Der MiSTer das größte FPGA Retro Projekt derzeit

werpu

Lieutenant
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Hallo, nachdem bereits vereinzelt FPGA Emulations Themen behandelt wurden
(https://www.computerbase.de/2021-10/mega65-8-bit-heimcomputer-kann-vorbestellt-werden/)
will ich mal über das größte Projekt dieser Art derzeit reden. Den MiSTer.

Um was handelt es sich. Erstmal es handelt sich nicht um einen fertigen Computer auf FPGA Basis wie der Mega65 oder der ZX Spectrum Next sondern um ein Community Projekt mit aufbauend auf einem developer board und jeder Menge Erweiterungen.
Aber bevor ich ins Detail gehe zur Geschichte.
Es fing an sich mit einem anderen Projekt an, dem MiST Projekt, das eine funktionierende Atari ST Nachbildung auf FPGA Basis erstellen sollte. Das Projekt wuchs es kamen weitere Computer und Konsolen dazu aber irgendwann stand es technisch an, deshalb wurde das MiSTer Projekt gegründet, welches auf einem stärkeren Entwicklerboard, dem Terasic DE-10 Nano aufbaute, dass damals einen vernünftigen Kompromiss zwischen Preis und Leistung darstellte. Dieses übernahm viele der Kerne des MiST und steuerte selber neue bei. Es gibt zwischen beiden Projekten nach wie vor einen regen Austausch wobei sich die Userbasis auf den MiSTer verschob. Heute dürfte der MiSTer wohl die größte Community aller FPGA Retro PRojekte haben.

Was sind die Vorteile einer FPGA Emulation? Eine FPA Emulation ist eigentlich nicht wirklich eine Emulation sondern je nachdem ein Nachbau der Original Hardware auf Verilog Beschreibungs Basis, also eigentlich ein redesign/reverse engineering der Chips, dass dann an eine programmierbare Logikeinheit übergeben wird die diese ausführen kann. Der wesentliche Vorteil und das ist vor allem bei den alten Computern und Konsolen wichtig ist, dass diese Nachbauten im Regelfall das Timing fast perfekt bis 100% perfekt hinbekommen, Emulationsungenauigkeiten, Verzögerungen durch ein darunter liegendes Betriebssystem etc.. gibt es nicht.


Der Nachteil ist natürlich, dass es bei Weitem weniger Leute gibt, die diese Chips nachbilden können als es z.b. Software Entwickler gibt, die sowas auf C Basis nachbilden könnten. So hat auch das MiSTer Projekt nur eine Handvoll Leute, die aber beständig neue sogenannte Cores liefern. Ein weiterer Nachteil ist, FPGAs sind teurer als Einplatinencomputer und preisstabil bzw. in letzter Zeit sogar leicht steigend im Preis. Der Einstieg in die FPGA Emulation ist definitiv finanziell höherschwelliger als der in die Software Emulation mit einem PI. Auf Preissenkungen braucht man nicht zu hoffen, die FPGAs halten ihre Preise für sehr sehr lange Zeit weil es nur wenig Herstellerkonkurrenz gibt.

Das Projekt selber ist international organisiert, der Project lead Alex Mjelnikov (Sorgelig) dürfte Ukrainer sein unter den Core entwicklern finden sich aber auch US Amerikaner Deutsche ein Spanier, Japaner etc.. Eines der wesentlichen Vorteile dieses Projektes gegenüber anderen FGPA Projekten ist eine relative straffe Organisation, Sorgelig ist sehr streng bezüglich dem was rein darf und wie es reindarf, alles muss Opensource sein und bestimmte Kriterien erfüllen.
Das merkt man auch insgesamt an der Maschine selber, das Benutzerinterface ist einfach gehalten nicht unbedingt das attraktivste, aber macht genau das was es soll und man findet sich sofort zurecht.
Den für opensource projekte oft typischen Wildwuchs und eine Zweigleisigkeit gibt es nicht. Es wirkt alles wie aus einem Guss und eher nahe an einem komerziellen Produkt. Wenn man sich auf die Konsolen beschränkt bekommt man in der Tat eine vollkommene Konsolenerfahrung nach der Einrichtung.

Wie sieht das ganze nun aus.
Also zuerst, es gibt keine wirkliche Lösung von der Stange, man muss oft die Boards separat kaufen und dann zusammensetzen. Eine einfache Mister Konfiguration besteht aus einem DE-10 Nano und SD Ram, weitere Möglichkeiten, USB Board (im Prinzip ein einfacher USB Hub, IO Board für diverse Dinge wie VGA Anschluss oder digital Audio, eben auch diverse Gehäuse. Neuere Sachen die gerade in Entwicklung sind sind z.b. ein Board für ein konsolenartiges "Auftreten", ein Jamma Board um den Mister in Arcade Kabinette zu verfrachten, oder ein Mini ITX Board, sowie ein Mini Arcade Build. Man sieht die Community ist sehr aktiv.

Hier ein Paar Bilder dazu:

image.thumb.png.5828dbb808970e849062ea9fa9e9ee36.png


Hier ein MiSTer in einem offiziellem Gehäuse.


Hier in dem gerade vorgestellten Konsolenaufbau:


S_CASE_B_with_Dust_cover.jpeg


Und hier mein ganz privater Selbstbau:

PXL_20211003_162052084.jpeg


Dies ist eine art Mini Arcade build, mit einer angeflanschten Roland MT32 PI Einheit die einen Roland MT32 emulieren kann
(funktioniert derzeit beim pc core, dem amiga und dem ST core)

Intern sieht eine klassische MiSTer Installation so aus:

MiSTer_Martin_complete.jpeg



Dies ist wohl die typischste Installation:
Unten das USB Board, in der Mitte der Terasic DE 10 Nano oben das IO Board.

Das Setup läuft im Prinzip darauf hinaus dass man ein angepasstes Arm Linux Image initial auf eine SD Karte spielt und von der bootet, danach fährt man das Update Script aus, dass alle unterstützten Cores einspielt. Um die Roms, Disk Images etc.. muss man sich selber kümmern, die kommen dann in die entsprechenden Verzeichnisse.
Neue Cores kommen immer einfach per Update Script herein.


Fertig installiert hat der Mister ein einfaches Benutzerinterface, dass sich vollkommen mit dem Gamepad oder den Cursortasten steuern lässt:



PXL_20211003_162824697.jpeg


Die Zahl der cores ist mir nicht bekannt, aber es sind sehr sehr viele.
Sie liegt. in der Tag in etwa in ähnlichen Dimensionen wenn auch nicht ganz so hoch wie bei einer Retropi Installation.

Diese Seite gibt einen guten Überblick über die offiziellen Cores, es gibt aber noch einige Weitere aus inofiziellen Sekundärquellen:

https://github.com/MiSTer-devel/Main_MiSTer/wiki/Arcade-Cores-List

Rechts auf der Seite findet sich auch die Liste an Konsolen und Computern die unterstützt werden.
Man sieht die Zahl der Systeme ist enorm und geht derzeit rauf bis zur inklusive 16 Bit Ära.

Das älteste Gerät, das derzeit nachgebildet ist, ist ein Edsac aus dem Jahr 1939!!! auf dem rannte das erste Computerspiel überhaupt Tic Tac Toe aber auch die PDP 1 mit Spacewar und einige Ostblock Systeme und auch ein DDR Spielautomat finden sich in der Liste!


Natürlich haben die Cores unterschiedliche Qualität, vor allem wenn es um obskure Systeme wie z.b. den Dragon 32 geht gibts noch Defizite, einige der Computer Cores können z.b. noch kein Disc Write oder der ZXNext Core kann nicht mit Kopiergeschützten Disc Images des Spectrum umgehen, was das Speichern schwierig macht, und einige so wie der NeoGeo Core sind schlichtweg ident zum original (wurde schichtweise auf Mikroskop Ebene abfotografiert und dann maschinell in VHDL übersetzt).
Generell muss man aber sagen dass die Qualität der meisten Cores den Software Emulationen haushoch überlegen ist, das war auch einer der Gründe warum ich "aufgesprungen" bin. Ich wuchs mit den Atari 8 Bit Systemen auf und da ist die Software Emulation gelinde gesagt am "Bit Rotten". Die Emulatoren altern immer mehr und die MESS Emulation ist ungenau.
MiSTer lieferte hier eine perfekte Nachbildung ab!

Weitere Cores die hochqualitative Emulation liefern sind z.b.:
a) C64, Amiga, Atari ST, wobei hier die neueren Modelle aufgrund der Grenzen des FPGA nicht unterstützt werden



Eine weitere Besonderheit, der ZX Spectrum Next findet sich auch, der FPGA Code dieses Projektes wurde schlichtweg quer portiert und läuft jetzt.



Wo liegen die Grenzen des Projektes, was geht noch nicht?


Das wird gerade ausgelotet. Was sicher kommen wird, ist die PS1,
N64 wird vermutlich nicht mehr gehen, der Grund die Zahl der Logikzellen reicht nicht. Atari Jaguar und Sega Saturn sind aber noch in Arbeit.
(Zusatz nachträglich angefügt, der Entwickler des PS1 Cores brachte diese Woche die ersten Spiele zum Laufen, hier sein Video:


Auf der Computer Seite ist mit den ersten Amiga und ST Modellen mit reiner Hardware Emulation schluss. Die höheren Motorola Prozessoren würden zu viele Logik Gates verbrauchen.

Das größte Loch auf der Computerseite dürfte derzeit wohl der Apple IIgs und die späteren Farbmacs oder alte Sun und Next Workstations auf Motorola Basis darstellen (ein SW Mac ist aber unterstützt)

Das heißt, das Projekt hat seine Grenzen, die aber noch unklar sind, weil das Board offen für Erweiterungen ist und bereits mit einem zugegeben langsamen aber dennoch vorhandenen ARM Teil kommt. So wurde bereits die ScummVM auf den Arm Teil portiert und derzeit wird mit sogenannter Mixed Emulation auf der Amiga Seite experimentiert, sprich Teile des Computers bleiben Software timing kritische Teile gehen ins FPGA. Ob es was wird steht noch in den Sternen, aber es laufen Versuche.

Worin unterscheidet sich der MiSTer zum Mega65...
es ist erstmal der FPGA, der Mega65 hat zwar einen stärkeren FPGA dieser muss aber mehr auf der FPGA Seite nachbilden, weil eben der ARM Teil fehlt, so kann der MiSTer das gesamte UI, die IO etc.. direkt am ARM abbilden, welcher FPGA höhere Grenzen hat wird sich zeigen. Der MiSTer hat definitiv derzeit mehr Kerne und die größere Userbasis, das kann sich natürlich ändern.
Es ist aber auch eine Lösung die man einfach kauft und dann loslegen kann man muss im Normalfall halt die paar Teile selber zusammenschrauben und stecken, dann die SD beschreiben und danach halt alles einspielen.
Es ist auch keine Lösung mit der man die alten Discs die man gesammelt hat so einfach ins Laufwerk schieben kann. In dieser Hinsicht ist es näher am RetroPI am z.b. ZX Spectrum Next oder eben dem Mega65.

Sind diese Projekte Konkurrenten? Jein, Mister bedient sich am Mist, liefert selber, Mega65 hat anscheinend den c64 Core des MiSTer übernommen, ZXNext hat seine Software ebenfalls Richtung MiSTer geliefert, auf der MiSTer Seite wiederum liefert Jotego, einer der Sekundärquellenentwickler , im Zuge seiner Arbeit an den Capcom Arcade Systeme, VHDLs von undokumentierten nicht mehr erhältlichen Yamaha Soundchips ab, die wiederum dann in Hardware gegossen werden damit man für Originalhardware endlich Ersatzchips für die eingehenden Soundprozessoren hat. Also einfach alles opensource typisch, jeder liefert und es wandert Kreuz und quer sogar bis in die original Hardware zurück.

Letztendlich gehts bei FPGA darum, dass neben der Erhaltung der Software selber die Hardware auch erhalten wird, indem man das Reverse Engineering der Bauteile soweit treibt, dass man sie irgendwann wieder produzieren kann. Und da ist das Beispiel von Yamaha und Jotego wirklich perfekt dafür.

Der Wesentliche Vorteil des MiSTer gegenüber den meisten anderen FPGA Projekten, ist halt, man kann ihn derzeit bekommen, und es ist bereits ein Riesenprojekt und nicht nur ein Projekt dass genau eine Maschine oder eine hand-voll Maschinen unterstützt. Es geht natürlich nicht soweit wie Mame, aber gerade was non Arcade Systeme angeht ist MiSTer Mame/Mess qualitativ überlegen und auch weiter als alle anderen FPGA Projekte was die schiere Zahl an unterstützten Systemen angeht!
Der Nachteil ist dieser Universalität ist dass der Mister weiter vom Feeling der Originalhardware entfernt als Projekte wie der ZX Spectrum Next, also eher weniger was für Sammler!

Anbei noch ein paar wichtige Links

  1. Hier das communty forum: https://misterfpga.org/
  2. Das Github Repository zum Projekt: https://github.com/MiSTer-devel
  3. Übersicht: https://www.youtube.com/watch?v=e5yPbzD-W-I
  4. Midi auf dem MiSTer: https://www.youtube.com/watch?v=qUz5-hW1n0U

Hier ein paar Artikel dazu:

  1. https://www.polygon.com/22640171/mi...ng-retro-fpga-board-chip-io-explainer-usb-hub
  2. https://www.topfree.de/mister-fpga-fuer-den-ultimativen-retro-fan
  3. https://kotaku.com/and-now-the-ultimate-retro-gaming-device-1847608362
  4. https://www.theverge.com/22323002/mister-fpga-project-retro-computer-console-early-pc


Denke das wars, ich hoffe ich hab Interesse für das Projekt geweckt! und stehe für Fragen zur Verfügung.
 
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Sieht gut aus, mal schauen ob ich die Zeit dafür finde :).


@SV3N
Du weißt wieso du hier verlinkt bist ;)
 
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Spannendes Thema, auch der Einstieg sieht für den wenig Versierten machbar aus. Wenn ich die Entwicklung des Heimcomputers mal selbst nachempfinden will...:)
 
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Der Einstieg ist nicht schwierig, eher eine Geldfrage. FPGAs sind nicht billig und Preisstabil werden eher teurer, dazu halt die Teile organisieren, das sind meist kleine Einmannfirmen, die die Opensource designs, dann umsetzen und verkaufen. Ein Vollständiges MiSTer Setup liegt schon je nach Ausbaustufe im Bereich 300-500 Euro!

Am leichtesten ist es vmtl mit einem Kit wo alles dabei ist. Wenn man es hardcore machen will nimmt man das Design selber und lötet es zusammen.

ich hab mir die Teile damals getrennt zusammenbestellt. Händleradressen findet man u.a. im Community Forum!
Btw. Tip ohne SD Ram gehts wirklich nicht, nur wenige Cores nutzen das nicht! Der Grund das Ram des ARM Teils dass auch vom FPGA genutzt werden kann ist schlichtweg einfach zu langsam!
 
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Danke für diese ausführliche Zusammenfassung.

Habe mir vor kurzem das Mister Multisystem bestellt. Leider die erste Charge verpasst und der Liefertermin ist irgendwann in 2022 :(

Überlege jetzt, spontan doch woanders zu bestellen, finde aber eigentlich den Formfaktor und kleine Annehmlichkeiten, wie den direkt integrierten Scartanschluß richtig klasse.
 
Ja das Multisystem ist nett, es gibt aber ein 2. Projekt dass ein Mini ITX Board für den Mister bereitstellt, wäre evetl. eine Alternative. Der Entwickler dieses Boards sitzt in Spanien wäre also auch EU!
Ergänzung ()

Re ausverkauft: Ja das geht immer schnell bei diesen Boards, es sind oft kleinere Einmannfirmen die diese Boards herstellen! Hat alles einen sehr starken community Charaketer!
 
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Du meinst das hier? https://www.antoniovillena.es/store/product/kit-mister/

Gab glaube ich noch ein AIO, das kürzlich angekündigt wurde, das finde ich gerade aber nicht mehr :D

Und das Gesamtpaket beim Multisystem taugt mir schon, zumal der Hersteller solche Boards nicht erst seit gestern fertigt und es zwei Jahre Garantie gibt.

Musste warten, bis der Beitrag freigeschaltet wird, wohl wegen dem Link.
 
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Ja finde beide Lösungen gut, ich verfolge es aber nicht sehr intensiv, weil ich ja aufbauend auf der Standardlösung ein Vectrex ähnliches Selbstbausetup habe!
Ergänzung ()

https://www.d3fmod.com/mini-itx-ironclad-plus/ das ist das was ich meine
 
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Ah...genau, ironclad war's! Danke.

Das ist auf jeden Fall eine interessante Alternative. Muss ich mir ernsthaft nochmal zu Gemüte führen.
 
Ja wenn ich ein System von Grund auf hochziehen würde würde ich mir vmtl eines der beiden Boards als Basisboard überlegen.
Beide haben so ihre Vorteile je nachdem was man braucht. Für viele Retro Fans ist vmtl Scart ein Riesenthema, für mich wärs der mini ITX Formfaktor. Aber die Situation habe ich "zum Glück" nicht mehr.
 
Vor etwa einem Monat habe ich endlich mein Mister Multisystem erhalten und kann nur sagen: Insgesamt war die Anschaffung nicht unbedingt günstig, aber jeden Cent wert! Selbst bei den aktuell gestiegenen Preisen für das DE10-Nano Board hätte ich den Kauf keine Sekunde bereut.

Ich betreibe den Mister direkt per RGB an einem 17" JVC PVM und das funktionierte auf Anhieb vollkommen problemlos.

Die Bandbreite der abgebildeten Systeme ist der absolute Wahnsinn, selbst der PS1 Core ist mittlerweile veröffentlicht worden und läuft (mit ein paar Ausnahmen, das werden zukünftige Bugfixes aber mit Sicherheit ändern) wirklich ordentlich.

Bester Retrokauf ever.
 
Gratulation und viel Spass damit. Wundert mich dass die Computerbase dieses Thema noch nicht aufgegriffen hat. Bin der erste der darüber geschrieben hat. Ich habe diesen Artikel ja nur deshalb geschrieben weil schon einige FPGA Systeme vorgestellt wurden, aber das mit Abstand größte Projekt in dem Bereich ignoriert wurde.
Ungefähr so wie wenn man permanent Unixoide Betriebssysteme berichtet aber Linux aussen vorlässt!
Da spielt ein bissl Fanboyism meinerseits mit rein.
 
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FPGAs sind halt eine sehr spezielle Nische, nicht nur im Retro-Bereich sondern generell. Schon vor der Chipkrise waren FPGA Boards oft schlecht lieferbar und dann auch relativ teuer.
 
Sind sie definitiv da gibt keine Diskussion. Fast die Nische der Nische, ich kenne aber auch niemanden der es bereut hat sich so ein System angeschafft zu haben. Kaufen tuns meist eh nur Sammler die einen Packen alter Geräte daheim stehen haben.
 
Ich bin schon eine ganze Weile hin und hergerissen einen MiSTer zu bestellen. In welcher Konfiguration könnte ich gar nicht mal sagen, da kenne ich mich nicht so aus. Ich habe hier noch mehrere CRTs stehen und möchte den Mister am liebsten direkt daran anschließen und vor allem Amiga, DOS und eigentlich alles bis Super Nintendo damit abspielen. Das sollte doch mit dem One4All Original System 128 MB locker klappen, oder? Oder reicht da auch das Basic Teil mit 32 MB?

An einen Mister kann man doch ganz normal Maus und Tastatur etc. anschließen? Ich suche einfach nach einer Möglichkeit, alles an einem Platz zu haben und an eine Röhre anschließen zu können.
 
Ich würde auf das 128MB Modell gehen damit sollte man auch was Jaguar etc... was halt noch kommt eher auf der sicheren Seite sein. Neo Geo braucht ja auch mehr als 32. Maus Tastatur geht, beim Röhrenmontor, schauen dass das IO Board die richtigen Anschlüsse hat!
 
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Übrigens spannende Entwicklungen:

a) Robert Pelp (fpgazumspass) hat einen N64 core gestartet und wird so wie es derzeit aussieht den auch noch am Mister zum laufen bekommen
b) Es gibt mittlerweile 2 Mini ITX Lösungen

Das IronClad Plus Board eines Spaniers, welches ich nun verwende, das hat eine hervorragende Connectivity und kann den Mt32 am internen User Port 2, also Gehäuse intern abfackeln. Weiters hat es
a) 7 USB Ports (4 hinten, 3 intern, die nach aussen geführt werden können, 2 davon standard itx board connectoren)
b) hervorragende Analog Ausgänge
c) einen besseren Video ausgang als die anderen boards
d) Hifi Analog Audio
e) Digital Audio Out
f) der Userport ist als USB und DB9 Variante nach aussen geschliffen

Das 2. neue Board ist ein Jamma Board im ITX Faktor, das man in bestehende Arcade Setups per Jamma Connector einschleifen kann, dass aber auch in ein mini ITX Gehäuse passt!
 
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werpu schrieb:
Übrigens spannende Entwicklungen:

a) Robert Pelp (fpgazumspass) hat einen N64 core gestartet und wird so wie es derzeit aussieht den auch noch am Mister zum laufen bekommen

Da bin ich echt gespannt. Der Saturn core scheint ja mittlerweile auch ziemlich gut zu laufen (noch nicht selbst ausprobiert)
 
Ich hab den Saturn Core noch nicht ausprobiert aber der ist ein bissl eine endlose Sache und das hat leider den traurigen Grund dass der Entwickler in der Ukraine sitzt!
Der hat glaub ich auch einen anderen Ansatz als Pelp, dem es nicht darum geht die original Hardware jeden Transistor perfekt nachzubilden sondern eben von einem Emulator aus startet!
Da gibts halt 2 unterschiedliche Ansätze wie man zum Ergebnis kommt!
 
Mittlerweile entwickeln sich mit mistex und snestang fpga alternativen
https://wololo.net/2024/03/21/emula...ased-snes-emulator-for-the-tang-nano-20k-kit/

Mit sipeed retro game pocket ist auch ein handheld inkl. Hdmi ausgang geplant
https://www.notebookcheck.com/Sipee...ame-Pocket-FPGA-Gaming-Handheld.821909.0.html
 
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