作者Allison Parrish通过多年研究和设计，成功制作了一款自制的Game Boy卡带，并将其设计公开供大家使用。文章总结了她在制作过程中学到的知识，旨在为有兴趣制作自定义Game Boy卡带的人提供一个易于理解的综合指南。

Game Boy卡带工作原理详解

本文深入探讨了Game Boy卡带的工作原理，特别是如何从零开始制作一个Game Boy卡带。虽然制作Game Boy卡带并不是一个新颖的目标，但理解其内部机制仍然具有挑战性。作者通过多年的研究和设计，最终发布了一个自制Game Boy卡带的设计方案，并在此文中分享了整个过程中的学习心得。

背景与动机

Game Boy作为一款经典的便携式游戏机，其卡带设计相对简单，但功能强大。作者之所以对Game Boy卡带感兴趣，并非出于怀旧，而是因为Game Boy的设计易于理解，且没有复杂的版权保护或区域锁定机制。此外，Game Boy拥有丰富的软件库和活跃的开源工具链，使得开发者可以轻松为其开发软件。

Game Boy卡带的基础知识

Game Boy卡带的核心功能是为游戏机提供运行游戏所需的内存。与现代设备不同，Game Boy没有内置的操作系统或可重写的非易失性存储，因此游戏开发者必须通过卡带来提供实际的内存芯片。卡带不仅存储游戏数据，还可以通过自定义硬件扩展Game Boy的功能，例如加速度计或实时时钟。

卡带的基本结构

一个典型的Game Boy卡带包含一个边缘连接器，用于插入Game Boy的卡带插槽。卡带上的ROM芯片通过导电迹线与边缘连接器相连。Game Boy通过地址总线、数据总线和控制引脚与卡带进行通信。当Game Boy需要从卡带ROM中读取数据时，它会通过地址总线发送地址，ROM芯片则通过数据总线返回相应的字节。

内存管理与内存控制器

Game Boy的内存管理相对复杂，因为它可以同时连接多个内存芯片，包括内部RAM、视频RAM、卡带ROM和卡带RAM。为了避免总线冲突，Game Boy使用内存控制器（MBC）来管理这些内存芯片的访问。MBC通过切换内存块（bank switching）来扩展Game Boy的内存容量，使得游戏可以使用超过32KB的ROM和128KB的卡带RAM。

自制Game Boy卡带的挑战

制作一个自制的Game Boy卡带需要考虑多个因素，包括使用现成的组件、支持可重写的闪存芯片、以及兼容大部分Game Boy游戏库。作者详细介绍了如何通过闪存芯片和MBC协议来实现这些功能，并探讨了如何解决闪存协议与MBC协议之间的冲突。

卡带闪存器与MBC模拟

为了将游戏数据写入卡带，需要使用卡带闪存器。闪存器通过USB连接到计算机，并通过微控制器与卡带进行通信。作者还介绍了如何通过微控制器或FPGA来模拟MBC的功能，以实现对闪存芯片和卡带RAM的管理。

电源与电平转换

由于Game Boy使用5V电压，而现代电子元件通常使用3.3V电压，因此在自制卡带中需要进行电压转换。作者讨论了如何使用线性稳压器或降压转换器来将5V电压转换为3.3V，以及如何使用电平转换器来处理Game Boy与卡带组件之间的信号传输。

总结与资源

本文详细介绍了如何从零开始制作一个Game Boy卡带，涵盖了从闪存芯片的选择到MBC协议的实现，再到电源管理的各个方面。作者还提供了丰富的参考资料，包括商业卡带的原理图、内存切换的详细解释以及Game Boy内存访问模式的时序图。

通过本文，读者可以深入了解Game Boy卡带的工作原理，并为自制卡带提供了实用的指导。

评论内容总结：

1. 技术讨论与建议：

   • exmadscientist 对设计提出了详细的技术建议，包括电源去耦、电平转换器的使用、USB端口的ESD保护等。例如：“LVC logic has horrid power consumption during transitions, so best to feed it well if you expect any kind of transition rate out of these gates.”（LVC逻辑在转换期间功耗很高，因此如果预期这些门有转换速率，最好为其提供良好的电源。）
   • exmadscientist 还提到TI的TXB0108芯片存在潜在风险，建议谨慎使用：“They have a tendency to swap translation direction in the presence of electrical noise, which means your input is now an output, cross-driving something.”（它们在电气噪声存在时容易切换转换方向，这意味着你的输入现在变成了输出，交叉驱动某些东西。）

2. 对Game Boy的赞赏与回忆：

   • sigpwned 对Game Boy的工作原理表示赞赏：“False, this is exactly as much as I wanted to know about how Game Boy cartridges work. Thank you!”（错误，这正是我想知道的关于Game Boy卡带工作原理的内容。谢谢！）
   • asdff 分享了Pokemon Blue版本在洗衣机中幸存的故事：“My Pokemon blue version went through the washer and dryer probably 20 years ago and it still works to this day.”（我的Pokemon Blue版本大约20年前经历了洗衣机和烘干机，至今仍然可以使用。）

3. 资源分享与开发建议：

   • CaliforniaKarl 分享了关于Game Boy的深入讨论视频链接：“See also the Ultimate Game Boy Talk from 33c3.”（另见33c3的Ultimate Game Boy Talk。）
   • phendrenad2 提到一个已消失的Game Boy开发资源：“I was sad to see that one of my old favorite GB dev resources is gone.”（我很遗憾看到我最喜欢的GB开发资源之一消失了。）

4. 对设计的兴趣与鼓励：

   • HardwareLust 表示对内容非常感兴趣：“I find this really fascinating, thanks for sharing!”（我觉得这非常有趣，感谢分享！）
   • CommenterPerson 鼓励作者开发不追踪用户的物联网设备：“Congrats, Nice work! Now go build and sell some nice IOT gadgets that do not track users, and become a millionaire.”（恭喜，干得好！现在去开发并销售一些不追踪用户的物联网设备，成为百万富翁吧。）

5. 关于Game Boy PCB设计的疑问：

   • LarsDu88 询问是否有人尝试制作并开源原始Game Boy的PCB设计：“I was wondering if anyone has tried making a full original Gameboy PCB and open sourcing it?”（我想知道是否有人尝试制作并开源完整的原始Game Boy PCB设计？）