eerst het image-bestand (img) van de website van de fabrikant*.img) van de website van de fabrikant - brand het dan op een SD-kaart, kaart en plaats deze in je computer, waar het zal dienen als een harde schijf. Elk programma kan worden gebruikt om gegevens van het bestand naar de kaart over te brengen, De Raspberry Pi biedt hiervoor ook een eigen oplossing (Imager), eenvoudig te gebruiken, zelfs voor een amateur.

Zodra de computer is opgestart, wordt de eerste configuratie (selectie van land, taal, verbinding maken met het lokale netwerk, wachtwoord instellen), waarbij we alleen vragen hoeven te beantwoorden. Na een paar minuten is alles klaar voor gebruik.

Controller

In het begin zullen we het toetsenbord gebruiken om te werken, maar we kunnen nu al een controller aansluiten. Als we een vrij nieuw en merkproduct gebruiken, zou dit automatisch gedetecteerd worden door het systeem. Als de fabrikant aangeeft dat hun pad/joystick compatibel is met Linux, hoeft de controller niet verder geconfigureerd te worden.

Software

Programma's worden op dezelfde manier geïnstalleerd als elk ander pakket in het RPi OS, via console en apt manager. Update eerst de database van beschikbare pakketten (sudo apt update), en download dan de kernsoftware: sudo apt install retroarch en sudo apt install emulationstation. Als onderdeel van dit proces wordt u gevraagd, of je de geassocieerde pakketten wilt installeren - omdat ze essentieel zijn voor een goede werking, antwoord ja.

Configuratie

Nu lijkt het misschien, dat ons project triviaal is. Helaas, beginnen de moeilijkheden bij de configuratie (die al gedaan zou zijn, als we RetroPie of een andere voorgeconfigureerde distributie zouden gebruiken).

We zullen dit proces hier niet in detail beschrijven (aangezien het voor elke gebruiker anders zal zijn), we zullen echter wel wijzen op de volgende stappen - er zijn een aantal bronnen beschikbaar op het internet om je hierbij te helpen. Het is de moeite waard om te zoeken naar antwoorden op specifieke vragen, in plaats van te vertrouwen op uitgebreide handleidingen, omdat deze bijna altijd niet compatibel zijn met uw verwachtingen en/of apparatuur.

De belangrijkste configuratiestappen zijn:

• Mappen maken om spellen in op te slaan (zogenaamde. roms). Elk van de geëmuleerde systemen (SNES, GameBoy enz.) moet een aparte map hebben. We kunnen ze in onze thuismap plaatsen (pad /homa/)[gebruikersnaam]).
• De spellen kopiëren naar de bovenstaande. mappen via een netwerk of draagbare geheugenstick.
• Het EmulationStation koppelen met RetroArch. Dit wordt gedaan in het configuratiebestand /etc/emulationstation/es_systems.cfg - de informatie daar geeft aan, welke cores RetroArch moet gebruiken om spellen uit elke map uit te voeren. Deze gegevens worden ook gebruikt om onze verzameling te organiseren.

Na het voltooien van deze stappen kunnen we nu EmulationStation starten, door de naam van het programma in te typen in de console. Als we geen fouten hebben gemaakt, zouden we begroet moeten worden door een kleurrijke interface en een venster dat ons vraagt om op een willekeurige knop op het invoerapparaat te drukken (dit kan een pad, pad, toetsenbord, of een ander randapparaat, zoals. stuurwiel).

De rest van de configuratie gebeurt met behulp van de software.

Bemoedigende woorden

Je eigen spelconsole bouwen is een lonend project. Niet het makkelijkste, maar als het erop aankomt worden we ondersteund door een grote gemeenschap van Raspberry Pi-enthousiastelingen - een vriendelijke gemeenschap die actief is op talloze forums. Het is zeker de moeite waard om hulp te vragen, zelfs met kleine vragen. En om deze korte gids af te sluiten, volgen hier nog een paar tips:

Back-ups

De meeste Raspberry Pi-modellen gebruiken SD-kaarten als harde schijf. Dit is een enorm voordeel voor experimenteerders, omdat het hele computergeheugen kan als media image gekopieerd worden naar een andere computer, en dan perfect opnieuw maken. Het is de moeite waard om er een gewoonte van te maken om regelmatig back-ups te maken - op deze manier kunt u vrijuit experimenteren met uw systeem- en softwareconfiguratie, zonder je zorgen te maken, dat ze beschadigd raken. En je moet onthouden, dat soms zelfs een kleine fout kan leiden tot permanente immobilisatie van het systeem.

Waar haal ik spelletjes vandaan?

Kopieën van oude spellen circuleren op internet in de vorm van ROM-bestanden (van Read Only Memory) of disc images (van*.iso). Met behulp van een zoekmachine is het gemakkelijk om websites te vinden die al vele jaren actief zijn en die zich uitsluitend hebben gespecialiseerd in het aanbieden van retrospellen, die zich uitsluitend hebben gespecialiseerd in het aanbieden van retro-spellen. Helaas, als je het originele spel niet op een fysieke drager bezit, is het gebruik van een onofficiële kopie illegaal. Feit, dat een groot aantal titels nu vrijwel onverkrijgbaar is en al jaren geen echt voordeel meer oplevert voor uitgevers, verandert niets aan de legale situatie. Eenvoudig gezegd: vanuit juridisch oogpunt, is het downloaden van een 40-40 jaar oude titels downloaden van het web is een vorm van piraterij. Wat onze persoonlijke gedachten hierover zijn en hoe de wetshandhaving eruit ziet - dat is een heel ander onderwerp.

Wat is de volgende stap?

Als we eenmaal onze eigen computer hebben gemaakt en hebben kunnen genieten van de voordelen van emulatie, is het de moeite waard om de volgende stap te nemen, zoals. een gestileerde behuizing voor onze computer kopen of bouwen. Of je eigen controller bouwen, door een beschadigde, originele hardware. Een interessant en ambitieus project zou zijn je eigen draagbare console makeneen LCD-scherm aansluiten op de Raspberry Pi, een set batterijen, enz.

Het belangrijkste, in je avontuur in de elektronische hobby nooit zonder enthousiasme en verbeelding komen te zitten.

Transfer Multisort Elektronik (TME) is een van ’s werelds grootste distributeurs van elektronische componenten, elektrotechnische onderdelen, werkplaatsuitrusting en industriële automatisering. De catalogus bevat meer dan 1.500.000 producten van 1.300 toonaangevende fabrikanten. De moderne logistieke centra van TME in Łódź en Rzgów (Polen), met een totale oppervlakte van meer dan 40.000 m², verzenden dagelijks bijna 6.000 pakketten naar klanten in meer dan 150 landen.

TME investeert ook in de ontwikkeling van kennis en vaardigheden van jonge ingenieurs en elektronicahobbyisten via het TME Education-project, en ondersteunt de technologische gemeenschap door het organiseren van de TechMasterEvent -serie, die innovatie en kennisuitwisseling bevordert.