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

绿色兵团

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。