Как Сделать Игровой Автомат: Ретро-Аркада Своими Руками Обзор И Разбор

Материалы по теме:

• Как Работают Автоматы
• История Автоматов

DIY Gaming Arcade (Habr)

Home Arcade for the Rest of Us (Habr)

DIY Console Gaming (Habr)

... и ещё!

Так что в первую очередь пройду легкую часть и покажу свой дизайн!

Дизайн

Сначала необходимо спроектировать указанное механизм. Когда я начинал, у меня было в голове всего две принципы: я буду применять Raspberry Pi в качестве основного компонента игровой автоматы и специализированные аркадные клавиши, но я тоже хотел иметь возможность подключать геймпады, мышь и клавиатуру.

У автоматы должен быть дисплей. Для ретро-развлечений желательно соотношение сторон 4:3, но у меня его нет и мне не хотелось возиться с поиском. Ноутбук-дисплей сгодится как достойная замена. У меня есть восьмилетний ноутбук (Fujitsu Siemens Amilo 3438G) с 17-дюймовым дисплеем. У него сломан VGA-порт, ОЗУ исчезла (я не знаю, где), и HDD снят. Для творческого подхода можно также включить динамическую подсветку экрана в рамках проекта, чтобы визуально увеличить размер дисплея.

Теперь могу набросать макет, и на данный раз сделаю данное в SketchUp.

Для людей, не увлекающихся 3D-графикой, создание макета машины в SketchUp может занять вечер. Точность инструмента несколько низкая, но возможно примерно с точностью около 1–2 сантиметров определить, как будет выглядеть ваша машина. Можно применить текстуры и начать процесс восхищения.

Для данного проекта я в первую очередь буду использовать имеющиеся сосновые доски, хотя у меня есть вариант использовать MDF, древесноволокнистую плита, или фанеру. Планирую разделить проект на две части: верхняя часть будет «bartop» автоматы, нижняя — столик. Определил индивидуальную высоту стола 90 см, что устанавливает высоту переключателей стола на 105 см. Важно определить высоту стола в этом обстоятельстве, поскольку она зависит от роста пользователя машины, как будет зависеть дисплей и панель управления. Высота щитка с кнопками зачастую варьируется от 90 до 115 см. Цель — разместить монитор как возможно ближе к игроку, чтобы погружение в забаву было максимальным. В ситуации bartop указанное не так, и монитор будет установлен под углом 30 градусов, а щиток кнопок — под углом 15 градусов и с зазором в 5 см для подсветки LED и определения машины.

Заказывайте доски, уголки 30 x 30, шарниры вида пианино (250 мм), комплект винтов (саморезы 3,5 x 16 мм), дверной замок, сетку, акриловое стекло и краску. Примерная потребность — 8 м распиленного панельного заготовки и один набор винтов. Панели будут черными, края и фаски фуксия. Я буду задействовать краску для внутреннего зазора вместо ПВХ-кабеля, поскольку не нашёл нужного цвета. Черная краска покроет внутренние стороны пластин из-за видимого зазора подсветки. Открытые внутренние стороны панелей кроме того требуется покрасить черной краской для согласованности и чтобы не конфликтовать с дизайном.

Убедитесь, что шаблоны точны для резки боковых панелей и пластины переключателей. Я использовал модифицированную версию шаблонов Starcade (некоторые отверстия под переключатели и хот-клавиши включены, некоторые удалены). Исходная вариация тоже содержит очень хорошую DIY-инструкцию с пошаговыми инструкциями.

Плотницкое дело

Режьте щитка и сверлите отверстия под клавиши, джойстики и колонки, задействуя фостнеровское сверло или циркулярную пилу. Отверстия под клавиши — 24 мм, отверстия под джойстики — 14 мм, отверстия под динамики варьируются в зависимости от размера динамиков, но мои — 30 мм.

Крайки необходимо отшлифовать и скруглить.

Отверстия нужно заполнить (черной краской) и края покрасить (лак-фуксия).

После того как плотницкие функционирования и покраска завершены, вы можете по своему усмотрению обработать лакированные панели и края яхтенным лаком. Это те края, которые не будут обклеиваться фольгой. Это необязательный шаг для повышения долговечности и износостойкости пластин.

Электрика и электроника

Сначала я думал собрать машину «из мусора» — задействуя всё, что было у меня от старой матрицы (вплоть до от старого Raspberry Pi v1.0), что служил ретро-игровым центром последние семь лет (хотя у меня есть множество сломанных консолей) и готов был задействовать старый хлам. Но я понял, что данное превысит обычный бюджет, и сборка автоматы должна быть выполнена правильно. Мне также требуется было купить свежий Raspberry Pi, чтобы снизить искушение сэкономить деньги. Основываясь на прошлом опыте с Raspberry Pi v1.0, нельзя с уверенностью считать, что Raspberry Pi v1.0 будет надёжной рабочей лошадкой для игровой машины. Чтобы проиллюстрировать данное, он либо не действует вовсе, либо азарта MAME (аркада) вместе с значительным объёмом игр N64 и PS1 сильно лагают и становятся непригодными для развлечения. Проблема тоже возникла бы с динамическим подсветлением с Hyperion, поскольку устаревшая RetroPie в комбинации с устарелими библиотеками, репозиториями и подобным создавали бы проблемы. Поэтому мы покупаем Raspberry Pi 4 с 4 ГБ, вместе с теплоотводами (а возможно и вентиляторами), карточку microSD на 64 ГБ, адаптер питания USB-C (3–4 А) и кабель microHDMI→HDMI, а тоже матрицу.

Теперь нам нужно тщательно разобрать ноутбук.

Также требуется демонтировать матрицу, чтобы узнать её точную модель.

Мы неизменно заказываем LVDS-драйвер матрицы для ноутбука на AliExpress. Так как существует немало вариантов драйверов и у большинства различаются конфигурации входа и выхода, мы постоянно проверяем описание, чтобы увидеть, сгодится ли LVDS-драйвер к матрице, и также просим продавца подтвердить. Для нашей автоматизации нам нужен вход HDMI и выход LVDS на матрицу, выход освещения на матрицу и выход в внутренний усилитель с парой подключённых динамиков. Эта плата образца содержит 4-пиновый разъём с выходом на 2 динамика по 8 Ом, 1 В. Она рассчитана на питание от источника 12 В, 4 А. Мы закажем её автономно, если она не идёт в комплекте с платой.

Выбор клавиш достаточно велик, чтобы удовлетворить вкус любого дизайна. У меня в том числе есть несколько.

Мы кроме того закажем 2 м адресной светодиодной ленты в формате SK9822 или APA012 с источником питания 2–6 А и закажем уголковые крепления.

Мы заказали светодиодную ленту SMD 3528 12 В длиной 1 м или более (в ней 60 светодиодов на метр и потребляет 4,8 Вт на метр) вместе с трансформатором на 15 Вт.

Ниже приведён список мелочей, которые требуется заказать

• 1 шт. тройной электрический сетевой штепсель

• 1 шт. цепной переключатель длиной 5 м (например, PVE 3x1.5)

• 1 шт. силовой разъём

• 1 м аудиокабеля (в том числе, 2x1)

• 1 шт. выключатель (уже имеется)

• 2 шт. динамика по 1 Вт 8 Ом

• 1 шт. разъём для питания/аудио (вида JST-ZH1.5)

• 2 шт. быстросъёмных коннектора TP-001B и выше

• 1 шт. корпус с вентилятором 12 В 120×120 мм

• Пайка, флюс и т. п. (при необходимости)

Наконец, наша автоматизация будет работать от mains. Мы сможем «активировать» её выключателем на передней пластины. Главный выключатель питает стандартную розетку на 220 В. Все остальные адаптеры будут включаться в неё. Адаптер 12 В (15 Вт) питается через другой проводник (к контактам). Светодиодная лента и вентилятор будут подключены к указанному адаптеру.

Сначала мы подаем питание на LVDS-драйверную плату и подключаем её к матрице через LVDS и питания подсвечивания. HDMI соединяется к видеоприёмнику Raspberry Pi. В такой конфигурации матрица должна включиться и показать изображение. Как лишь она запустится, используйте пульт дистанционного управления для тонкой настройки цвета и яркости. Далее переходим к CN20 на плате. Подключаем его к JTS, а после этого аудиокабелем к соответствующим динамикам. Маршрут на моей плате таков: [+LEFT, GROUND, GROUND, +RIGHT]

Теперь переходим к динамическому подсвечиванию. Светодиодные ленты подсвечивания (SK9822) необходимо разрезать на 4 участка, после этого соединить, чтобы получился квадрат с угловыми разъёмами. Угловые соединители подключаются к 5V и GND, а также к пинам GPIO 19 и 23 на Raspberry Pi, чтобы предотвратить мерцание. Светодиод освещения должен быть приклеен к матрице. Лента должна быть весьма прочной, чтобы не отклеиться. У меня кроме того есть несколько кусочков ткани на плате, чтобы матрица прижалась к плате и не повредила её.

ПРОГРАММНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

Настройка RetroPie для задействования с Raspberry Pi стала довольно несложный. Нужно лишь загрузить системное изображение на microSD-карту, соединить контроллеры и включить питание. К сожалению, версия, которую мы используем, требует более продвинутой настройки.

Первым шагом является загрузка образа RetroPie для Raspberry Pi четвёртого поколения. Затем используйте BalenaEtcher или Win32 Disk Imager для записи образа на microSD-карту. Затем включите Raspberry Pi и задайте статический IP для облегчения переноса ROM.

Чтобы настроить статический IP, введите следующую команду

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

Когда находитесь в конфигурационном файле, внесите перечисленные преобразования для статического IP:

interface wlan0 (или eth0, если вы используете Ethernet)

static ip_address=192.168.0.66/24

static routers=192.168.0.1

static domain_name_servers=192.168.0.1 8.8.8.8

Чтобы включить SSH и SPI, введите следующую команду

sudo raspi-config

Здесь перейдите в Разрешения интерфейсов, включите их, сохраните и выйдите для перезагрузки Raspberry Pi.

ДИНАМИЧЕСКОЕ ПОДСВЕЧИВАНИЕ

После завершения указанного вы можете установить Hyperion для управления подсветкой либо с помощью оригинального Hyperion, либо Hyperion NG.

Чтобы смонтировать старую версию, загрузите installer-скрипт

```bash

wget https://github.com/hyperion-project/hyperion/blob/master/bin/install_hyperion.sh

```

Этот скрипт должен функционировать на Raspberry Pi 3, но не поддерживает Raspberry Pi 4, потому вам нужно переработать скрипт. Найдите следующую строку в скрипте и обновите её:

```bash

CPU_RPI=`grep -m1 -c 'BCM2708\|BCM2709\|BCM2710\|BCM2835' /proc/cpuinfo` # add BCM2711

```

Затем найдите и обновите

```bash

RPI_3=`grep -m1 -c BCM2710 /proc/cpuinfo`

```

На

```bash

RPI_4=`grep -m1 -c BCM2711` # add this line

```

Далее найдите следующую строку

```bash

elif [ $CPU_RPI -eq 1 ] && [ $RPI_3 -eq 1 ]; then

```

Становится

```bash

elif [ $CPU_RPI -eq 1 ] && [ $RPI_3 -eq 1 ] && [ $RPI_4 -eq 1 ]; then

```

Чтобы скрипт стал исполняемым, используйте команду

```bash

sudo chmod +x install_hyperion.sh

```

Затем запустите скрипт

Новый Hyperion NG гораздо удобнее для ваших нужд, но есть компромисс. Вам придётся собрать его самостоятельно. Следуйте приведённым ниже инструкциям:

# установка зависимостей

sudo apt-get update

sudo apt-get install git cmake build-essential qtbase5-dev libqt5serialport5-dev libqt5sql5-sqlite libqt5x11extras5-dev libusb-1.0-0-dev python3-dev libcec-dev libxcb-image0-dev libxcb-util0-dev libxcb-shm0-dev libxcb-render0-dev libxcb-randr0-dev libxrandr-dev libxrender-dev libavahi-core-dev libavahi-compat-libdnssd-dev libjpeg-dev libturbojpeg0-dev libssl-dev zlib1

# на всякий обстоятельство, куда могли закончиться Hyperion

which hyperiond

# далее вам понадобится полный путь к нему

Чтобы зарегистрировать Hyperion NG как службу, вам придётся отредактировать или создать файл службы, hyperion.service. В файле включите следующее:

[Unit]

Description=Hyperion Systemd service

[Service]

Type=simple

User=root

Group=root

UMask=007

ExecStart=/usr/local/bin/hyperiond /etc/hyperion/hyperion.config.json

ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID

Restart=on-failure

TimeoutStopSec=10

[Install]

WantedBy=multi-user.target

Затем просто (пере)загрузите службу

# убедитесь, что hyperion не запущен

systemctl status hyperion.service

Остановите и отключите службу, если hyperion запущен

sudo systemctl stop hyperion.service

sudo systemctl disable hyperion.service

# добавьте hyperion как службу, чтобы она запускалась при загрузке

sudo cp hyperion.service /etc/systemd/system/hyperion.service

sudo systemctl start hyperion.service

На этом Hyperion NG будет действовать. Доступ к веб-интерфейсу можно заработать по адресу:

http://192.168.0.66:8090

В веб-интерфейсе перейдите в Configuration -> LED Hardware -> LED Controller и укажите:

Controller type == apa102

RGB byte order == BGR

Затем сохраните и перейдите в Configuration -> LED Hardware -> LED Layout, чтобы настроить конфигурацию светодиодов. Они будут расположены инверсно к зрителю, так как находятся за матрицей.

Сохраните порядок светодиодов и укажите положение первого светодиода.

Убедитесь, что в Configuration -> Capturing Hardware -> Platform Capture тип = DispmanX. Кроме того, установите предпочтительные настройки в Image Processing.

В Configuration -> Effects -> Boot Effect/Color допустимо выбрать цветовой эффект для загрузки. Можно вплоть до задать эффект загрузки для EmulationStation и сделать срок загрузки более интересным, заполнив срок загрузки (какое можно задать продолжительностью 20 000–40 000 миллисекунд) увлекательным эффектом, пока не появится меню.

Вот и всё, перейдите в Configuration -> General и сохраните. Было бы полезно экспортировать конфигурацию в безопасное место. Наши последние изменения должны быть отражены в /etc/hyperion/hyperion.config.json. Если по каким‑то причинам новшества в конфигурации не отражаются, перезагрузите Pi после копирования экспортированной конфигурации.

Используйте эту команду

sudo shutdown -r now

Функция отображения действует лишь с подключенным монитором, в связи с этим учтите: если вы попытаетесь посмотреть журнал Hyperion и HDMI не подключен к Pi, вы увидите ошибки DispmanX. Если вы повторно подключите HDMI и захват, отображение начнет работать, и индикаторы будут захватывать и отображать контент.

Настройки RetroPie

Что касается настроек оболочки, они в большинстве обстоятельств зависят от вас. Есть множество статей по этой теме, и я приведу лишь пару «улучшений».

Во-начальных, добавим шанс воспроизводить музыку. Вам нужно смонтировать mpg123:

sudo apt-get install mpg123

Теперь сделаем так, чтобы музыка воспроизводилась при загрузке. Сделайте следующее:

sudo nano /opt/retropie/configs/all/autostart.sh

И добавьте в конец

while pgrep omxplayer >/dev/null; do sleep 1; done

(sleep 10; mpg123 -Z /home/pi/bgm/*.mp3 >/dev/null 2>&1) &

Команды запуска при старте и завершении должны иметь два созданных файла:

sudo nano /opt/retropie/configs/all/runcommand-onstart.sh

И добавьте

pkill -STOP mpg123

Затем команда на завершение также должна иметь созданный файл:

sudo nano /opt/retropie/configs/all/runcommand-onend.sh

И добавьте

pkill -CONT mpg123

Теперь сделайте файлы исполняемыми

sudo chmod a+x /opt/retropie/configs/all/runcommand-onstart.sh

sudo chmod a+x /opt/retropie/configs/all/runcommand-onend.sh

Теперь отредактируйте .bashrc

sudo nano /home/pi/.bashrc

И перед строкой, что говорит # RETROPIE PROFILE END, добавьте:

[[ $(tty) == "/dev/tty1" ]] && pkill mpg123

Также создайте каталог

mkdir /home/pi/bgm

Теперь можете добавлять музыкальные файлы для фона.

Теперь добавим загрузочное окно, какое воспроизводится во время загрузки консоли. Просто скопируйте

Далее используйте scp/Winscp и т. д. для копирования ROM-развлечений в консоль (для Raspberry Pi/Linux-Unix/).

Чтобы ввести аркадные развлечения в RetroPie, скопируйте BIOS в тот же каталог, что и ROM. BIOS-файлы находятся на Emu-land. Аркадные азарта сложнее добавлять, потому что требуется несколько вариантов эмулятора MAME и разных BIOS. Кроме того, отдельные аркадные игры требуют другие версии эмуляторов. Чтобы разместить больше пакетов, перейдите в RetroPie Setup -> Manage Packages -> Manage optional packages (или Manage experimental packages).

Чтобы ваши азарта отображались корректно во frontend, вам понадобится запустить скрейпер забав. Пример скрейпера — Skyscraper. Чтобы смонтировать Skyscraper, перейдите в RetroPie Config -> Manage Packages -> Manage optional packages, выберите Skyscraper, потом Install from the pre-compiled binary. Затем, в терминале (или консоли), выполните следующую команду.

```bash

sudo ./RetroPie-Setup/retropie_setup.sh

```

Снова перейдите в Configuration / Tools и выберите Skyscraper. Затем выберите опцию GATHER и cache resources. Эта опция соберёт ресурсы для всех развлечений и может занять некоторое время.

Будет приятно иметьVIDEOS as screensavers тоже. Чтобы реализовать указанную опцию для нескольких развлечений, просто укажите путь к видео в параметре video. Если у пользователя включен параметр Random-video в интерфейсе Start Menu Options UI Screensaver Settings, аркада будет воспроизводить произвольные видео из списка, указанного в параметре video. Конечно, можно иметь отдельное видео для всякой развлечения, применяя video scraper, но подумайте о затратах памяти. Поэтому скопируйте одно или несколько видео-дисплеи (в формате mp4) в, в том числе, /home/pi/RetroPie/screensavers/ и настройте параметры для любой консоли (в том числе, ZX Spectrum).

Инструкции говорят

</game>

</gameList>

Соединяя всё воедино, мы будем использовать наклейки, чтобы придать внешнему виду нашего кастомного корпуса. С помощью графического редактора можно подготовить графику для печати. Мы можем задать размер печати и профиль CMYK. Размер печати допустимо установить с плотностью пикселей 250–300 PPI, но мои исходные изображения имели плотность всего 95 PPI, что печать могла бы сделать немного размытой. К счастью, печать получилась аккуратной, и размытость незаметна.

Мы заказываем наклейки, напечатанные на самоклеящейся глянцевой бумаге, которая идет с требуемой ламинацией. Ламинация полезна на поверхностях, которые соприкасаются с игроками, что по крайней мере предлагает пластину кнопок. По возможности также ламинируем нижний слой щитка клавиш. Панель кнопок временами обладает акриловую крышку, но я считаю указанное чрезмерным для бытового задействования. Что касается вывески, допустимо применять пленку, которая либо светопропускаема, либо полупрозрачна. К сожалению, у преобладающей части типографий, с которыми я работаю, не получается разумной цены на мелкие заказы (около 20 x 50 см), в связи с этим пленка не вариант. Исходя из того, что я видел на практике, двухметровая светодиодная лента, размещенная за акриловой пластиной, достаточно освещает, чтобы пропустить свет в том числе через обычную пленку, приложенную к акрилу.

Какова польза использования полупрозрачной пленки?

Когда пленка приходит, наносим её на поверхность и используем ткань, чтобы выдавить воздух. Любая пленка, оставшаяся по краям, срезается ножом.

Мы кроме того устанавливаем переключатели на панель управления. Гайки откручиваются с кнопок и снова размещаются в щиток управления. Каждая клавиша и её освещение соединяются четырьмя проводами. Два провода — положительный и отрицательный. Джойстики прикручиваются самонарезающимися винтами. Идеи и переключатели вставляются в энкодеры с 4-контактными разъемами K1–K12. Конфигурацию кнопок не трудность, так как она выполняется автоматически при запуске EmulationStation. Единственное различие между игроками: у первого участника есть горячая клавиша, у второго — нет (и она не нужна).

Увидев энкодеры, вы заметите, что предусмотрено подключение ещё четырех кнопок, четырех тумблеров для турбо, авто, режим и очистка, и четырех 2-контактных разъёмов для 2-контактного джойстика, а тоже предусмотрено питание и прокладка проводов. В комплекте нет проводов и тумблеров, и потому что выход Raspberry Pi — мини-USB, мы подсоединяем провода двух энкодеров к USB-портам Raspberry Pi.

Теперь по корпусу. Это самая простая часть, так как требуется всего лишь просверлить некоторые отверстия и соединить углы винтами, а потом собрать корпус.

Матрица сидит вплотную к передней пластины.

Задняя пластину содержит вентиляцию с направляющим шарниром и замком. Я добавил кулер 120 мм. Он шумит как старый мотоцикл, но быстро становится едва заметным. Кажется, он хорошо подходит к корпусу. Эта вентиляция обеспечивает доступ к сборке и обслуживанию внутренних электронных деталей. Все детали и провода зафиксированы зажимами, большинство из что видны через щели. Это комбинация с винтажной эстетикой хорошо сгодится к теме «киберпанк».

Мы режем акриловое стекло и щиток и размещаем её. Её можно закреплять навсегда винтами или клеем, но чтобы избежать беспорядка, я размещаю её на месте с нижней пластиной этикетки.

Мы помещаем стекло дисплея впереди на последнем этапе. Оно закрывает нижнюю этикетку, на каковой приклеены динамики, и скрываем динамики сеткой. Теперь можно включить устройство, и если переключатели не были настроены, можно включить их для воспроизведения.

Все ссылки в статье не являются спонсируемыми или оплачиваемыми, хотя мне бы хотелось, чтобы они были, и предназначены для того, чтобы показать части, каковые я использовал для сборки аркадного аппарата (или эквиваленты). Я не поддерживаю ни одного поставщика на Habr.

За исключением инструментов, компонентов, расходных сырья, труда и логистики, рассчитанная стоимость развлекательного аппарата составила около 24 000 рублей. Эта стоимость сопоставима либо с современной консолью видеоигр, либо с готовым аркадным аппаратом с PandoraBox, какое возможно найти на AliExpress. Однако этот опыт бесценен по удовольствие от проектирования и сборки чего-то уникального.