Projekt: PiStation

Einleitung

Der Raspberry Pi ist ein mittlerweise ziemlich bekannter kleiner Einplatinencomputer, mit dem man unterschiedlichste Projekte realisieren kann. Nachdem ich mir als erstes kleines Einsteigerprojekt ein Internetradio gebastelt habe, hatte es mir die RetroPie Distribution angetan. Mit diesem Softwarepaket für den Raspberry ist es möglich, viele alte Computer und Spielekonsolen zu simulieren. Seit dem Erscheinen des Raspberry Pi 2 B geht das sogar noch schneller und flüssiger (die älteren Modellvarianten des Raspberry hatten mit manchen Emulatoren so ihre Probleme, z.B. Commodore Amiga, Nintendo 64 oder Playstation). Natürlich wollte ich das ganze auch stilecht verpacken, also mußte irgendein Gehäuse einer Retrokonsole verwendet werden. Die Entscheidung viel letztendlich auf ein Playstation 1 Gehäuse, nicht zuletzt, weil man diese noch relativ preisgünstig bekommt (da ich nur das Gehäuse brauchte, konnte es ja auch eine defekte Konsole sein).
Insgesamt habe ich locker zwei Monate lang immer mal wieder dran herumgebastelt und ausprobiert, bis ich jetzt eine schicke funktionierende Version habe (es war mir wichtig, das ich vernünftige Anschlüsse am Gehäuse habe und nicht nur die Kabel nach draußen lege).



Materialliste

Zuerst eine Aufstellung der verbauten Komponenten für alle, die es interessiert. Ich liste hier nur die Sachen auf, die ich verbaut habe, teilweise kann man Dinge weglassen (z.B. Netzwerkkabel, USB-Soundkarte) oder durch andere (preiswertere) ersetzen (z.B. Gamepads, USB-Hub). Aber es kann zumindest eine Richtlinie sein, was man ungefähr investieren muss.
Außerdem gehe ich mal davon aus, dass ein Monitor / TV mit HDMI-Kabel, eine USB-Tastatur, eine USB-Maus und ein paar Boxen für den Sound schon vorhanden sind, die führe ich nicht mit auf.

KomponenteAnzahlPreis / StückWo gibts das ? (Beispiele)
Raspberry Pi 2 Model B1ab ca. 38 Euro Reichelt, Pollin oder Conrad
SanDisk MicroSD 64 GB120 EuroMediamarkt
Playstation 1 Gehäuse110 - 15 EuroEbay oder billiger beim An- und Verkauf um die Ecke
XBox360 Controller2neu ab ca. 25 Eurobei Amazon, Microsoft oder in fast jedem größeren Laden der PC- und Konsolenspiele verkauft
USB Hub 7 Ports16 £ModMyPi
goobay USB Ladeadapter 2x 5V/2A1ab ca. 10 Euro Reichelt, Pollin oder Amazon
SoundBlaster Play! 2 SB1620125 Euro Amazon, Conrad (es gibt auch wesentlich preiswertere USB Soundkarten)
DELOCK USB-Hohlstecker Kabel Ø5,5/Ø2,1 5V21,50 Reichelt, Amazon
DELOCK 65421 DC 2,1 x 5,5 mm Buchse > Terminalblock 2 Pin21,10 Euro Reichelt, Amazon
HDMI-Adapter12,95 Euro Pollin, Amazon
USB 2.0 Verlängerungskabel 20 - 30 cm4ab ca. 0,90 Euro Amazon, Reichelt
Netzwerk Verlängerungskabel 30cm43,00 Euro Amazon
Audio 3,5mm Verlängerungskabel 15 - 20cm1ab ac. 1,50 Euro Reichelt, Amazon
Kabel mit MicroUSB Stecker1ab ca. 1 Euro Pollin, Reichelt
USB auf mini-USB Kabel 10cm13,20 Euro Amazon
MicroSD Verlängerung124 EuroReichelt - im Ausland wesentlich preisgünstiger zu bestellen, aber ich hab es nicht bekommen (danke, deutscher Zoll)


Es lohnt sich, etwas länger zu recherchieren, da die Preise teilweise je Anbieter doch stark schwanken. Desweiteren ist noch etwas Kleinkram notwendig, z.B. ein paar Drähte, Listerklemmen, Widerstände und eine LED-Diode.

Das Gehäuse

Das Gehäuse ist von einer Playstation 1. Zuerst muss das natürlich aufgeschraubt werden, um die originale Elektronik zu entfernen, sonst ist ja kein Platz für die Raspberry Pi. Das einzige Bauteil, das ich wiederverwendet habe, ist der Ein-Ausschalter für die Stromversorgung, doch dazu später mehr.



Zunächst sind erstmal die ganzen Plastikteile interessant. Wir haben da die Ober- und Unterschale und das Frontstück mit den Controlleranschlüssen. Da ich das Gehäuse unbedingt neu lackieren wollte, habe ich mir Kunststoff-Grundierung und Farblack besorgt. Vor dem Lackieren gab es aber noch ein paar Sachen zu tun. Ich habe das Loch, das unter dem Deckel durch den Ausbau des CD-Laufwerkes entstanden ist, vergrößert. Dafür kommen mehrere Werkzeuge in Frage, ich habe es mit einer Laubsäge und einem Dremel mit Bohrer versucht und beide Varianten haben gut funktioniert.



Dann habe ich das Frontstück für die USB-Anschlüsse modifiziert, indem ich die MemoryCard-Schächte aufgesägt habe. Vorher hab ich natürlich ausgemessen, dass dort vier USB Buchsen gut reinpassen.



Es ist sehr wichtig, so kurze Kabel wie möglich zu benutzen. Auch wenn es erstmal scheint, das da jede Menge Platz im Gehäuse für den kleinen Raspberry Pi ist, relativiert sich das sehr schnell, wenn man versucht, die ganzen Kabel unterzubringen, geschweige denn noch einen aktiven Hub.



Natürlich müssen noch die Knöpfe ausgebaut, der Deckel abgeschraubt und der Klarplastik-Steg für die Power-LED abgeklebt werden (am besten auch innen). Dann kann auch schon lackiert werden. Ich habe die Schalen, den Deckel und die Knöpfe zunächst mit angefeuchtetem 800er Schleifpapier etwas angeschliffen, dann grundiert und zum Schluss farbig lackiert.



Das war es noch nicht ganz. Es ist wichtig, im Gehäuse soviel Platz wie möglich zu schaffen, deswegen habe ich alle nicht mehr notwendigen Zwischenstege und Knubbel in der Unterschalte "weggedremelt", damit ich beim Positionieren der Elektronik und Kabel genügend Spielraum habe.





Die Stromversorgung

Ohne Strom gehts nicht, ganz besonders beim Raspberry Pi. Um sicherzustellen, das der Raspberry Pi 2 Model B genug Saft bekommt, sollte man ein 5 Volt Netzteil mit 2 Ampere verwenden.
Was die Stromversorgung angeht, habe ich viel rumprobiert. Zunächst hatte ich nur den Pi2 mit einem 5V 2A Netzteil und habe den Controller, Tastatur, Maus und Soundkarte direkt an die vier USB Buchsen des Raspberry angeschlossen. Das fand der mitunter nicht so toll und das resultierte dann bei mir u.a. darin, dass der Controller manchmal lustig blinkerte und nicht richtig oder machmal garnicht funktionierte. Glücklicherweise zeigt der Raspberry Pi 2 beim Booten an, wenn er Probleme mit der Stromversorgung hat. Dann erscheint in der rechten oberen Ecke des Bildschirms ein farbiges Quadrat.



Das ist das Zeichen, das man sich mal ein paar Gedanken machen sollte, sonst wird das System instabil und macht komische Sachen oder der Mini-Rechner stürzt im Extremfall komplett ab. Ich habe also dann wie schon viele andere vor mir zu einem aktiven USB Hub gegriffen. Zunächst hatte ich noch die Hoffnung, dass ich nur den Hub mit Strom versorgen muss und der Raspberry dann den Strom über den Hub bezieht. Prinzipiell geht das auch, aber ich hatte damit dann auch irgendwann wieder Probleme (auch wenn ich mir nicht hunderprozentig sicher bin, das es wirklich Powerprobleme sind und nicht nur RetroPie-Probleme). Deswegen blieb dann als letzte Lösung nur noch, den Hub und den Raspberry Pi jeweils getrennt mit Strom zu versorgen. Glücklicherweise gibt es das oben genannte Netzteil, mit dem man über zwei USB Ausgänge jeweils 5V und 2A zur Verfügung hat. Dort schließt man für USB Hub und Raspberry jeweils ein USB zu Hohlstecker Kabel an. Die beiden passenden Buchsen für die Hohlstecker habe ich dann an der Gehäuserückseite verbaut. Außerdem wollte ich unbedingt den originalen Power-Schalter der Playstation wiederverwenden. Dazu musste der Taster von der ursprünglichen Platine runtergelötet werden, mit neuen Drähten versehen und an der gleichen Stelle wieder in das Gehäuse eingesetzt werden, damit er mit dem runden Plastikknopf ausgelöst werden kann.


Meine erste Idee war, einen intelligenten Schalter zu verbauen, sowas wird für den Raspberry z.B. bei www.mausberrycircuits.com angeboten. Der erkennt, wenn der Raspberry durch einen Schalter ausgeschalten werden soll und fährt ihn dann sicher runter, bevor er den Strom kappt. Ich habe mir so ein Teil bestellt, mußte aber leider feststellen, das es nicht mit dem Raspberry Pi 2 unter RetroPie 2.6 funktioniert. Daher blieb mir nicht anderes übrig, als den Schalter so zu lassen, wie er ist, d.h. Einschalten = Strom an, Ausschalten = Strom aus. Das Herunterfahren muss man dann aus dem RetroPie (genauer gesagt der EmulationStation) heraus selbst auslösen, bevor man ausschaltet. Da der Raspberry über einen Micro-USB Anschluss mit Strom versorgt wird, braucht man ein entsprechendes Kabel. Das wird dann zerschnitten und die kleinen Kabel im Inneren freigelegt. Interessant sind nur rot (+5 Volt) und schwarz (Masse), die beiden anderen sind die Datenkabel, die für die Stromversorgung aber nicht relevant sind. Schwarz wird direkt auf den Minus-Pol der Hohlbuchse geklemmt, Plus wird an den Power-Schalter und von dort an den Plus-Pol der Hohlbuchse geklemmt. Das gleiche wird beim Hub gemacht: Kabel der Stromversorgung kappen, schwarzes Kabel an den Minuspol der zweiten Hohlbuchse, rotes Kabel über den Schalter an den Pluspol der zweiten Hohlbuchse. Somit werden durch den Schalter beide Stromkreise - für den Raspberry und den Hub - unterbrochen bzw. geschlossen.



Natürlich musste ich irgendwie die Hohlsteckerbuchsen zu fixieren. Dies bringt uns zum nächsten Abschnitt...

Anschlussbuchsen am/im Gehäuse befestigen

Die Buchsen für die verschiedenen Ausgänge sind so gewählt, dass ich sehr wenig am Gehäuse ändern muss, aber natürlich müssen sie irgendwie befestigt werden, damit sich beim An- und Abstecken nichts löst. Meine Lösung für das Problem ist eine Knetmasse mit Epoxi-Kleber, die man in jedem Baumarkt bekommt. Der Vorteil: Wenn die einmal fest ist, dann bleibt die Buchse an ihrem Platz. Das Zeug gibts z.B. von UHU als Repair All Powerkitt (mein Favorit) oder von Pattex als Repair Express. Man hat so zwischen 10 und 30 Minuten Zeit, das Zeug ordentlich durchzukneten und die Masse + Buchse dann dort am Gehäuse anzupappen, wo die Buchse bleiben soll. Spätestens nach einer Stunde ist das Ganze dann ziemlich hart und sehr schwer bis gar nicht mehr zu entfernen.



Die vier USB-Stecker wurden ebenfalls mit dieser Powerknete fixiert. Für das Audio-Verlängerungskabel gibt es am Gehäuse keinen passenden Ausgäng, deswegen habe ich mit einem 6mm Bohrer ein Loch gebohrt in den Deckel direkt über dem AC IN Anschlussloch, wo die Audiobuchse nun perfekt reinpasst.



Die beiden Buchsen für die Poweranschlüsse passen sehr gut nebeneinander in das Loch des AV MULTI OUT Ausgangs des Gehäuses. Die Netzwerkverlängerung passt hinter das AC IN Loch, wenn man ein bißchen mit Dremel und Feile nachhilft (das Loch ist groß genug, aber von der Buchse muss man ein bißchen Gummi abhobeln). Diese Anschlüsse habe ich auch mit der Knete fixiert.



Da fehlt nun nur noch der HDMI Ausgang. Hier habe ich kein Kabel benutzt. Das liegt daran, dass die verfügbaren HDMI-Verlängerungskabel zu dick sind und sich ziemlich schlecht biegen lassen. Ich hab damit rumprobiert, aber hatte damit dermaßen Platzprobleme im Gehäuse, das ich das anders lösen musste. Mit dem von mir verwendeten HDMI-Adapter habe ich da eine elegante Lösung gefunden. Der Stecker passt quasi wie angegossen in das Loch des Serial I/O Ausgangs des Gehäuses, ich musste nur eine kleine Kerbe in den Gummi des Adapters sägen, damit der ordentlich fixiert ist. Ich habe ihn nicht angeklebt, die Kerbe reicht vollkommen.



Natürlich ist bedingt durch diesen Stecker auch die Position des Raspberry innerhalb des Gehäuses festgelegt.

Hub und Raspberry Pi positionieren

Um Platz zu sparen hatte ich mir schon vorher überlegt, wie ich den Raspberry Pi und einen USB Hub im Gehäuse unterbringen könnte und die beste Lösung schien mir der gewählte flache "nackte" Hub zu sein, da ich so Hub und Raspberry einfach übereinander stapeln konnte.



Damit nichts kaputt geht, habe ich etwas Moosgummi zwischen Hub und Pi gelegt. Der Hub wird über den Micro-USB-Anschluss mit einem USB-Anschluss des Raspberry verbunden, da reicht auch ein sehr kurzes Kabel.

Power LED

Das Playstation-Gehäuse hat eine kleine LED, die leuchtet, wenn das Gerät eingeschalten ist. Die soll natürlich auch mit dem Raspberry funktionieren! Leider ist es nicht ganz einfach, die originale LED von der Platine runterzubekommen. Also habe ich das gelassen, ich wollte sowieso eine andersfarbige Leuchtdiode nehmen.



Der Raspberry Pi macht es einem in diesem Punkt einfach: Man braucht nur eine LED und einen passenden Vorwiderstand und kann das dann einfach an GPIO Pin 1 (3,3V) und GPIO Pin 39 (Masse) anschließen. Wenn der Raspberry Pi Strom bekommt, dann läuft da auch Strom drüber und die LED leuchtet.

MicroSD Karte

Hat man nun die ganze Elektronik einmal im Gehäuse untergebracht, stellt man schnell fest, das man da nur noch sehr schlecht an die MicroSD-Karte rankommt. Das ist zwar fast schon ein Luxusproblem, aber dann extra nochmal alles aufschrauben zu müssen will ich auch wieder nicht. Praktischerweise gibt es (nicht ganz billige) Verlängerungskabel für MicroSD-Slots. Das muss nur in den Raspberry Pi reingesteckt werden und die Karte ins andere Ende und fertig.





Das Finale

Jetzt kann man die ganze Elektronik im Gehäuse verstauen.



Nach Möglichkeit so, das man dann das Gehäuse zusammenschrauben kann und auch der Deckel noch problemlos auf und zu geht :-)



Als kleines Extra habe ich noch einen Aufkleber gebastelt, das geht recht unproblematisch mit dem freien Vektorgrafikprogramm Inkscape. Das Himbeer-Logo kann man sich als Vektorgrafik von der Raspberry Pi Seite in der Wikipedia runterladen. Es gibt spezielles Aufkleberpapier zu kaufen, dort kann man das selbst draufdrucken und muss es nur noch ausschneiden und aufkleben.





RetroPie

Ich werde hier keine Anleitung zur Installation (einfach) und Konfiguration (je nach Emulator einfach - schwer) von RetroPie niederschreiben. Das liegt daran, weil das ein sehr umfangreiches Thema ist und weil das schon andere Leute sehr gut und ausführlich getan haben. Daher verweise ich hier nur auf die folgende Linkliste.


Links - Raspberry Pi Allgemein

http://www.raspberrypi.org/
Offizielle Seite der Raspberry Pi Foundation.

http://www.raspberrypi.org/magpi/
The MagPi ist eine elektronische Zeitschrift über den Raspberry Pi; es werden viele interessante Projekte vorgestellt.

http://raspberrycenter.de/
Seite der deutschen Raspberry Pi Community mit Handbuch, FAQ, Downloads uvm.

http://elinux.org/RPi_VerifiedPeripherals
Auf dieser Seite kann man nachschauen, welche Zusatzhardware mit dem Raspberry Pi funktioniert.

Links - RetroPie

http://blog.petrockblock.com/retropie/
Der PetRockBlog ist das Zuhause der RetroPie-Distribution, mit der man eine Vielzahl von Retro-Computern und -Konsolen emulieren kann. Da bekommt man auch das SD-Karten-Image für den Pi.

https://supernintendopi.wordpress.com/2013/01/23/an-a-to-z-beginners-guide-to-installing-retropie-on-a-raspberry-pi/
Gute englische Anleitung zur RetroPie Einrichtung.

http://www.retro-programming.de/?page_id=7064
Gute deutsche Seite, die auf alle Aspekte der RetroPie-Konfiguration eingeht (EmulationStation, Controller, Emulatoren).

http://emulationstation.org/index.html
Offizielle Seite der Emulationstation.

https://www.youtube.com/watch?v=uUWLZvUpUrQ
RetroPie Installation als Videotutorial (noch die alte Version 2.3, aber viele Schritte sind gleichgeblieben).

http://seite360.de/2013/10/12/retroppie-schritt-fur-schritt-zur-retrogame-emulationstation-mit-dem-raspberry-pi/
Und noch eine weitere Webseite mit einer Schritt für Schritt Anleitung zur RetroPie (2.3) Installation.

Links - Hardwarekonfiguration

http://plugable.com/2014/11/06/how-to-switch-to-usb-audio-on-raspberry-pi
USB-Soundkarte am Raspberry Pi einrichten.

http://michael-heck.net/index.php/8-oeffentlich/127-raspberry-pi-von-usb-festplatte-booten
Raspberry Pi von USB-Festplatte booten.

Links - Retroprojekte

http://www.instructables.com/id/PiStation-A-Raspberry-Pi-Emulation-Console/?ALLSTEPS
Ein PiStation Projekt auf www.instructables.com

http://www.thingiverse.com/thing:622690
Wer zu faul oder unbegabt ist, sich eine Retrokonsole umzubauen, kann sich auch einfach dieses Gehäuse zulegen.

http://jamesparsons.com/2013/11/raspberry-nes-project
http://www.igorkromin.net/index.php/2013/01/08/raspberry-pi-in-a-nes-case-part-1-wiring-up-the-front-panel-and-external-connectors/
Zwei Projekte, die ein Nintendo Entertainment System umgebaut haben.

http://blog.braier.net/2014/08/projekt-raspberry-pi-gameboy/
Die Königsklasse, weil alles andere als trivial, ist der Umbau eines Gameboys.