FPGAエミュレーターMiSTerとGP2040-CEアケコンで低遅延環境を作る

先日、2週間連続でボードゲームイベントがなかったため、以前から触っておかないといけないと思いながら、価格と難易度に怖気付いていましたFPGAを開始することにしました。MiSTerというFPGAベースのマルチエミュレータが気になっていたので、まずこちらを動かしたいと思います。

1.FPGAでレトロゲームをエミュレーションする意義

FPGAエミュレータの利点は、OSを介さないことによる遅延の少なさです。OSを介すと様々なタスクとリソースを共有するため、反応時間が安定しません。これは例えばコントローラのボタンを押してから、その結果が画面に現れるまでの時間に現れます。
もしかすると昔よりゲームが難しく感じるのは、昔より親切なゲームを遊んでいるからとか、加齢による反射神経の衰えだけではないようです。

だからといってFPGAベースのエミュレータが至上とは言い切れません。ソフトウェアエミュレータには多くのゲームを快適に遊ぶ機能が提供されているからです。したがってアクションやシューティングなど向いているジャンルがあるのだと思います。

2.必要なもの

パソコン、マイクロSDカードリーダライタ、有線LANでのインターネット環境がある前提でそれ以外に必要なものを挙げます。
また必要なものは以下のMiSTer公式ドキュメントに書かれていますので大事なところだけ紹介します。

MiSTer FPGA Documentation

2-1.FPGAボード

TerasicのDE10-Nano一択です。MiSTerはこのFPGAボードでしか動作しません。また動作中はかなり熱を持ちますのでメインチップにヒートシンクを着けたいです。私は秋葉原の千石電商で21*21mmのヒートシンク130円と熱伝導性両面テープを100円で購入しました。

なおDE10-Nanoは公式ページの価格を確認し、適切な価格で購入してください。こちらの価格が2024/5/12時点で225ドルですので、35000円と送料くらいの価格です。

Terasic - SoC Platform - Cyclone - DE10-Nano Kit

2-2.Sdram(128Mb)

多くのエミュレーターでは追加メモリが必要です。特に今回動作させたNeoGeoはメモリ喰いなので必須です。Amazonに何種類か販売していますが、こちらで購入して問題なく動作しています。

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2-3.USB OTGケーブル

USB microBをTypeAに変換するケーブルです。こちらを使って今回はアケコンを接続します。秋葉原の秋月電子で250円でした。

2-4.アーケードコントローラー

今回は以前に作成しましたGP2040(最新版はGP2040-CEで更新中)のアケコンを使います。

Raspberry Pi Picoを使った自作アケコン作り｜ワビスケ/ PBMB｜note

GitHub - OpenStickCommunity/GP2040-CE: Multi-Platform Gamepad Firmware for Raspberry Pi Pico and other RP2040 boards

2-5.マイクロSDカード

MiSTerの導入に必要です。ゲームイメージもこのマイクロSDカードにコピーするので、遊びたいゲームの容量に応じて選びます。公式ページによると最低容量は4GBです。

3.セットアップ

MiSTerのセットアップ、ゲームの購入、ゲームファイルの変換、ファイル配置の順番に解説します。

3-1.MiSTerのセットアップ

MicroSDカードを以下の手順でセットアップします。リンク先は画像で手順を説明しているので分かりやすいです。なおリンク先のイメージ書き込みにはbalenaEtcherというツールを使っています。

Setup MicroSD Card - MiSTer FPGA Documentation

イメージを書き込んだら、マイクロSDカードをDE10-Nanoに挿し、インターネットに接続し、ジョイステックをUSB OTGケーブルを使って以下のリンクにある動画の要領でコアを導入します。

Running the Updater - MiSTer FPGA Documentation

3-2.ゲームの購入

レトロゲームの多くはゲームイメージやBIOSの吸い出しが必要です。
個人で楽しむ範囲であればファミコンミニなどからゲームイメージを吸い出す方法もあります。ファミコンミニとMiSTerを同時に動かして反応速度の体感を検証するのも面白いかもしれません。
しかし今回は以前に作成した低遅延のアケコンであるGP2040(最新版はGP2040-CE)を活用したいので、定番のNeoGeoゲームで動かします。以前にゲームイメージとBIOSを購入する方法を紹介しました。

3-3.ゲームファイルの変換

購入したNeoGeoゲームは吸い出したファイルがzip圧縮されています。MiSTerでは、これをneoファイルにする必要があります。そこでNeoBuilder UIを使ってファイルを変換します。下記ページからツールをダウンロードし、変換元フォルダ、変換先フォルダを指定してStartボタンを押せばファイル変換完了です。

Stone Age Gamer - NeoSD Resources

3-4.ファイル配置

購入したゲームデータを変換し、zipファイルのBIOSの一部と、ダウンロードしたUNIVERSE BIOSをマイクロSDカードのgames\NeoGeoフォルダにコピーします。コピーするBIOSファイルの詳細は下記のInstallationを参照ください。

http://www.universebios.com

なおgog-broken-romsets.xmlにはMiSTerで動作しないタイトル一覧が見れます。

4.起動時の注意

UNIVERSE BIOSでリージョン設定を行うときはアケコンのA+B+CボタンをNeoGeo起動時に押して設定を変えてください。