Hoe klein mag het zijn? De hardware soc in homebrew gameconsoles

Door verleemen op woensdag 13 december 2017 14:28 - Reacties (8)
Categorie: -, Views: 3.443

http://i66.tinypic.com/2r4it5c.png

UNO: LCD GAMES
De arduboy. Het chipje aan de voorkant is de enige hardware: een atmega328. 8bit, 16 MHz, 32kb flash en 2 kb sram. Te koop op https://arduboy.com

In den beginne was er een trein. In die trein zat iemand van Nintendo die observeerde zoals de legende verteld dat iemand met zijn pocket calculator zat te spelen om de tijd te doden.

Rekenmachines hebben een chipje dat het scherm aan stuurt zodat je getallen kunt zien. Die getallen bestaan uit allemaal streepjes die zo gerangschikt zijn dat je elk getal uit een 8 vorm kunt maken. Al die getallen bij elkaar zijn in totaal 78 streepjes die elk apart door de chip worden aangestuurd.

Onze meneer dacht, oh, als ik in plaats van die streepjes figuurtjes op een lcd scherm laat zien, die een voor een aan en uit gaan, zoals bij een loop licht, dan krijg je een soort animatie van bewegende figuurtjes. Als ik nog zon looplicht animatie van een figuurtje maak en die door iemand laat besturen en een manier vind om het systeem te laten weten wanneer die 2 animaties elkaar raken ( collision detection ) dan heb ik een heel leuk lcd spelletje.

En zo werd de Nintendo game & watch handheld geboren. Een lcd game met bewegende poppetjes zoals oa Donky kong.

De game & watch games, waarvan er 63 van gemaakt zijn liepen op precies zon pocket calculator chip zoals de TI TMS-0100 (al is nog steeds niet bekend wat voor chip het precies was.
Later toen ook andere bedrijven van die LCD games wilden maken werden dat 4bits microcontrollers zoals de TI TMS-1000, Sharp MC-501,
HITACHI HD38800B, Rockwell MM78 en de National Semiconductor COP411.
Veel van die handhelds imiteerden bestaande arcade kasten, zoals Space inkaderde, Asteroids, Galaga en Pacman. Het zag er nooit helemaal hetzelfde uit door de beperkingen die dat soort LCD games hadden, maar tot op de dag vandaag kom je nog steeds dit soort goedkope Chinese games tegen. Er zijn ook hele mooie varianten die met leds en kleuren werken, sommige zelfs met 2 lagen voor een 3D effect, maar intern waren het dezelfde chips.


DUO: NOAC & GOAC

naarmate er steeds betere arcade kasten kwamen en ook de gameconsoles steeds beter werden voldeden de simpele LCD games niet meer. Ze worden nog steeds gemaakt, maar worden niet meer echt serieus genomen als handheld.

http://i63.tinypic.com/2uh8kzn.png
Onder die blob zit een complete Sega Genesis clone in hardware op een enkele die, in wezen dus the real thing. Hier eentje van 12 eurie incl shipping met 120 Sega Genesis games.

Op een bepaald moment deden de 30 games in one handhelds hun intrede
Kleine handhelds met een dot matrix lcd en kleuren TFT schermpjes waar dan een chip in zat die een Nes of een Sega genesis nabootsten. Dat waren geen emulators maar zogenaamde ASIC’s, een chip waar alle hardware van een console in onder gebracht was. Voor de NES heb je de NOAC en voor de Genesis de GOAC. Op zon chip zit dan bv een Motorola 68000 En een Z80 en een Yamaha geluidshinder geÔntrigeerd, en dat dan allemaal op 1 die. Veel van die ASIC’s zijn dus illegaal hoewel er ook ASIC’s zijn waar alleen bepaalde functies van een onderdeel zitten, maar daar werken dan weer niet alle games op.
Toch is er bij 1 merkt een tijd lang sprake geweest van emulatie. Er is sprake van een TITAN ARM chip die de Nes zou moeten emuleren, gemaakt door het Amerikaanse AT Games die ook legale NES en Genesis Clones verkocht ( en verkoopt ) maar tot nu toe heeft nog nooit iemand kunnen achterhalen wat voor chip en emulator dat zou zijn. Het enige bewijs dat het bestond was dit bericht.

Digital Media Cartridge Announces New 32-Bit Technology Chip for Low-Cost All-In-One TV Game Market
TAIPEI, Taiwan, May 13, 2005 -- Digital Media Cartridge, Ltd. (BVI) announced today the sampling of its new all-in-one 32-bit technology game and multimedia chip. The new chip, Titan(TM) 1.0, is a high-performance dual 32-bit RISC processor system-on-chip (SoC) optimized for low-cost integrated handhelds for portable multimedia players and all-in-one TV game pads. The chip incorporates a TV controller and encoder and a stereo audio DAC output to allow TV game products to connect directly to TV sets via audio/video cable.

DMC will supply the chip to its several contracted customers for their making in mainland China integrated all-in-one game-pads for worldwide markets this Christmas. Each game pad will contain the DMC Titan(TM) 1.Ų0 32-bit technology chip and selected Sega Genesis(R) game titles licensed from AtGames Holdings, Ltd. (http://www.atgames.net) for TV and/or DVD players. Due to the coding efficiency of the new 32-bit technology, each all-in-one TV game product can be manufactured at up to 50% code efficiency and 30% manufacturing cost reduction, to support the products' target price of $11.95 - $19.95 this year, incorporating up to 10 Sega Genesis titles. Multiple game pads are being planned by customers for shipment for this Christmas.
. In ieder geval worden deze AT games consoles door de echte fans geminacht en zelfs gehaat omdat ze onvolledig emuleren, te langsaam zijn en een geluidschip gebruiken die anders klinkt dan in de originele kasten. Een bekend probleem is dat ze niet alleen andere geluiden hebben, maar ook zwaar oversturen en mono zijn waardoor een gedeelte van de track niet te horen valt en nog erger, dat de chip de melodie in de verkeerde toonsoort speelde. ( iets wat ook bij de asic versies voorkomt omdat de verkeerde Yamaha chip, de YM3438 in plaats van de YM2612 in de asic zat verwerkt.
Later bleek wel dat het oversturen met een hack was terug te brengen.

Eigenlijk zou je verwachten dat deze asic handhelds en consoles ook een eigen homebrew club zou hebben. Je hebt immers voor een tientje een compleet systeem, veel goedkoper dan een arduboy, en voordat je Raspberry met alles er op en eraan werkt ben je ook snel 70 euro verder. Maar afgezien dat de asic chip vaak ontoegankelijk is gemaakt door de hars blob zie je ook op de wat officiŽlere clones (waar je wel gewoon bij de chip kunt ) niemand nieuwe games maken ( op de meegeleverde games na dan. Misschien dat ooit een Chinees op het idee komt om een pico-8 virtual console handheld te maken zoals dat wel al bij de 50 dollar kostende pocket chip het geval is.

Bekende ASIC’s zijn
De officiŽle SEGA 315-6123 ASIC, die in de latere Genesis consoles werd gebruikt
En de clones:TecToy-580G en SM801-A1 en de minder complete TCT-6705 en TCT-6801,
.
Er zijn ook officiŽle ASIC’s van Atari consoles en ook een van de Comodore 64 inclusief de SID Chip die in joysticks zaten die je direct op de TV kan aansluiten en die zelfs weer tot echte computers zijn gemod omdat ze zo compleet zijn dat zelfs de cassette interface geÔntrigeerd zijn.

Er is zelfs sprake geweest van een AMIGA asic, maar die is er nooit gekomen.


TRES: EMULATIE


De Raspberry pi zero w met WiFi kost 10 euro, de versie zonder WiFi maar met dezelfde 1ghz arm11 van 5 euro is hier te koop in Nederland kost ie 6 euro! Zal wel met de grote vraag te maken hebben. Voor alle handheld kastjes moet je maar even zelf op zoek. De pi zero is zeker niet zo krachtig als de pi3 dus de dreamcast loopt hier niet op. De nes, snes, Genesis, psone, dosbox, c64 en amiga600 emulator wel.

Hoewel er nog steeds veel spotgoedkope Chinese handhelds uitkomen ( vanaf een eurootje of 7 tot 20) met steeds meer ingebouwde games die op de nes en Genesis ASIC’s draaien en waar vaak zelfs originele games voor worden gemaakt, al dan niet door bestaande nes games aan te passen heeft ondertussen de emulatie van consoles zijn intrede gedaan.

Dit komt door de komst van de all in one computer bordjes als de Raspberry pi waaronder de 5 euro kostende Pi zero waarop een 1ghz arm11 soc met 512 MB ram zit inclusief USB en HDMI uitgang die krachtig genoeg is om een ps1 emulator op te draaien. Maar ook de duurdere varianten met daarop een cortex A7 of een quadcore A53 of zelfs een atom soc hebben en snel genoeg zijn om Office taken in linux op te draaien. Naast de Raspberry pi, heb je ook de orange pi, die je zelfs al in retroconsole tegenkom, de banaan pi, en de 15 euro kostende quadcore pine64 en de steeds bekendere pocketCHIP. Een bordje op een scherm met toetsenbord waar je dus gewoon op kan typen en programmeren.


De pico-8 virtual console op de pocketCHIP. Ondertussen is er ook een Android variant met de naam TIC-80 die ook op de chip loopt. Pico-8 is er ook voor de pc en mac. Er is ook een 3D voxel variant namens voxatron. Je kunt op de site van de pico de games in de browser spelen

Het vreemde is alleen dat deze bordjes vooral gebruikt worden om emulatoeren op te draaien, van de nes, snes, c64, amiga, ps1, mame, dosbox en zelfs de dreamcast draaien er vloeiend op.



De pokitto is net als de nieuwe tinyarcade een console met een kleurenscherm en een 48 MHz cortex m0+ soc. Toch draait hier een raycasting remake van wolfenstein 3D op maar dan wel native. De echte wolfenstein vreet bij een Raspberry pi zero alle recources van de 1ghz arm11. Dat is dus het verschil:) De pokitto is als bouwpakket te krijgen op pokitto.com

Maar wat je op deze bordjes vrijwel niet tegen komt zijn native games. Vrijwel alles loopt in emulatie. Er zijn wel een aantal native ports zoals die van doom en duke 3D of de virtual consoles als pico-8 en Tic-80, maar echt nieuwe games, die dus de volle rekenkracht van zon pi benutten zie je nouwelijks.
Hoewel het natuurlijk fantastisch is dat zulke goedkope hardware zoveel retro emulators kunnen draaien zijn die programma’s behoorlijk inefficiŽnt. natie zouden ze het met een tiende, of zelfs met een honderdste van de rekenkracht van een Raspberry pi kunnen. De vraag is, gebeurt zoiets dan ook?

En jawel, dat is er wel degelijk.


QUADROS: ARDUINO



De tinyarcade, deze kun je zelf programeren en games toevoegen via microsd. Hier te koop. Hij is wel prijzig voor 60 dollar. Voor 40 dollar heb je de interne hardware dat er naast ligt. Je hebt in de us ondertussen ook al versies van 10 dollar maar die hebben maar 1 game zoals bv pacman)

En zijn namelijk steeds meer airduno clones op de markt
zoals de Tinyduino waarop een atmega328 zit, een 8 bits processor op 16 MHz met 32 kb flash en 2 kb ram een broodje ter grote van een euro dat samen met een schermpje en een card reader boardje in de eerste tinycade te vinden is.

Nou denk je misschien dat je met maar 2 kb ram weinig kunt, maar daar vergis je je in. De originele nes famicon had ook maar 2 kb ram. Dat is zelfs in resoluties van 128 x 96 pixels te weinig om een framebuffer te gebruiken maar door heel slim te programeren en per scanline te bufferen lukt het ze dus toch om weer games als pacman, of galaga te laten draaien maar dan ook nog een lcd scherm aan te sturen en de geluidjes te emuleren. Door middel van extern geheugen zoals een microsd adapter zijn er voor dat soort bordjes al flink wat native, en zelfs simpele 3D polygon games op deze hardware gemaakt.

Andere handhelds die de atmega328 clones gebruiken zijn de Gamebuino en de Arduboy.

Ondertussen is men wel aan het overstappen iets snelllere socs zoals de
atmel SAM D21 waar een 48 MHz cortex A0+ in zit met 256 kb flash en 32 KB ram
Waardoor er wat meer speelruimte is zodat er oa een remake van wolfenstein 3D op loopt maar ook flink wat Homebrew.

Deze hardware zit oa in de Tinyscreen+ een all in ine scherm met de processor en cardreader die ook als Tiny arcade pakket te krijgen is.
Ook vind je m in de Pokitto
En in de opvolger van de Gamebuino, de Gamebuino Meta, die nu op
kickstarter loopt.

Dan heb je ook nog de snellere STM32 Discovery boards, die de nog snellere en betere cortex A3 of A4 aan boord hebben. Op de A3 versie lopen al een nes en een zx spectrum emulator. Er is zelfs al een Demo op de A4 versie gemaakt ( een echte uit de democsene bedoel ik)


SIEMPRE: SMARTWATCH.

Ook de smartwatch makers zitten niet stil.
De hardware van de androidwear smartwatches zijn zo snel dat er al games als half life en GTA3 op loopt. Niet zo gek eigenlijk want het is de zelfde processorkracht die je een jaar of 4 geleden in een normale smartphone tegenkwam waar GTA ook op draaide.

Maar dit soort smartwatches kosten een paar honderd euro’s. Kan dat niet goedkoper?
Zeker wel.

Meet de rebranded smartwatches uit China met als bekendste de DZ09 van een tientje




een type smartwatch met een scherm van 240x240, een 0.3 Mp camera, microfoon, luidspreker en een MEDIATEK MT6260 32 bit ARM7EJ-S soc op 364 MHz. Afgezien dat je er de tijd op kan lezen, geeft hij ook notificaties door, en met sommige duurdere varianten kun je zelfs Skypen. Door middel van een code *#00000000# kun je er een Appstore op krijgen om bv plants vs zombies op te spelen. En oh ja, je kan er ook nog mee bellen. En dan bedoel ik ook echt bellen, want er kan naast een geheugenkaart ook nog een simkaart in.
3 jaar gelden koste dat ding nog 30 euro maar omdat daar de ontwikkeling ook niet stil staat en je dus al androidware smartwatches van rond de 40 euro hebt kost die DZ09 nog maar gemiddeld een tientje, inclusief shipping. Ik heb er zelfs al eentje voor 5 euro zien staan. Maar je hebt ze ook van 15 euro.
Meestal zit er dan een iets betere chip in zoals te mt6261 maar echt veel maakt het niet uit.
Andere bekende modellen zijn de GT08 Ook 240x240 en camera, maar ander design en de U8 (zonder camera en een resolutie van 128x128) maar voor de rest de zelfde mediatek.

Ondertussen heb je iets duurdere, maar wel met een lager geklokte 260 MHz MT2502 die 4 x zo zuinig is als de MT6260 waardoor die nieuwere smartwatches tot wel 5 dagen op 1 acculading kunnen.

Die Mediatek smartwatchbirdjes zijn ook nog eens spotgoedkoop en kosten rond de 3 euro. Je zou dus denken dat er ook homebrew games op deze bordjes wordt gemaakt. Een mediatek met een 260 MHz arm7 en 8mb ram kan flink wat meer dan een veel duurdere cortex m0 op 48 MHz.

Maar helaas gaat die koek niet op. Deze mediatek chips zitten namelijk potdicht en hoewel er een project loopt om die chip na te bouwen is er nog niemand echt in geslaagd deze chips met zelfgemaakte code te flashen.

Net als bij veel ASIC’s waar een epoxy blob op zit zijn ook deze mediatek bordjes deel van het zogenaamde Gonkai, de grijze markt van Chinese hardware waar niemand buiten die markt info over heeft, laten we zeggen het Chinese bedrijfsgeheim dat alleen in het ons kent ons wereldje bekend is.
De meeste van die socs beginnen ook met MTK zoals de MTK6261D1 die ook vaak als soc in die DZ09 smartwatch zit maar die nergens als zodanig op internet te achterhalen valt. Ondanks dat die opdruk op de chip zelfs staat, bestaat deze chip officieel niet.

Daarmee blijft het voor ons dus beperkt tot de atmel Sam d21 en verwante chips waarvan de bordjes zo tussen de 14 en 50 euro liggen.


Dan hebben we nog de makerbuino, een fork van de vrijwel indentieke Gamebuino die wat Spartaanse is wat knoppen betreft maar wel met hetzelfde Nokia 5110 dot matrix zwart wit schermpje en de atmega328. Ook als bouwpakket te krijgen De originele Gamebuino Classic is op het moment niet meer te koop, maar het vervolg met kleuren scherm en cortex m0+ loopt nu op kickstarter

Maar goed, de tijd staat niet stil dus wie weet wat er nog allemaal uit gaat komen.

Volgende: Waar blijft de 8 bit Raspberry pi? 05-01 Waar blijft de 8 bit Raspberry pi?
Volgende: Your Personal Teletubby - De Asus Zenbo 05-'16 Your Personal Teletubby - De Asus Zenbo

Reacties


Door Tweakers user Luuk1983, woensdag 13 december 2017 14:33

Als ik je een tip mag geven: zorg ervoor dat je opmaak wat lekkerder leest. Maak de paragrafen wat duidelijker en de titels wat groter en dikgedrukt en voeg, indien mogelijk, een paar afbeeldingen toe. Het enige wat ik nu zie als ik je blog open is ťťn grote lap tekst waarbij ik al geen zin heb om te lezen. En dat is natuurlijk jammer!

Door Tweakers user verleemen, woensdag 13 december 2017 16:05

Luuk1983 schreef op woensdag 13 december 2017 @ 14:33:
Als ik je een tip mag geven: zorg ervoor dat je opmaak wat lekkerder leest. Maak de paragrafen wat duidelijker en de titels wat groter en dikgedrukt en voeg, indien mogelijk, een paar afbeeldingen toe. Het enige wat ik nu zie als ik je blog open is ťťn grote lap tekst waarbij ik al geen zin heb om te lezen. En dat is natuurlijk jammer!
Je was me te vroeg af. Ik upload dit van een iPad en dan duurt het toevoegen van beeldmateriaal wat langer:)

Door Tweakers user KopjeThee, donderdag 14 december 2017 07:37

Leuk onderwerp! Met plezier even doorgelezen.
Tip: Doe even een spellingscheck.

Door Tweakers user 150104, donderdag 14 december 2017 09:10

Dankzij dit artikel heb ik wat spullen op aliexpress besteld om een eigen arduboy te bouwen. :+

Door Tweakers user verleemen, donderdag 14 december 2017 11:50

DjentPirate schreef op donderdag 14 december 2017 @ 09:10:
Dankzij dit artikel heb ik wat spullen op aliexpress besteld om een eigen arduboy te bouwen. :+
O? Volgens my was nou juist de arduboy de enig die niet als bouwpakket te krijgen was. Of bedoel je dat je ongeveer zoiets wil bouwen? Ik vind op zich de makerbuino t leukst, juist vanwege dat Nokia lcd schermpje. Iets zegt me dat dat ding gruwelijk lang op een batterij moet werken. Al die andere handhelds hebben OLED’s. Nou Ja, eigenlijk vind ik ze allemaal even interresant. Er zijn ook mensen die gewoon een mini pctje inclusief OS en verschillende apps met een arduino hebben gemaakt er is zelfstandig een pc variant van de nes, misschien voor een volgend artikel.

Wat heb je precies besteld?

[Reactie gewijzigd op donderdag 14 december 2017 12:06]


Door Tweakers user verleemen, donderdag 14 december 2017 12:02

KopjeThee schreef op donderdag 14 december 2017 @ 07:37:
Leuk onderwerp! Met plezier even doorgelezen.
Tip: Doe even een spellingscheck.
Het resultaat van 2 maanden het internet uitspitten naar info over dat soort hardware. Sommige dingen waren heel moeilijk te vinden omdat veel op geruchten is gebaseerd en je dus wel even bezig bent om dat te verifiŽren. Maar uiteindelijk had ik zoveel notities gemaakt dat het wel een artikel moest worden.

De spellingcheck komt nog:)

Door Tweakers user 150104, donderdag 14 december 2017 15:54

Alles op de batterijen na wat in de volgende OP staat: https://community.arduboy...boy-compatible-system/236.

In het dagelijks leven ben ik webdeveloper en heb daarnaast redelijk wat elektro ervaring op het gebied van diy gitaar effect pedalen. Ik hoop hiermee wat nieuwe dingen te leren, zoals het tekenen van mijn eigen pcb en het schrijven van een kleine game in c++. :9

Door Tweakers user verleemen, donderdag 14 december 2017 16:44

Ahaa, ja ik ontdekte al die arduino consoles omdat eerst op zoek was naar homebrew synthesizers en tot mijn verbazing zijn er ook mensen die dat met een enkele arduino maken. Nou ja, al die games hebben geluid en muziek wat ik echt verbaaaaazingwekkend vind.
Vooral als je weet dat zich dat allemaal in 2kb ram afspeeld. Ik las dat alleen een framebuffer 8 kb in beslag neemt, dan kom je dus al 6 kb te kort. Ze lossen dat op door alle beeldlijnen in segmenten te delen een dat per 3 kloktikken af te wisselen met 2 kloktikken voor t geluid en op die manier halen ze dan toch nog 20 fps.

Ik heb eigenlijk nooit geprogrammeerd maar zo langzamerhand, door het lezen van al die uitleg begin ik t wel te snappen.
Hier heb je dr eentje. https://youtu.be/NTob27lOpcU

Reageren is niet meer mogelijk