Pico2ROMEmu : คืนชีพเครื่อง Retro ง่ายกว่าเดิม ขนาดไม่ถึงฝ่ามือ แต่จำลอง ROM ได้หลายเมกะไบต์ทันที


🔥 HOT PROJECT Raspberry Pi Pico 2
🍓

Pico2ROMEmu: ROM Emulator ด้วย RP2350

สร้าง ROM Emulator ด้วย Raspberry Pi Pico 2

สำหรับ Retro Computing และ Embedded Systems Development

🛠️ DIY Project Global Byte Shop
📅 8 ก.ย. 2025 ⏱️ อ่าน 25 นาที 🏷️ Pico 2, RP2350, ROM Emulator, Retro Computing 💰 งบ 1,190-3,800 บาท ระดับ: กลาง-สูง

📋 ภาพรวมโปรเจค Pico2ROMEmu

🎯 เป้าหมายและวัตถุประสงค์

💡 แนวคิดหลัก

Pico2ROMEmu เป็นโปรเจคที่ใช้ Raspberry Pi Pico 2 พร้อม RP2350 chip เพื่อจำลองการทำงานของ ROM (Read-Only Memory) แบบดั้งเดิม โดยใช้ความสามารถของ PIO (Programmable I/O) และ DMA เพื่อให้ได้ Performance ที่เทียบเท่า Hardware ROM จริง

จุดเด่น: ราคาถูก, ความเร็วสูง, ใช้งานง่าย, รองรับ Multiple ROM Images

✅ ข้อดีของ Pico2ROMEmu

  • ราคาถูกมาก (เริ่มต้น 890 บาท)
  • ความเร็วสูงด้วย RP2350 @ 150MHz
  • PIO State Machines สำหรับ Real-time I/O
  • DMA สำหรับ High-speed Data Transfer
  • รองรับ ROM ขนาดใหญ่ถึง 8MB
  • Hot-swapping ROM Images
  • USB Interface สำหรับ Programming

🎯 การใช้งาน

  • Retro Computer ROM Replacement
  • Arcade Machine ROM Emulation
  • Embedded System Development
  • ROM Dumping และ Analysis
  • Educational Projects
  • Firmware Testing
  • Legacy System Maintenance

⚡ RP2350 vs RP2040: ทำไมต้อง Pico 2?

คุณสมบัติ RP2040 (Pico 1) RP2350 (Pico 2) ข้อดีสำหรับ ROM Emu
CPU Cores 2x Cortex-M0+ @ 133MHz 2x Cortex-M33 @ 150MHz +13% ความเร็ว
SRAM 264KB 520KB ROM ขนาดใหญ่ขึ้น
Flash 2MB 4MB Multiple ROM Images
PIO State Machines 8 (2 blocks) 12 (3 blocks) Parallel Processing
DMA Channels 12 16 High-speed Transfer
GPIO Pins 26 30 More I/O Options
Security Features - Arm TrustZone Secure ROM Storage

📊 Performance Comparison

Access Time
Hardware ROM
~50ns
Pico 1 (RP2040)
~200ns
Pico 2 (RP2350)
~150ns
Throughput
Hardware ROM
20MB/s
Pico 1
5MB/s
Pico 2
8MB/s
ROM Capacity
Hardware ROM
Fixed Size
Pico 1
2MB Max
Pico 2
8MB+ (External)

⚙️ การสร้าง Pico2ROMEmu

📌 การต่อขา GPIO

🔌 Pico 2 Pinout สำหรับ ROM Emulator

GP0 - A0
GP1 - A1
GP2 - A2
GP3 - A3
GP4 - A4
GP5 - A5
GP6 - A6
GP7 - A7
GP8 - A8
GP9 - A9
GP10 - A10
GP11 - A11
GP12 - A12
GP13 - A13
GP14 - A14
GP15 - A15
GP16 - D0
GP17 - D1
GP18 - D2
GP19 - D3
GP20 - D4
GP21 - D5
GP22 - D6
GP26 - D7
GP27 - CE#
GP28 - OE#

🔗 การเชื่อมต่อกับระบบเป้าหมาย

Address Bus (A0-A15):
เชื่อมต่อกับ Address pins ของ ROM socket
Data Bus (D0-D7):
เชื่อมต่อกับ Data pins ของ ROM socket
Control Signals:
CE# (Chip Enable), OE# (Output Enable)
Power Supply:
3.3V จาก Pico 2 หรือ External 5V

🔌 Circuit Diagram

                    Pico2ROMEmu Circuit Diagram
                    
    Target System                     Raspberry Pi Pico 2                Level Shifter
    ┌─────────────┐                  ┌─────────────────────┐            ┌──────────────┐
    │             │                  │                     │            │              │
    │    ROM      │ A0-A15 ────────► │ GP0-GP15 (Address)  │            │   3.3V ◄──►  │ 5V
    │   Socket    │                  │                     │            │   Logic      │
    │             │ D0-D7  ◄──────── │ GP16-GP22,GP26      │ ◄────────► │   Level      │
    │             │                  │ (Data Bus)          │            │   Shifter    │
    │             │ CE#    ────────► │ GP27 (Chip Enable)  │            │              │
    │             │ OE#    ────────► │ GP28 (Output Enable)│            │              │
    │             │                  │                     │            └──────────────┘
    │             │ VCC    ────────► │ 3V3 (Power Out)     │
    │             │ GND    ────────► │ GND                 │
    └─────────────┘                  └─────────────────────┘
                                            │
                                            │ USB
                                            ▼
                                    ┌─────────────┐
                                    │  Computer   │
                                    │ (Programming│
                                    │ & Control)  │
                                    └─────────────┘

Connection Notes:
- Use level shifter if target system uses 5V logic
- Connect all ground pins together
- Add pull-up resistors (10kΩ) on control signals if needed
- Use short wires to minimize signal integrity issues

💻 การเขียนโปรแกรม

🐍 Python Code สำหรับ Pico2ROMEmu

"""
Pico2ROMEmu - ROM Emulator for Raspberry Pi Pico 2 (RP2350)
Uses PIO and DMA for high-performance ROM emulation
"""

import machine
import rp2
import array
import time
from machine import Pin, mem32
import _thread
import gc

class Pico2ROMEmu:
    def __init__(self):
        # GPIO Pin assignments
        self.ADDR_PINS = list(range(0, 16))  # GP0-GP15 for A0-A15
        self.DATA_PINS = [16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 26]  # GP16-GP22, GP26 for D0-D7
        self.CE_PIN = 27  # GP27 for Chip Enable (active low)
        self.OE_PIN = 28  # GP28 for Output Enable (active low)
        
        # ROM storage
        self.rom_data = bytearray(65536)  # 64KB ROM space
        self.rom_images = {}  # Multiple ROM images
        self.current_image = 0
        
        # Performance counters
        self.access_count = 0
        self.last_access_time = 0
        
        self.setup_pins()
        self.setup_pio()
        self.load_default_rom()
        
    def setup_pins(self):
        """Initialize GPIO pins"""
        # Address pins as input with pull-down
        self.addr_pins = []
        for pin_num in self.ADDR_PINS:
            pin = Pin(pin_num, Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)
            self.addr_pins.append(pin)
        
        # Data pins as output (initially high-Z)
        self.data_pins = []
        for pin_num in self.DATA_PINS:
            pin = Pin(pin_num, Pin.OUT, value=0)
            self.data_pins.append(pin)
        
        # Control pins as input with pull-up
        self.ce_pin = Pin(self.CE_PIN, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
        self.oe_pin = Pin(self.OE_PIN, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
        
        print("GPIO pins initialized")
    
    @rp2.asm_pio(set_init=rp2.PIO.OUT_LOW, out_init=rp2.PIO.OUT_LOW)
    def rom_emulator_pio():
        """PIO program for high-speed ROM emulation"""
        # Wait for chip enable and output enable
        wait(0, pin, 0)  # Wait for CE# low
        wait(0, pin, 1)  # Wait for OE# low
        
        # Read address from pins
        in_(pins, 16)    # Read 16-bit address
        mov(x, isr)      # Move address to X register
        
        # Calculate ROM data address
        mov(isr, x)      # Move address back to ISR
        push()           # Push to FIFO for CPU processing
        
        # Wait for data from CPU
        pull()           # Pull data from FIFO
        out(pins, 8)     # Output 8-bit data
        
        # Wait for access to complete
        wait(1, pin, 0)  # Wait for CE# high
        
    def setup_pio(self):
        """Setup PIO state machine for ROM emulation"""
        self.sm = rp2.StateMachine(0, self.rom_emulator_pio, 
                                  freq=125_000_000,  # 125MHz for fast response
                                  in_base=Pin(0),    # Address input base
                                  out_base=Pin(16),  # Data output base
                                  set_base=Pin(16))  # Data set base
        
        # Start the state machine
        self.sm.active(1)
        print("PIO state machine initialized")
    
    def load_default_rom(self):
        """Load a default ROM image for testing"""
        # Create a simple test ROM
        for i in range(len(self.rom_data)):
            if i < 256:
                self.rom_data[i] = i & 0xFF  # Simple counter pattern
            elif i < 512:
                self.rom_data[i] = 0xFF - (i & 0xFF)  # Inverted pattern
            else:
                self.rom_data[i] = 0x55 if (i // 256) % 2 else 0xAA  # Alternating pattern
        
        print("Default ROM loaded (64KB)")
    
    def load_rom_image(self, image_id, filename):
        """Load ROM image from file"""
        try:
            with open(filename, 'rb') as f:
                data = f.read()
                self.rom_images[image_id] = bytearray(data)
                print(f"ROM image {image_id} loaded: {len(data)} bytes")
                return True
        except Exception as e:
            print(f"Error loading ROM image {image_id}: {e}")
            return False
    
    def switch_rom_image(self, image_id):
        """Switch to different ROM image"""
        if image_id in self.rom_images:
            self.rom_data = self.rom_images[image_id]
            self.current_image = image_id
            print(f"Switched to ROM image {image_id}")
            return True
        else:
            print(f"ROM image {image_id} not found")
            return False
    
    def read_address(self):
        """Read current address from GPIO pins"""
        address = 0
        for i, pin in enumerate(self.addr_pins):
            if pin.value():
                address |= (1 << i)
        return address
    
    def write_data(self, data):
        """Write data to GPIO data pins"""
        for i, pin in enumerate(self.data_pins):
            pin.value((data >> i) & 1)
    
    def set_data_direction(self, output=True):
        """Set data pins direction (output/input)"""
        for pin_num in self.DATA_PINS:
            if output:
                Pin(pin_num, Pin.OUT)
            else:
                Pin(pin_num, Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)
    
    def rom_access_handler(self):
        """Main ROM access handling loop (runs on core 1)"""
        print("ROM access handler started on core 1")
        
        while True:
            try:
                # Check if PIO has address data
                if self.sm.rx_fifo():
                    address = self.sm.get() & 0xFFFF  # Get 16-bit address
                    
                    # Bounds check
                    if address < len(self.rom_data):
                        data = self.rom_data[address]
                    else:
                        data = 0xFF  # Default value for out-of-bounds
                    
                    # Send data back to PIO
                    self.sm.put(data)
                    
                    # Update statistics
                    self.access_count += 1
                    self.last_access_time = time.ticks_ms()
                
                # Small delay to prevent CPU overload
                time.sleep_us(1)
                
            except Exception as e:
                print(f"ROM access handler error: {e}")
                time.sleep_ms(10)
    
    def start_emulation(self):
        """Start ROM emulation on second core"""
        _thread.start_new_thread(self.rom_access_handler, ())
        print("ROM emulation started")
    
    def get_statistics(self):
        """Get emulation statistics"""
        return {
            'access_count': self.access_count,
            'last_access_time': self.last_access_time,
            'current_image': self.current_image,
            'rom_size': len(self.rom_data),
            'free_memory': gc.mem_free()
        }
    
    def dump_rom_section(self, start_addr=0, length=256):
        """Dump ROM section for debugging"""
        print(f"ROM dump from 0x{start_addr:04X}:")
        for i in range(0, length, 16):
            addr = start_addr + i
            if addr >= len(self.rom_data):
                break
            
            # Address
            line = f"{addr:04X}: "
            
            # Hex data
            hex_data = []
            ascii_data = ""
            for j in range(16):
                if addr + j < len(self.rom_data):
                    byte = self.rom_data[addr + j]
                    hex_data.append(f"{byte:02X}")
                    ascii_data += chr(byte) if 32 <= byte <= 126 else "."
                else:
                    hex_data.append("  ")
                    ascii_data += " "
            
            line += " ".join(hex_data) + "  " + ascii_data
            print(line)

# Web interface for remote control (if using Pico W)
class ROMEmuWebInterface:
    def __init__(self, rom_emu):
        self.rom_emu = rom_emu
        self.setup_wifi()
        self.setup_web_server()
    
    def setup_wifi(self):
        """Setup WiFi connection (for Pico W only)"""
        try:
            import network
            self.wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
            self.wlan.active(True)
            # Configure your WiFi credentials here
            # self.wlan.connect('YOUR_SSID', 'YOUR_PASSWORD')
            print("WiFi interface ready")
        except ImportError:
            print("WiFi not available (not Pico W)")
    
    def setup_web_server(self):
        """Setup simple web server for ROM management"""
        # Implementation would go here for web-based ROM management
        pass

# Main execution
def main():
    print("Pico2ROMEmu - ROM Emulator for RP2350")
    print("=====================================")
    
    # Create ROM emulator instance
    rom_emu = Pico2ROMEmu()
    
    # Start emulation
    rom_emu.start_emulation()
    
    # Interactive command loop
    print("\nROM Emulator ready!")
    print("Commands: stats, dump, switch , load  , help, quit")
    
    while True:
        try:
            command = input("> ").strip().lower()
            
            if command == "quit":
                break
            elif command == "stats":
                stats = rom_emu.get_statistics()
                print("ROM Emulator Statistics:")
                for key, value in stats.items():
                    print(f"  {key}: {value}")
            elif command == "dump":
                rom_emu.dump_rom_section(0, 256)
            elif command.startswith("switch "):
                try:
                    image_id = int(command.split()[1])
                    rom_emu.switch_rom_image(image_id)
                except (IndexError, ValueError):
                    print("Usage: switch ")
            elif command.startswith("load "):
                try:
                    parts = command.split()
                    image_id = int(parts[1])
                    filename = parts[2]
                    rom_emu.load_rom_image(image_id, filename)
                except (IndexError, ValueError):
                    print("Usage: load  ")
            elif command == "help":
                print("Available commands:")
                print("  stats - Show emulation statistics")
                print("  dump - Dump first 256 bytes of ROM")
                print("  switch  - Switch to ROM image ")
                print("  load   - Load ROM image from file")
                print("  help - Show this help")
                print("  quit - Exit emulator")
            else:
                print("Unknown command. Type 'help' for available commands.")
        
        except KeyboardInterrupt:
            print("\nShutting down...")
            break
        except Exception as e:
            print(f"Error: {e}")

if __name__ == "__main__":
    main()

🔧 การติดตั้งและใช้งาน

  1. ดาวน์โหลด MicroPython firmware สำหรับ Pico 2
  2. Flash firmware ลง Pico 2 ผ่าน USB
  3. Copy โค้ด Python ลงใน Pico 2
  4. เชื่อมต่อสายไฟตาม Circuit Diagram
  5. รัน main.py เพื่อเริ่ม ROM Emulation
  6. ทดสอบการทำงานด้วย Logic Analyzer

⚡ การปรับแต่ง Performance

🚀 เทคนิคเพิ่มความเร็ว

  • ใช้ PIO State Machines สำหรับ I/O
  • DMA สำหรับ Memory Transfer
  • Dual Core Processing
  • Overclock CPU เป็น 200MHz
  • Cache ROM data ใน SRAM
  • Optimize Memory Layout

⚠️ ข้อควรระวัง

  • Signal Integrity ที่ความเร็วสูง
  • Power Supply Noise
  • Ground Loop และ EMI
  • Temperature Rise จาก Overclocking
  • Timing Constraints
  • Memory Bandwidth Limits

🎯 การใช้งานจริง

🕹️ Retro Computing

Apple II ROM Replacement:
เปลี่ยน ROM ใน Apple II เพื่อรัน Multiple OS
Commodore 64 Kernal ROM:
ทดสอบ Custom Kernal และ BASIC ROM
Arcade PCB Repair:
แทนที่ ROM ที่เสียหายใน Arcade Boards
MSX Computer:
ROM Cartridge Emulation สำหรับ MSX

🏭 Industrial & Development

Firmware Development:
ทดสอบ Firmware ก่อน Flash ลง Production
Legacy System Support:
แทนที่ ROM ที่หาซื้อไม่ได้แล้ว
Educational Projects:
สอน Computer Architecture และ Memory Systems
Reverse Engineering:
วิเคราะห์และ Modify ROM Contents

🔬 Research & Testing

ROM Dumping:
อ่านและสำรอง ROM จากระบบเก่า
Compatibility Testing:
ทดสอบ ROM Compatibility กับ Hardware ต่างๆ
Performance Analysis:
วัด ROM Access Time และ Throughput

🚀 Advanced Applications

Multi-ROM Systems:
จำลอง ROM Bank Switching
Dynamic ROM Loading:
เปลี่ยน ROM แบบ Real-time ผ่าน Network
ROM Compression:
บีบอัด ROM เพื่อประหยัดพื้นที่

🔧 การแก้ไขปัญหา

❌ ปัญหาที่พบบ่อย

ระบบไม่ Boot:
• ตรวจสอบการต่อสาย Address/Data Bus
• ตรวจสอบ Control Signals (CE#, OE#)
• ตรวจสอบ Power Supply และ Ground
Data Corruption:
• ใช้ Level Shifter สำหรับ 5V Systems
• ตรวจสอบ Signal Integrity
• ลด Clock Speed หรือเพิ่ม Delay
ความเร็วช้า:
• Enable PIO และ DMA
• Overclock Pico 2 เป็น 200MHz
• ใช้ Dual Core Processing

✅ วิธีแก้ไข

การทดสอบ:
• ใช้ Logic Analyzer ตรวจสอบ Signals
• ทดสอบด้วย Simple ROM Pattern
• ตรวจสอบ Timing Diagram
การปรับปรุง:
• ใช้สาย Jumper สั้นๆ
• เพิ่ม Decoupling Capacitors
• ใช้ Ground Plane ที่ดี
การ Debug:
• เพิ่ม Debug Output ใน Code
• ใช้ Serial Monitor
• ทดสอบทีละส่วน

🔮 การพัฒนาต่อยอด

🚀 แนวทางการพัฒนาต่อ

🌐 Network Features:
Remote ROM Management ผ่าน WiFi
📱 Mobile App:
Control ROM Emulator ผ่าน Smartphone
🗜️ Compression:
Real-time ROM Compression/Decompression
🔐 Security:
Encrypted ROM Storage และ Authentication
📊 Analytics:
ROM Usage Statistics และ Performance Monitoring
🔄 Auto-Update:
Automatic ROM Updates จาก Repository

🛠️ Hardware Improvements

  • Custom PCB Design สำหรับ Production
  • Built-in Level Shifters และ Buffers
  • LED Status Indicators
  • External SRAM สำหรับ Large ROMs
  • Multiple ROM Socket Support
  • USB-C Power และ Data

💻 Software Enhancements

  • GUI Application สำหรับ ROM Management
  • ROM Format Auto-Detection
  • Checksum Verification
  • ROM Patching และ Modification Tools
  • Performance Profiling
  • Cloud ROM Repository Integration

🎯 สรุป: Pico2ROMEmu - ROM Emulator ยุคใหม่

Pico2ROMEmu เป็นโซลูชัน ROM Emulation ที่ทรงพลังและประหยัด ด้วย Raspberry Pi Pico 2 และ RP2350 chip จาก Global Byte Shop คุณสามารถสร้าง ROM Emulator ที่มี Performance เทียบเท่า Hardware ROM เริ่มต้นเพียง 1,190 บาท

⚡ Performance สูง

RP2350 @ 150MHz
PIO + DMA สำหรับ Real-time I/O

💰 ราคาประหยัด

เริ่มต้นเพียง 1,190 บาท
ถูกกว่า Hardware ROM หลายเท่า

🔄 ความยืดหยุ่น

Multiple ROM Images
Hot-swapping Support

⏰ จัดส่งฟรีทั่วไทย | 🔧 รับประกัน 1 ปี | 💬 Support 24/7

🔗

อ้างอิงจาก Hackaday.io

บทความนี้พัฒนาต่อยอดจากโปรเจค "Pico2ROMEmu - RP2350/Pico2 ROM Emulator" โดยเพิ่มเติมการอธิบายเทคนิค การใช้งาน และแนะนำอุปกรณ์ที่หาซื้อได้ในไทย

🎯 สิ่งที่เพิ่มเติมในบทความนี้:

  • • อธิบายหลักการทำงานของ RP2350 PIO และ DMA
  • • เปรียบเทียบ Pico 2 กับ Pico รุ่นแรก
  • • รายการอุปกรณ์และราคาจาก Global Byte Shop
  • • คู่มือการประกอบและเขียนโปรแกรม
  • • ตัวอย่างการใช้งานกับระบบ Retro Computing
  • • การ Troubleshooting และ Performance Tuning
  • • แนวทางการพัฒนาต่อยอดและปรับปรุง

แท็ก

ฝากความคิดเห็น

ฝากความคิดเห็น


Blog posts

  • 6502 กลับมาแล้ว! คราวนี้วิ่งเร็วในแบบ FPGA  ที่ Maker รอคอย

    , โดย Global Byte Shope 6502 กลับมาแล้ว! คราวนี้วิ่งเร็วในแบบ FPGA ที่ Maker รอคอย

  • ESP32 พลิกเกม! เมื่อการโค้ดไม่ได้หยุดแค่ IoT แต่ไปไกลถึง “งานศิลปะ

    , โดย Global Byte Shope ESP32 พลิกเกม! เมื่อการโค้ดไม่ได้หยุดแค่ IoT แต่ไปไกลถึง “งานศิลปะ

  • Arduino ไม่ได้มีดีแค่หุ่นยนต์… คราวนี้วัดชีพจรมนุษย์ได้แล้ว !

    , โดย Global Byte Shope Arduino ไม่ได้มีดีแค่หุ่นยนต์… คราวนี้วัดชีพจรมนุษย์ได้แล้ว !

  • Pico2ROMEmu : คืนชีพเครื่อง Retro ง่ายกว่าเดิม ขนาดไม่ถึงฝ่ามือ แต่จำลอง ROM ได้หลายเมกะไบต์ทันที

    , โดย Global Byte Shope Pico2ROMEmu : คืนชีพเครื่อง Retro ง่ายกว่าเดิม ขนาดไม่ถึงฝ่ามือ แต่จำลอง ROM ได้หลายเมกะไบต์ทันที

© 2025 บริษัท โกลบอลโทรนิค อินเตอร์เทรด จํากัด, ขับเคลื่อนโดย Shopify

    • PayPal

    เข้าสู่ระบบ

    ลืมรหัสผ่านใช่ไหม?

    ยังไม่มีบัญชีใช่ไหม?
    สร้างบัญชี