Mister FPGA en caja personalizada

Hace un tiempo que me rondaba por la cabeza hacer una caja personalizada para la Mister Fpga porqué poco a poco iba añadiendo mejoras que inevitablemente conllevan más y más cables; quería meterlo todo en una sola caja que me quitara todos los cables sueltos y que me permitiera llevarla fácilmente de un sitio a otro y poder usarla tanto con CRT como en HDMI.

Fijaos que tenía la DE10-Nano, los dos conversores usb a db15 (para los dos mandos arcade), un hub usb alimentado externamente, un usb MIDi conectado a una Raspberry pi y un conversor digital analógico de audio para sacar correctamente el audio de la IO board de la Mister (lo que implica dos cables más, alimentación y datos).

Os dejo una imagen para que veáis como estaba hasta hace poco y no os enseño todo lo que había por detrás por vergüenza 😉

Además, ya puestos a meterlo todo en una caja, quise añadir una pantalla oled en la que se muestre el core (arcade o consola) que está ejecutando.

Primero diseñé de forma muy básica los componentes que quería poner en la caja:

Ahora tocaba buscar una caja de proyectos que pudiera meter todo eso y que no fuera una caja enorme:

Estuve hablando durante casi un mes con el fabricante para que me pudiera hacer los agujeros para todos los componentes que quería montar. Tuve que pasarle todas las medidas de todos los componentes con el pie de rey (en muchas tiendas no te facilitan las medidas de los componentes que venden).

Mientras esperaba que me realizaran los cortes (a láser) de la caja, le dieran un baño anodizado y me la mandaran; aproveché para adelantar trabajo con la Mister.

Desmonté la DE10 de la placa de los usb, desoldé el puente que hace que coja la corriente de la Mister y le soldé un conector Jack de corriente para que todos los usbs fueran alimentados por la fuente que iba a instalar. Esto me proporcionaría la posibilidad de enchufar discos duros externos o cualquier dispositivo que demande corriente sin que afecte al rendimiento de la Mister.

Una vez que me llegaron los componentes y la caja tocaba ponerse a trabajar:

Lo primero fue poner algunos componentes para ver si encajaban bien:

Los componentes entraban y dejaba un acabado muy bueno pero …. surgió el primer problema; no dejaba mucho espacio libre para meter todo lo que quería dentro. Me obligó a cambiar la fuente de 5V y 10A por una de 5V y 5A (por el tamaño de ésta).Tuve que cortar el conector de red RJ45, hacer el cable un poco más corto y grimpar un conector nuevo. También puse unos «espárragos» largos a la Mister para levantarla y poder poner cosas por debajo.

Una vez que distribuí correctamente las piezas para que encajara todo, hice agujeros en la parte inferior de la caja para fijar la fuente de alimentación.

Empecé con el cableado de corriente, poniendo el conector trasero (como el de una fuente de pc), el interruptor de encendido y los cables hasta la fuente. En la salida de la fuente (comprobé que sacará el voltaje correcto) conecté el ventilador de la caja, un cable con conector micro usb (para alimentar el hub usb) y 2 jack (uno para la mister y el otro para un divisor que alimenta el addon usb y el conversor de audio digital a analógico).

Aproveché para montar un ventilador de 5v de la marca Noctua que tienen un rendimiento muy bueno y no hace nada de ruido.

En este punto, cambié los botones por unos metálicos que creo que van más acorde con la caja:

Ahora que el tema eléctrico estaba controlado, pasé a fijar la Mister a la caja:

Metí por debajo de la mister el conversor de audio Digital/Analógico, le conecté la alimentación y el cable óptico a la IO board. Puse en la parte derecha el hub usb y también le di corriente.

Próximo paso? montar un conector DB15 y soldar cables hasta un arduino micro pro (programado con Daemonbite Arcade) para tener la mejor respuesta posible del mando. Lo soldé usando este esquema que me adapté:

Una vez que probé el mando, pasé a conectar los botones (con led) de RESET, MENU y USER de la IO Board:

Aquí tropecé con otro error, los botones funcionaban pero los led no. Resulta que estos botones con led no necesitan resistencia en el negativo:

Esta son las cosas que hacen retrasar los proyectos. Tocaba desmontar los botones con las conexiones y conectar de nuevo sin la resistencia en el comun de los 3 botones.

Ahora que funcionaban los botones y los led, pasé a programar la pantalla Oled de 2’83» (que se conecta a una controladora) siguiendo los pasos del proyecto de Venice1200 TTY2OLED. Aquí tuve que soldar los cables de la pantalla a la controladora y programarla con el PC

Personalicé la pantalla de inicio modificando el Sketch de arduino para que saliera Retrobros 🙂

Aquí me encontré con otro problema, le di al fabricante de la caja las medidas correctas de la pantalla pero como no la tenía en marcha no sabía la orientación correcta y al no ser simétrica, me obligó a modificar la programación en la controladora y rotar las imágenes 180º

En este punto salió otro problema y es que con el texto se mostraba bien pero con las imágenes no.

Estuve probando muchas cosas, y con la ayuda de Venice1200 programé de nuevo todo, cambiando la rotación y modificando un parámetro de rotación en el ini (configuración de la Mister) que el mismo Venice1200 puso (no sé si a petición mia o si ya lo tenía en mente) en la última actualización. Otro problema resuelto:

Con la pantalla funcionando, puse otro DB15 (para el player 2) soldé los cables a otro arduino y lo conecté. Al probarlo tuve problemas de desconexión (durante menos de 1 segundo) del mando o una dirección quedaba pillada pero si sólo conectaba 1 arduino funcionaba. Programé de nuevo el segundo cambiándole el nombre del id, cambié los cables micro usb y conecté los dos al hub de la mister (no al externo). Así conseguí resolver los problemas que tenía.

Al lado de los conectores de los dos jugadores, puse un conector DB9 (soldé unos cables hasta el adaptador DB9 de la IO Board). Esta adaptación a DB9 es de Antonio Villena y permite poner mandos originales de NES, Master System, Megadrive, SNES, Turbografx y Neo Geo. También permite que funcionen pistolas de Nes y Master System.

Por último y para finalizar el frontal, monté un conector doble de usb para poder poner dos mandos adicionales o un disco duro.

Ya en la parte trasera de la caja, soldé a medida dos cables de audio mini jack de 3’5″. Uno para la salida de audio (conectado al conversor Digital/Analógico explicado antes) y el segundo al Audio In de la IO Board. Este último nos permite conectar un casete y cargar cintas de Spectrum o Amstrad 🙂

Llegado a este punto, quise terminar el capítulo del audio y monté el conector Din, le soldé unos cables a otro conector Din hembra para conectarlo al conversor USB Midi.

Conecté el conector doble usb trasero y el hdmi y me metí de lleno en soldar un extensor Vga a medida para conectarlo a la IO Board de la Mister.

Por último puse dos extensores de 20cm para tarjetas micro SD y los conecté la ranura principal de la Mister y la otra en la Secundaria de la IO Board.

Ahora tocaba, recoger un poco los cables, plaquitas, … para evitar cortos y otros problemas y cerrar la caja.

Completar este proyecto me ha llevado unos dos meses desde que me llegó todo el material. Debido a mi situación personal me he puesto muchos ratos pero calculo que habré invertido unas 30 horas en finalizarlo. Estoy muy satisfecho del resultado final pero (como todos los proyectos) no ha sido un camino de rosas. Han habido cambios, fallos, descargas, cortes, … pero todo esto contribuye a obtener una satisfacción personal brutal al terminarlo y verlo funcionar como uno quiere.

Octubre de 2021:

He visto necesario añadir algunas fotos más con las pegatinas que he añadido y la mejora que @venice ha introducido en el proyecto tty2oled con escala de grises en las imágenes que proporcionan un acabado más detallado.