Fc magicon

FC-MAGICON

Waveshare Core2350B(RP2350B)1枚で作るファミコン用カセット。

ツインファミコン＋ブラウン管での実機表示。カートリッジ・画面の接写・テスト風景を見る（写真4枚）。

• PRG・CHR を RP2350B がリアルタイムにエミュレート(マジコン。NROM/CNROM/UNROM/MMC1/MMC3 などをファームで実装)
• NSF 再生(バンク切り替え・WRAM 対応。拡張音源は PWM で46番に混ぜる)
• PC→FC 画面転送(PPU の読み出しに直接応答する FC-PICO 方式)

2026-10-31の更新

• 新基板の元配線で全編動画を再生：全1,939コマ・8fpsの進行と、FC給電だけでの起動を確認。検証記録。
• 動画と本体音源の同時再生：ユーザー提供MIDIを矩形波2音＋三角波へ変換し、動画と一緒に再生。本体音源の発音はユーザーが確認した。方式・ビルド手順・確認範囲。
• 一時的な横縞への対策：画面切り替えの制御情報を事前生成してCPUへ高速応答する比較版で、問題の場面の横縞が再現せず、248秒の全編試験を完走。全画素の無欠損や旧基板の故障原因まで保証する結果ではない。
• MIDI、動画、録画、楽曲を含むヘッダー・UF2は公開しない。公開ソースでは自分のMIDIを外部ファイルとして指定する。

2026-10-18時点の達成事項

• 単独動画再生の目標達成：PC非接続のツインファミコンで、全編99秒・8fpsのカラー映像と音声を再生。ユーザーが完成を確認した。著作物である動画素材・音声・それらを含むUF2は公開しない。
• ESP32-C6無線リモートデスクトップは、PCの映像・音声とFC入力をWi-Fi経由でやりとりします。ツインファミコン給電のみでの起動と映像転送を実機で確認しました。配線・ビルド・4:3全画面設定
• USBリモートデスクトップでブルアカ操作に成功：FMV（Windows 11）から映像・音声を転送し、入力をPCへ反映。通常のWindowsでは動くのにブルアカでFCパッド／Nanoマウスが効かない問題は、ユーザーが送信アプリを管理者として実行して解消を確認した。この環境では送信アプリを右クリック→管理者として実行する。
• 操作機能：SELECTで通常→中段ズーム（512×480）→最大ズーム（256×240）。FCキーボード対応。NanoのUSBシリアルによるSFCマウス移動・左右クリックも追加し、元のPico向け通信は維持した。
• 終了動作：受信r2は送信アプリ停止時と切断／受信停止時に、音声を止めて待機画面へ戻る。
• 配布：Windows送信アプリr2.3、FMVの使い方、Nanoマウス。送信アプリと受信ファームは別の版番号。
• 映像崩れの切り分け：同じファームの照合は通り、最小診断ではROM読み出し3508回中不一致0。ユーザーがカセット／基板を動かすと崩れが消えることを確認し、接触状態が強く疑われる。音声・キーボードの処理だけが原因とした途中の見立ては確定していない。接触箇所と長時間安定性は引き続き確認が必要。
• 次の段階：ESP32-C6による無線転送。現在の修正済み映像・音声との統合、電源容量、逆給電防止を確認してから進める。

達成状況と実機確認 ／ 今後の計画

2026-10-13時点の経過（以下の未確認事項の一部は、その後上記まで進展）

• 実機確認：NEWファミコンで診断画像、F1 Race、スーパーマリオブラザーズが動作。SMB1はユーザーが1-2までプレイし問題なし。MMC3のマリオ3は遊べる段階まで進んだが、下部表示の化けが残る。
• リモート表示：実機でPC画面の灰色・全画面表示を確認。高画質カラー・動画・音声の同時動作はまだ実機未確認。
• オフライン検証：MMC3のIRQテストと同一入力3,900フレームの比較、カラー動画の連続表示、実際のC音声リングを使った通信負荷試験を追加。エミュから描画位置を得る試験は、実機の成功を保証しない。
• 修正：MMC3リロード要求の世代管理、リモートのタイル番号保持、12ドットカーソル、マウス感度半減、音声を映像の間に送れる任意の分割プロトコル。
• 未解決：実機のPPU位置検出・応答期限、タイル圧縮の画質低下と8フレームNT更新中の混在、実機のMMC3 IRQ/CHR更新、カラー・音声・動画の安定性。
• 検証記録：MMC3、動画・音声、PVの30秒検証。ゲームROMや動画素材は公開しない。
• 先例を参考にした最適化：PCのカラー変換を画素同一のまま平均26.9ms→14.8msへ短縮。ネームテーブル/CHRアドレスだけからの位置検出もエミュで確認（実機のDMA経路への接続はまだ）。同じPVを再検証済み。
• 未書込みの実験版：分割受信・小カーソルのUF2。remote_pc.py --chunked はこの新受信ファーム専用。従来プロトコルは引き続き使用できる。

カートリッジの外観

光沢ラベルを貼ったカートリッジ。開口部からCore2350B2や各操作部へアクセスできる。実機写真の一覧。

基板と既存機能

• 基板 rev0.2 の設計が完了(2層、DRC エラー0・未接続0)。発注済み（2026-10-10 ユーザー確認）。
• 発注後の保護対策: 対策・後付け回路・検証手順。保護版ファームは firmware/out-protected/。現物での電源・バス波形検証は未実施。
• ファームウェア: 動作確認用の bus_test(CPU バスでテスト ROM を返して音を鳴らす)と chr_test(PPU に CHR を返して画面に格子模様を出す)、 マジコン本体の magicon(.nes を動かす。NROM/MMC1/UxROM/CNROM/MMC3/AxROM、PRG + CHR 384KB まで)を作成、ビルド済み。各モードの実機確認範囲は上記を参照。firmware/
• rev0.1 からの変更: USB の予備ランド(J6)、拡張音源の音量用の半固定抵抗 VR1(KOA KVSF637AC104)を追加、 電源・音声の配線を太くした(+5V 0.8mm、VBUS 0.6mm、GND 0.5mm、+3V3 0.4mm、音声 0.4mm)、J5 の 12〜14番を GND に。
• ガーバー: kicad/FC-MAGICON_gerber_r0.2.zip(発注の指定は下の「基板の発注」)
• 仕様書: docs/hardware_spec.pdf(rev0.2)

ファイル

KiCad 10、Freerouting 2.4.1 を使用。KiCad の Python(pcbnew)で実行するスクリプトと、ふつうの Python で実行するスクリプトがある(各ファイルの先頭に記載)。

ライセンス

独自コードはMIT(LICENSE)。第三者のエミュレーターや検証用パッチはそれぞれのライセンスに従う。第三者コードと検証コアを参照。外形の参考にしたデータ(下記「カセット外形の参考データ」)はこのリポジトリに含めていない。

ピン割り当て

• PIO の32本窓: CPU 用ブロックは GPIO0-31、PPU 用ブロックは GPIO16-47。
• GPIO0-38 は 5V トレラント。GPIO40-47 は ADC 兼用で 5V 非トレラント。
• PPU A0-A7(19-25, 50番)はつながない。
• CIRAM /CE(48)は /A13(49)に直結(R1 0Ω)。
• ミラーリング: JP1(MCU)/ JP2(A10=垂直)/ JP3(A11=水平)のどれか1つだけ閉じる。

テスト用のランド(2.54mmピッチ、ピンヘッダー・ソケットどちらも可)

基板は規格(56.8mm)より 9mm 高い(90 × 65.8mm)。

J4: カセット60ピン全部(2x30) — 差し込み部のすぐ上(2026-09-26、2層に収めるため上辺から移動) 各列がカセット端子の真上にあり、端子から J4 まではほぼ真上への短い配線。上の列 = 31〜60番、下の列 = 1〜30番。 部品面(本体の手前)から見て左端が 1/31番、右端が 30/60番(シルクに列番号あり)。 RP2350 では使わない PPU A0-A7(19〜25番、50番)も出している。

J5: 基板内部の信号(2x8) — 上辺 部品面から見て左端が 1/2番。奇数番 = 下の列、偶数番 = 上の列。

TP1〜TP5(/RD、D0、M2、/ROMSEL、GND)はオシロのプローブ用。

基板発注前に確認すること

1. カセット端子の電源・音声・制御ピン。 → 2026-09-26 ユーザーが麻雀カセット・本体で確認、問題なし。 信号線51本はダンパー(../FC)で実機確認済み。 1,16(GND)・30,31(+5V)・15(/IRQ)・18(CIRAM A10)・45,46(音声)・47(/WR)・48(CIRAM /CE)・49(/A13)は nesdev の資料によるので、麻雀カセットと本体で導通を確認する。
2. 45/46 の向き。 → 2026-09-26 確認済み。 本体(HVC-CPU-07)で、どちらが 2A03 の音声回路につながっているか確認する。
3. 本体の /IRQ プルアップの有無。 → 2026-09-26 確認済み。 無ければ R6(10k)を実装する。
4. Core2350B のヘッダー配置 → 2026-09-26 に照合シート(kicad/print_core2350b_pinmap.ps1)で、実物のシルクと全ピン一致を確認した。 25.4mm角、外周2列、2.54mmピッチ。左・下・右・上がそれぞれ P1・P3・P4・P2。
5. カセットの基板厚とエッジの寸法 → 参考データ(下記)から、厚み 1.2mm・差し込み部 78.4 × 10.7mm。 正確に作るのはスロットに刺さる部分だけでよい。残りの外形は自由にし、ケースは3Dプリント(Bambu P1S)で作る。
6. 試作での実測。 PPU の /RD が下がってからデータを返すまでの時間。仮配線はせず、この基板(TP1〜TP5)で測る方針に変更。

基板の発注(JLCPCB)

kicad/FC-MAGICON_gerber_r0.1.zip をアップロードする(kicad/export_gerbers.ps1 で作り直せる。DRC にエラーがあると止まる)。

• 外形は 90 × 65.8mm。差し込み部(78.4 × 10.7mm)の両脇は切り欠き。
• 端子部のレジストは、端子の上端から 0.6mm 上で止めてある(付け根側の配線はレジストで覆う)。

カセット外形の参考データ(ref/)

• 標準のファミコン基板: 幅 90.0mm × 高さ 56.8mm(差し込み部 78.4 × 10.7mm を含む)、厚み 1.2mm、ピッチ 2.54mm。
• 市販カセットは 1〜30番がラベル面(本体の手前)。この基板は部品面(F.Cu)を手前に向けたので、F.Cu = 1〜30番、B.Cu = 31〜60番。
• ピン配置は fc-rom-vomitter の表とも一致した(30/31=+5V、1/16=GND、45=本体からの音声、46=本体へ戻す音声、48/49=/A13)。
• ファイルをそのまま流用する場合は、元のライセンスに従うこと。寸法(事実)を参照して自作するならその限りではない。

ケース(3Dプリント)の元データ

printables 860420「Nintendo Famicom Cartridge Shell」(CC BY 4.0)。 これは masible/famicom-everdrive-n8-shell-with-usb(hadessuk、CC BY)を 標準の基板向けにしたリミックスで、さらに元は Blackchamber の Thingiverse 117607(CC BY)。 改変版を公開するときは、この3つの作者の表記を残す。

注意

• USB だけで給電しているときに本体のバスへ出力すると、電源の入っていない本体に電流が逆流する。 ファームは FC_5V_SENSE が High になるまで、全ピンを入力にしておく。
• RP2350 のエラッタ E9 に注意。バスのピンでは内部プルダウンを使わない。
• Q1 の 2SC1815 は、平らな面から見て E-C-B。