单片机开发---ESP32S3移植NES模拟器（二）

书接上文

《单片机开发—ESP32-S3模块上手》
《单片机开发—ESP32S3移植lvgl+触摸屏》
《单片机开发—ESP32S3移植NES模拟器（一）》

暖场视频，小时候称这个为—超级曲线射门！！！！！！！！！！

ESP32上天使之翼游戏

继续优化

看门狗

源码中有两处看门狗的喂狗操作，前期都被注释掉了。

因为开始经常出现看门狗报警的重启。然后我将看门狗都关闭之后就不再重启了

问题如果不再出现，那它还是问题吗

分区表

前面如果需要使用分区存储rom数据的时候，需要使用定制的分区表
在(Top) → Partition Table → Partition Table 配置下，选择第四项

根目录下放置文件，内容如下

如果直接用内存，就不需要修改这些。
如果有多个应用的话，可以在这里选择配置，从不同位置启动程序。

I2S声音输出

有了声音，才能更好的玩游戏

所以又斥资购买的外置模块，接线图如下

I2S有3个主要信号，各种叫法，反正就这个意思

各种昵称	说明
SCLK 、BCLK	串行时钟SCLK，也叫位时钟（BCLK），即对应数字音频的每一位数据，SCLK都有1个脉冲。SCLK的频率=2×采样频率×采样位数。
LRCK、LRC、WS	帧时钟LRCK，(也称WS)，用于切换左右声道的数据。LRCK为“1”表示正在传输的是右声道的数据，为“0”则表示正在传输的是左声道的数据。LRCK的频率等于采样频率。
SDATA、DIN	串行数据SDATA，就是用二进制补码表示的音频数据。

增加了声音的驱动，将原来写在一起的部分分离开，方便以后移植。

#include <stdio.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "driver/i2s.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_system.h"
#include "esp_log.h"
#include <math.h>
#include "drv_pin.h"
#include "drv_sound.h"#if CONFIG_SOUND_ENABLEDvoid sound_init(void)
{i2s_config_t i2s_config = {.mode = I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_TX ,.sample_rate = AUDIO_SAMPLERATE,.bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT,.channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_RIGHT_LEFT,.communication_format = I2S_COMM_FORMAT_I2S_MSB,.dma_buf_count = 8,.dma_buf_len = 64,.use_apll = false,.intr_alloc_flags = ESP_INTR_FLAG_INTRDISABLED   //Interrupt level 1};i2s_pin_config_t pin_config = {.mck_io_num = I2S_PIN_NO_CHANGE,.bck_io_num = I2S_BCK_IO,.ws_io_num = I2S_WS_IO,.data_out_num = I2S_DO_IO,.data_in_num = I2S_DI_IO    //Not used};i2s_driver_install(I2S_NUM, &i2s_config, 0, NULL);i2s_set_pin(I2S_NUM, &pin_config);
}void sound_send(const void *src, size_t size, size_t *bytes_written, TickType_t ticks_to_wait)
{i2s_write(I2S_NUM, src, size, bytes_written, ticks_to_wait);
}
void sound_stop(void)
{i2s_stop(I2S_NUM);
}
void sound_clear(void)
{i2s_zero_dma_buffer(I2S_NUM);
}
#endif

用这些函数代替之前的操作。
不过为什么波特率配置为这个44.1k的一半，还不太清楚，后续可以研究一下。

按照这样配置的时候，会有很大的杂音。需要修改一下声道。

 .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_RIGHT,

这里也要注意，模块电压是5V，等我回去试试电压5V是不是更好一些。

手柄适配

声音有了，还是需要用手柄玩，更贴心。

常用的九孔插头，里面有5根线有用。

七孔插头

还有一种

引脚	含义
VCC	5V供电
GND	地线
LATCH	锁存信号，由主机发送
CLOCK	时钟信号，有些文档会叫PULSE，由主机发送
DATA	串行数据线低电平有效。

时序图

先普及个基础知识。日版美版FC主机均为NTSC制式，画面为60Hz。欧版以及中国的仿制机为PAL-D制式，50Hz。港版正规机以及某些地区是PAL-60制式，60Hz。下面的说明都是基于60Hz来解释，50Hz和60Hz时间参数有点差异。

当游戏机启动后，游戏机会每16.67ms（60Hz,1/60秒）读取一次手柄的状态。这个过程通过两个步骤来实现。

首先主机发送一个LATCH锁存信号脉冲，这个脉冲的宽度为12us。告诉手柄开始检查按键状态。

在LATCH的脉冲发送后间隔6us，CLOCK（PULSE）线开始发送周期为12us，占空比50%的脉冲信号，一共发8次。每次的脉冲的上升沿对DATA线采样，检查DATA线是否在该位置被拉低。按键被检查的顺序是固定的（游戏机设计时候设计人员固定的），按键顺序为A,B,SEL,START,上下左右。上图DATA线上标注的就是每个按键时序所在位置。如果按键被按下，那么对于位置的DATA是低电平。

这里找到了一个原理图，感觉可以自己做一个了。

引脚初始化，一定要注意上拉和下拉的使用

读取代码如下，时间可以严格按照时序图中的要求来定义，记住在上升沿的时候，读取data值。

    int b2b1 = 65535;gpio_set_level(INPUT_HW_JS1_LATCH_PIN, 1);ets_delay_us(12);gpio_set_level(INPUT_HW_JS1_LATCH_PIN, 0);for(int i = 0; i < 8; i++){ets_delay_us(6);if(gpio_get_level(INPUT_HW_JS1_DATA_PIN) == 0){b2b1 -= sfc_ps_button_info[i];//printf("%s ",sfc_ps_button_va[i]);}gpio_set_level(INPUT_HW_JS1_CLOCK_PIN, 1);ets_delay_us(6);gpio_set_level(INPUT_HW_JS1_CLOCK_PIN, 0);}

一定要注意，这种手柄的电压，至少要达到4.8V，否则可能出现如下问题
1.延迟必须增大才能读取按键
2.在读取按键的时候，一次如果按下超过两个按键，就会识别为全部按下。

这也是我灵光一现，才破解了这个问题。

双手柄支持

这里需要重新增加一个手柄

void osd_getinput2(void)
{// Note: These are in the order of PSX controller bitmasks (see psxcontroller.c)const int ev[16] = {event_joypad2_select, 0, 0, event_joypad2_start, event_joypad2_up, event_joypad2_right, event_joypad2_down, event_joypad2_left,0, 0, 0, 0, 0, event_joypad2_a, event_joypad2_b, 0};static int oldb = 0xffff;int b = input2_read();int chg = b ^ oldb;int x;oldb = b;event_t evh;//    printf("Input: %x\n", b);for (x = 0; x < 16; x++){if (chg & 1){evh = event_get(ev[x]);if (evh)evh((b & 1) ? INP_STATE_BREAK : INP_STATE_MAKE);}chg >>= 1;b >>= 1;}
}

主要就是注意选择事件。不过改归改，还么测试

游戏名称

注意复制到SD卡中的游戏，名字不能过长，否则会出现死机的问题，导致重启。
另外可以增加如下判断，只显示rom名称，屏蔽其他文件

这个后续可以替换成其他界面，毕竟连汉字都不支持，低端

游戏兼容性

测试了一些过关游戏，基本都可以，不过在测试一些智能卡的游戏的时候，会出现重启现象，打印输出

GUI: Mapper 74 not yet implemented

因为本身模拟器支持的mapper有限，并没有支持到74号，这个游戏就是《天使之翼》，
还有164号mapper，游戏是《三国志2》。

后续一定要解决这个问题，加上mapper。
至于这个mapper是什么

mapper，这个概念来源于 memory mapping，又叫做 Memory Management Chip，它是解决地址映射的一种电路，简单来说就是决定物理内存如何映射到 CPU 或者 PPU 的地址空间。
mapper 可以用来支持增加卡带的 RAM 甚至支持额外的音频通道，但更一般的目的就是控制物理内存到地址空间的映射，突破游戏 40KB 的限制。
为什么说是 40KB 的限制，因为早期一般的游戏最大就是的 PRG，以及的 CHR，加起来就是 40KB，而更复杂的 mapper 硬件可以使得游戏突破这个限制。

软件重启

增加了手柄远端重启机器，其实就是在按键的时候判断一下，如果同时按下select和start，重启设备

这样测试就比较方便了。

效果展示

冒险岛系列

赤色要塞

热血系列，这么激烈打斗的游戏，非常流畅。
快打旋风

激龟忍者传视频

ESP32S3-nes上的《激龟忍者传3》

参考资料

《FC游戏机手柄工作原理》
《小霸王游戏机手柄（一）——硬件破解》
《NES 模拟器开发教程》
《童年神机小霸王(七) Mapper》
这篇文章的作者写了几篇相关的介绍，感兴趣的可以学习一下。

结束语

这个83年推出的产品，到现在快四十年了，承载了无数80后的儿童时光，几年玩的游戏加起来，估计也没有几十兆的空间，里面的技术可想而知，把硬件软件的性能压榨到了极点了。

最近这chatGPT很火，国内外各种模仿争相出现，国内的还是老样子，不该问的别问。救媳妇还是救妈妈，豆腐脑吃甜的还是辣的，是吧

反正豆腐脑我吃咸的。