arduinoを使ってゲームボーイのカードリッジからデータを吸い出します

1. Arduino を使った GAMEBOY カードリッジの DUMP
工学部情報科学科 勝亦利宗

2. 自己紹介
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工学部情報科学科 2 年 勝亦利宗
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Twitter @___106___
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Github https://github.com/106-/
– 今回のプログラム https://github.com/106-/gbdumper

3. 必要なもの
● Arduino Leonard
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シフトレジスタ SN74HC595N
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ブレッドボード
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ジャンパーケーブル多数
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ジャンパーピン多数
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10KΩ の抵抗 4 本
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ゲームボーイ用カードリッジコネクタ
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IDE ケーブル

4. なぜゲームボーイからデータを取り出すのか ?
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セーブデータの保存 ( データ保持用の電池が切れる )
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エミュレータで使う

5. カードリッジのしくみ
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ピン配置

6. カードリッジのしくみ
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VCC : 5V 電源
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CLK : Arduino の GND に接続
– ポケットカメラの出力がおかしくなるため
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WR, RD, MREQ : Arduino の任意のピンに接続
– 上線は否定の意味 ( 使わないときは常に HIGH)
– 抵抗を挟んでおく ( フェイルセーフ )
– 読み込み / 書き込み / メモリ書き込みのスイッチ
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A0-A15 : ( 読み込み | 書き込み ) たいアドレスを指定する
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D0-D7 : アドレスに指定したデータが読み出せたり書き込めたり

7. カードリッジのしくみ
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RESET : 抵抗を挟んで 5V 電源
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AUDIO : 用途不明
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GND : Arduino の GND に接続
→ 基本的に A0-A15 ピンにアドレスを指定し ,
それに対するデータを D0-D7 ピンに指定していく

8. シフトレジスタとは
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カードのピンが 27 本なのに対して ,Arduino のピンは 18 本しかない
– シフトレジスタを使って解決する

9. シフトレジスタとは
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シフトレジスタ :
– パラレル信号をシリアル信号に変換したり , その逆もできる IC
– Arduino には簡単に使える関数が存在するので便利
– 今回はシリアル→パラレル変換ができるものを使う
– 山形の秋葉原で買えます
→ アドレス指定部分に必要だった 16 本のピンを一つに集約できる !
– ラッチピン , クロックピン , シリアルピンの 3 本

10. シフトレジスタとは
// シフトレジスタでアドレスを指定する .
void setaddress(unsigned int addr)
{
digitalWrite(latchPin, LOW);
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, (addr>>8));
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, (addr&0xFF));
digitalWrite(latchPin, HIGH);
}
こんな感じでアドレスを指定できる

11. シフトレジスタとは
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接続例 ( シフトレジスタが一つの場合 )
http://www.musashinodenpa.com/arduino/ref/index.php?f=0&pos=2369

12. 回路完成図

13. プログラム部を DUMP する
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DUMP 時の動作
– ROM のヘッダを読み込み ,MBC(MBC とは ?→ あとで ) を調べる
– RD ピンを LOW にして , アドレスを変えながらデータを一つ一つ送信する
– MBC を切り替えてゆく

14. MBC とは
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Memory Bank Controller の略
– GB の ROM サイズは最大で 16KByte
– ROM を複数積むことで容量不足分を補う
– 複数積んだ ROM を切り替える ( バンク切り替えという ) のが MBC
– 切り替えは特定のアドレスに書き込んで行う
– MBC にはいくつかのタイプがある
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MBC によって書き込むアドレスが違ったりするので面倒

15. ROM のヘッダ
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0x0100 から 0x014F の範囲には , そのゲームの様々な情報が記録されている
– ゲームのタイトル ,MBC のタイプ , データのサイズなど
– データチェック用に任天堂のロゴも
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MBC の判定に使うのは 0x147, ROM/RAM のサイズは 0x148 と 0x149

16. クライアント
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送られてきたデータを PC に保存するプログラムを Python で書く
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ヘッダ部を読み込み ,MBC の情報などを表示する
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とくに複雑なことは無いので詳しい説明は省きます

17. DUMP してみる
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BGB で動作確認

18. そのほかにも…
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セーブデータを読み込んだり , 書き込んだり
– サイズやアドレスが ROM とは違うが , 基本的な考え方は ROM と同じ

19. そのほかにも…
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ポケットカメラの画像を抽出する
– PocketSaver というソフトをつかう

20. 参考
● GBCartRead: Arduino based Gameboy Cart Reader
https://www.insidegadgets.com/2011/03/19/gbcartread-arduino-based-gameboy
-cart-reader-%E2%80%93-part-1-read-the-rom/
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いまさら聞けないゲームボーイ
http://matsu-world.qee.jp/gameboy/index.html
● Memory Bank Controllers
http://gbdev.gg8.se/wiki/articles/Memory_Bank_Controllers