Дизайнер превратил снятый с производства E-Ink в Game Boy на 60 Гц: двухъядерный чип работает на 100% для питания портативной консоли, дисплей 960x540 использует сверхдешевый микроконтроллер ESP32-S3
Энтузиаст Венгтинг Чжан (Wenting Zhang) превратил комплект разработки M5Stack PaperS3 с экраном E-Ink в практически полностью функциональную консоль Game Boy. Если вы не специалист по аппаратному хакерству, возможно, вам не знакомы имена Wen Ting Zhang или компания Modos Labs. Инженер ведет YouTube-канал "Wenting Channel", который давно является любимым у нишевых технолюбителей, демонстрируя всевозможные навыки аппаратного хакинга. В последние несколько лет Чжан использовал этот опыт для создания компании Modos Labs, чьи дисплеи E-Ink с высокой частотой обновления мы уже рассматривали ранее.
Консоль не поддерживает настоящие картриджи, звук немного хромает, а производительность не всегда достигает максимальной скорости. Тем не менее, это значительное достижение по нескольким причинам. PaperS3 представляет собой комплект разработки E-Ink, а не коммерческий продукт. Он предназначен для прототипирования и именно таких аппаратных экспериментов. Ключевой момент заключается в том, что устройство работает не на многопроцессорном SoC Rockchip или Allwinner, а на сверхдешевом микроконтроллере ESP32-S3 с двумя ядрами, работающими на частотах в несколько сотен мегагерц, а не гигагерц. Кроме того, его дисплей E-Ink изначально не предназначен для плавного обновления кадров, необходимого для игры в видеоигры, однако Чжан справился с этой задачей.
Чтобы понять, как этот эмулятор Game Boy вообще возможен, нужно разобраться в прорыве Чжана в области оборудования E-Ink, который он изначально разработал для своего проекта открытого монитора Modos Flow. У него есть целое видео, объясняющее технологию, но суть заключается в том, что он заменил контроллер дисплея типичного экрана E-Ink на мощный FPGA, чтобы рассматривать каждый пиксель как независимую область отображения и обновлять только те части экрана, которые действительно изменяются в каждом кадре.
Как же ему удалось достичь этого на встроенном контроллере PaperS3? Это возможно благодаря тому, что экран Game Boy имеет очень низкое разрешение по современным стандартам — всего 160x144 пикселя. Экран PaperS3 имеет разрешение 960x540, поэтому он смог увеличить разрешение в три раза, чтобы получить достаточно места для растеризации и воспроизвести четыре возможных оттенка оригинального экрана Game Boy. Этот процесс занимает почти все второе ядро CPU в ESP32, оставляя достаточно места для обработки звука, тогда как сама эмуляция происходит на первом ядре CPU.
Конечный результат — очень убедительная копия дисплея Game Boy, но вместо маленького и тусклого LCD это четкий, кристально чистый дисплей E-Ink. Чжан даже добавил некоторые улучшения качества жизни, такие как частичная поддержка контроллера Bluetooth LE и специальные кнопки на сенсорном экране для быстрого сохранения и загрузки состояния эмулятора. Вы даже можете загрузить состояние непосредственно из интерфейса, что позволяет мгновенно продолжить с того места, где вы остановились.
Это не значит, что проект идеален. Во-первых, он использует сенсорное управление без тактильной обратной связи, потому что устройство просто не имеет необходимого оборудования для этого. Более серьезно проблема заключается в том, что PaperS3 оснащен только простым пьезоизлучателем для звука, и хотя Чжан применил реальные хаки, чтобы получить узнаваемый звук Game Boy через монофонический излучатель (используя псевдополифонию, как хакеры ZX Spectrum), он не совсем похож на настоящий Game Boy. Хакер также не обсуждает время автономной работы устройства при запуске его эмулятора; учитывая, что он выжимает оба ядра микроконтроллера до предела и дисплеи E-Ink действительно требуют много энергии при работе на частоте 60 Гц, мы можем предположить, что оно невелико.
Если вы хотите попробовать "Paper Boy S3", Чзан говорит, что он загрузил его в инструмент M5Burner, который служит как для прошивки firmware, так и для магазина приложений для устройств M5Stack. Однако, как он сам отмечает в своем видео о проекте, PaperS3 уже снят с производства производителем, поэтому вам может быть сложно найти один из них, если у вас его еще нет. Тем не менее, этот проект служит увлекательным демонстрационным примером того, что можно сделать с ультра-низкоуровневым оборудованием и прямым контраргументом к одному из слабых мест дисплеев E-Ink.
Поделиться
