Résumé du projet

Il y a quelques années, j'ai réalisé un projet utilisant les ports de Gamecube de la Wii pour y raccorder des manettes NES, SNES et N64. Malheureusement, les ports de Gamecube ont été retirés des nouvelles Wii et la Wii U n'en offre pas non plus.

Ce nouveau projet utilise donc le port d'extension de la télécommande Wii (wiimote), exactement comme la manette classique de Nintendo. En fait, le microcontrôleur de ce projet fait tout simplement semblant d'en être une.

• Permet de jouer aux jeux virtual console avec une manette d'origine.
• Fonctionne sur la Wii U et sur les Wii dépourvues de ports Gamecube.
• Apparait à la Wii comme étant une manette classique.
• Supporte les manettes N64^[2]
• Supporte les manettes SNES
• Supporte les manettes Gamecube (Testé avec les manettes standard Nintendo^[1] et la Wavebird)
• Supporte les manettes NES

^[1] Manettes DOL-008: Version originale (Gamecube), version japonaise avec câble plus long et édition Super Smash Bros.
^[2] Ne fonctionne pas avec « N64 reality quest glove »

Certaines version déjà assemblées de ce projet sont disponibles dans le magasin en ligne:

Photos

Installation dans une manette NES:

Support NES et SNES

Bouton Classique Wii	Manette SNES	Manette SNES (mode NES)	Manette SNES mode analogique	Manette NES
D-Pad	D-Pad	D-Pad	D-Pad	D-Pad
plus	Start	Start	Start	Start
moins	Select	Select	Select	Select
A	A	B	A	A
B	B	Y	B	B
X	X		X
Y	Y		Y
L	L		L
R	R		R

Lorsqu'une manette de SNES est utilisée pour des jeux SNES ou qu'une manette NES est utilisée pour des jeux NES, le mapping est très simple. Par contre, l'utilisation d'une manette SNES pour jouer à un jeu NES n'est pas idéale si A et B contrôlent A et B du côté Wii.

Pour activer le mode NES:
Appuyez sur START+SELECT+L+R+DOWN simultanément. Dans ce mode, les boutons SNES sont mieux disposés pour les jeux VC NES.

Pour activer le mode analogique:
Appuyez sur START+SELECT+L+R+LEFT simultanément. Dans ce mode, le D-Pad contrôle le joystick analogique gauche de la manette classique. Ce mode n'est pas vraiment utile, mais battre un ami à ainsi peut s'avérer plutôt drôle.

Pour retourner au mode standard:
Appuyez sur START+SELECT+L+R+UP simultanément.

Bouton Home:
Donnez trois coups rapides (Triple-clic) sur le bouton start pour activer le bouton home.(Depuis la version 1.9.5)

Support N64

N64	Mode 0	Mode 1	Mode 2	Mode 3	Mode 4	Mode 5	Mode 6	Mode 7	Mode 8
A	A	A	A	A	A	A	A	A	B
B	B	B	B	B	B	B	B	B	Y
Start	plus	plus	plus	plus	plus	plus	plus	plus	plus
L	L	ZR	D-Down	D-Down	ZR	L	D-right	ZR	L
R	R	R	R	ZR	R	R	R	R	R
Z	ZR	L	L	L & R	L	L	L	X & Y	ZR
D-up	D-up	D-up	D-up	D-up	D-up	D-up	D-up	D-up	D-up
D-down	D-down	D-down	D-down	D-down	D-down	D-down	D-down	D-down	D-down
D-left	D-left	D-left	D-left	D-left	D-left	D-left	D-left	D-left	D-left
D-right	D-right	D-right	D-right	D-right	D-right	D-right	D-right	D-right	D-right
C-Up	C-Up	C-Up	C-Up	C-Up	N/A	C-Up	N/A	C-up	C-Up
C-down	C-down	C-down	C-down	C-down+X	N/A	C-down	X	C-down	A
C-left	C-left	C-left	C-left	C-left+Y	Y	C-left	Y	C-left	X
C-right	C-right	C-right	C-right	C-right	X	C-right	ZR	C-right	C-right

Mapping	Activation	Jeux	Disponible depuis
Mapping 0	L+R+Z+D-up	Mario 64, Kirby 64, Mario Tennis 64, Wii64*, Bomberman hero, Mario Golf, Pokemon Puzzle League	v1.0
Mapping 1	L+R+Z+D-down	Mario Kart 64, Mario Kart Wii, Mario Party 2, Cruisn' USA, Wave race 64, Custom robo v2	v1.0
Mapping 2	L+R+Z+D-left	Zelda Ocarina of time, Paper Mario	v1.0
Mapping 3	L+R+Z+D-right	Super Smash Bros	v1.0
Mapping 4	L+R+Z+C-up	Sin and punishment	v1.0
Mapping 5	L+R+Z+C-down	Ogre Battle 64, 1080° Snowboarding, Pokemon Snap, Starfox 64	v1.0
Mapping 6	L+R+Z+C-left	F-Zero X	v1.6
Mapping 7	L+R+Z+C-right	Yoshi's Story	v1.6
Mapping 8	L+R+Z+(Joystick-down)	Mario Odyssey	v2.1.1

Aidez moi à mettre en place les mappings nécessaires pour d'autres jeux en me faisant parvenir des photos du manuel.

Combinaisons spéciales:
* Lorsque le mapping 0 est actif, il est possible d'envoyer la combinaison de X et Y appuyés afin d'accéder au menu de Wii64. Il suffit d'appuyer sur les boutons suivants simultanément: Les 4 boutons C + D-Pad gauche + Z.

ZL + ZR:
Avant la version 2.1.1, ZL et ZR étaient toujours enfoncés simultanément. À présent, seul Zr est enfoncé (par exemple, avec le Mapping 0 lorsqu'on appuie sur Z). L'ancien comportement est encore disponible. Pour alterner entre les modes Zr seul et Zr+Zl, utilisez la combinaison L+R+Z+Joystick_down. (c'est à dire: Enfoncez et maintenez enfoncé L, R et Z, puis pointez le stick vers le haut)

Bouton Home:
Donnez trois coups rapides (Triple-clic) sur le bouton start pour activer le bouton home.(Depuis la version 1.9.5)

Conversion des valeurs du joystick:
La manette classique rapporte la position des axes sous 6 bit alors que la manette N64 retourne cette position sous 8 bit. La sensation d'une conversion linéaire n'était pas bonne. Après plusieurs essais, j'ai trouvé qu'en utilisant les courbes ci-dessous nous sommes bien plus près de la sensation d'origine.

Il faut noter que sous 6 bits, une valeur entre -32 et +31 peut être représentée mais qu'en pratique la manette classique retourne des valeurs environ entre -24 et 24.


Note: La courbe est appliquée de manière symétrique au mouvement du centre vers un côté. Les valeurs de sortie sont donc 0 à 31. Notez aussi que la valeur retournée par les manettes N64 standard fabriquées par Nintendo n'atteint pas le maximum de 127.

Sélection de la courbe avec firmware v1.5:
Dans la version 1.5, deux courbes sont offertes et configurables en appuyant les combinaisons indiqués ci-dessous. l'adaptateur mémorise la dernière configuration afin de vous éviter d'avoir à refaire la combinaison à chaque branchement.

L+R+Z+A: Courbe par défaut(v1.5)
L+R+Z+B: Courbe alternative (v1.4)

Sélection dans les version précédentes:
Version 1.4.1: La courbe par défaut est v1.4, la courbe alternative est v1.1.
Version 1.4 and 1.3: Aucun choix de courbe possible..

Plage de valeurs des manettes N64:
La courbe de la version 1.1 ne fonctionnait pas très bien avec certaines manettes. Le symptôme était l'impossibilité d'atteindre l'effet maximal dans le jeu (ex: course, virage serré). En tenant compte que les valeurs attendues du côté Wiimote se situent entre -24 et 24 et des valeurs retournées par les manettes N64 dans la pratique, on peut facilement comprendre pourquoi. Quoi qu'il en soit, le problème a été corrigé dans les version 1.4.1 et 1.5.

Voici un tableau démontrant le genre de différences observées:

Manette	Axe des X	Axe des Y	État du stick
Standard N64 rouge	-82 à 79	-85 à 83	Comme neuf
Standard N64 aqua	-80 à 80	-80 à 85	Comme neuf
Standard N64 grise	-75 à 75	-80 à 77	Usé
Standard N64 mauve translucide	-72 à 80	-80 à 80	Assez usé
Standard N64 jaune	-68 à 64	-69 à 80	Extrêmement usé (jugé inutilisable)
Hori pad mini	-100 à 100	-100 à 100	Comme neuf
Marque inconnue	-88 à 87	-90 à 85	Comme neuf
Marque inconnue	-128 à 127	-128 à 127	Comme neuf.

Support Gamecube

Gamecube	Mode 0	Mode 1	Mode 2	Mode 3	Mode 4	Mode 5
Start	plus	plus	plus	plus	plus	plus
A	A	B	A	ZR	B	A
B	B	Y	B	A	Y	X
X	X	A	X	B	A	R
Y	Y	X	Y	X	X	B
L	L	L	ZL	ZL	L	ZL
R	R	R	ZR	Y	R	ZR
Z	ZL & ZR	minus	R	B	ZR	minus
D-up	D-up	D-up	D-up	D-up	D-up	D-up
D-down	D-down	D-down	D-down	D-down	D-down	D-down
D-left	D-left	D-left	D-left	D-left	D-left	D-left
D-right	D-right	D-right	D-right	D-right	D-right	D-right
Main stick	Left stick	Left stick	Left stick	Left stick	Left stick	Left stick
C stick	Right stick	Right stick	Right stick	Right stick	Right stick	Right stick

Bouton Home:
Donnez trois coups rapides (Triple-clic) sur le bouton start pour activer le bouton home.(Depuis la version 1.9.5)
Appuyez simultanément sur ces boutons pour activer le bouton home: A+B+Y+X+Z+C-Bas (Version 1.7, 1.8 et 1.9 seulement)

Fonctionnalité analogique des boutons L/R:
La fonctionnalité analogique des boutons gamecube L et R n'est qu'implémentée depuis la version 1.7. Dans les version précédentes, seul les boutons de fin de course L et R étaient fonctionnels.

Mapping	Firmware	Activation	Jeux
Mapping 0	Depuis 1.3	A+B+X+Y+Dpad-Haut	Mario Kart Wii
Mapping 1	Depuis 1.3	A+B+X+Y+Dpad-Bas	Jeux Virtual Console SNES
Mapping 2	Depuis 1.4	A+B+X+Y+Dpad-Gauche	Suggestion pour Sonic & All-Stars Racing et probablement bien d'autres jeux.
Mapping 3	Depuis 1.4	A+B+X+Y+Dpad-Droite	Suggestion pour Sonic & All-Stars Racing.
Mapping 4	Depuis 1.7	A+B+X+Y+Z+C-gauche	Pour Devolution.
Mapping 5	Depuis 1.9.5	A+B+X+Y+Z+C-droite	Super Mario 3D World.

Aidez moi à faire mieux en me faisant parvenir les mappings qu'il vous faut.

Combinaisons spéciales:

• A+B+X+Y+L: Active/Déactive une option permettant d'activer les boutons L/R plus tôt en utilisant les valeurs analogiques des gâchettes L/R plutôt que d'utiliser uniquement les boutons butoirs. - Depuis la version 2.2.1

Schémas

Voici deux schémas. Un est pour un MCU en boîtier DIP (gros avec broches), l'autre en boîtier TQFP (petit, montage en surface).


Alimentation:
L'alimentation 3.3v provenant de la Wiimote est actuellement utilisée. Les manettes standard NES et SNES, bien que conçues pour 5 volt, fonctionnent bien. Certaines manettes fabriquées par des tiers ou encore des manettes spéciales comme la NES Advantage ne fonctionneront pas. Les manettes N64 sont conçues pour fonctionner à 3.3 volt alors aucun problème ici. Les manettes Gamecube utilisent normalement deux sources d'alimentation. Dans le cas des manettes conçues par Nintendo, il semble que l'alimentation 5 volt ne soit requise que pour la fonction vibration. Pour ce projet, simplement ne pas brancher le fil 5 volt de la manette Gamecube.

De la durée des piles:
D'après les mesures exposées dans la section suivante, avec une manettes SNES, la durée des piles sera semblable à celle obtenue avec la manette classique. Avec une manette N64, les piles dureront moins longtemps, mais la durée totale devrait être plus longue que si la wii motion plus est utilisée...

Voici une liste des pièces avec suggestion de composantes pour le montage par trous.

Ref.	Description	Suggestions
R1	1.5K resistor	Digikey S1.5KQCT-ND ou autre.
C1,C2	18pf ceramic capacitors	Digikey BC1004CT-ND
C3,C4	.1uF ceramic capacitors	Digikey BC2665CT-ND
P1	2x3 .100" pitch standard header	Digikey 609-3218-ND
Y1	Crystal 12 Mhz	Digikey CTX904-ND
U1	Atmega168a (Ou Atmega168)	Digikey ATMEGA168A-PU-ND

Note: Si un montage SNES seulement est réalisé, Y1, C1 et C2 ne sont pas requis si les Fuses sont programmés pour utiliser l'oscillateur interne de 8 Mhz.

Voici un montage réalisé avec les pièces ci-dessus.

Consommation

La consommation électrique est en lien direct avec la durée des piles. Plus la consommation est élevée, plus il faudra changer les piles rapidement. Comme le démontre le tableau suivant, cet adaptateur consomme 1.6mA à lui seul, mais à cela s'ajoute la consommation de la manette utilisée. J'ai également mesuré la consommation de divers accessoires pour télécommande Wii afin d'avoir un point de référence.

Note: Toutes les mesures ont été prises à 3.3v entre la télécommande wii et l'accessoire en question à l'aide d'une rallonge wiimote et d'un multimètre.

Accessoire	Consommation
Extenmote v1.1, Atmega168, no controller connected	1.6mA
Classic controller RVL-005	1.7mA typique, environ 3mA tout boutons enfoncés
Classic controller RVL-005(-02)	1.36mA typique, environ 3mA tout boutons enfoncés
Extenmote v1.1, Atmega168, avec manette SNES américaine standard (SNS-005)	2mA
Nunchuk RVL-004	2.3mA typique
Extenmote v1.1, Atmega168, avec manette Gamecube DOL-003 blanche (Japon)	4.4mA
Immitation de manette classique	5.5mA typique
Extenmote v1.1, Atmega168, avec manette N64 Horipad mini	5.6mA
Récepteur de Nunchuk sans fil (marque inconnue)	11.9mA typique
Extenmote v1.1, Atmega168, avec manette N64 standard NUS-005	15.4mA
Wii motion plus	22.5mA (Chute à environ 1.5mA lorsqu'un accessoire est branché)

Conclusions:

• Extenmote avec une manette de N64 consomme moins que la Wii motion plus. La durée de piles sera moins bonne qu'avec une manette Classique mais devrait dépasser la durée obtenue avec l'accessoire Wii motion plus.
• Nintendo a fait du très bon travail avec la manette classique et la Nunchuk.
• L'accessoire Wii motion plus consomme 22.5mA, mais dès qu'un accessoire (Manette classique, Nunchuk ou Extenmote) y est branché, sa consommation chute à 1.5mA. L'impact de sa présence est réduit, mais pour étirer au maximum la durée de vie des piles, il est tout de même préférable de le retirer lorsqu'il n'est pas requis.
• Fait intéressant: La manette N64 Horipad mini consomme bien moins que la manette N64 standard.
• L'adaptateur utilise le mode 'Extended Standby' du Atmega168. Cela réduit la consommation de l'adaptateur de 4mA à 1.6mA.

Délais

L'utilisation de l'adaptateur cause un léger délais supplémentaire. C'est inévitable. La bonne nouvelle est qu'il est très court. (Moins de 3 millièmes de seconde)

Symbole	Paramètre	Valeur	Unités	Commentaires
A	Temps interrogation N64/Gamecube	0.4	ms
B	Délais causé par l'adaptateur	2.84	ms	Pire cas observé.
C	Délais interrogation wiimote à mise à jour N64/GC	2.35	ms	Point de départ variable.
D	Temps de communication wiimote	1.5	ms
E	Interval d'interrogation wiimote	5	ms

Note: Je définis le délais causé par l'adaptateur comme étant le temps entre le moment ou les donnés de la manette ont été complètement reçues et le moment où cesdites données ont été retransmises au complet à la wiimote.

Note 2: L'ensemble du système (manette>adaptateur>wiimote>bluetooth>wii>Jeu>Télé) comporte plusieurs autres éléments susceptibles de causer des délais. Cet adaptateur s'efforce de contribuer au délais total le moins possible.

Compatibilité

Du point de vue de la console Wii ou Wii U, l'adaptateur n'est qu'une manette classique et devrait donc fonctionner avec n'importe quel jeu supportant la manette classique. Il n'y a pas de jeu incompatible connu à ce jour.

Malgré tout, on me pose souvent la question: Est-ce que l'adaptateur est compatible avec le jeu X. Voici donc une courte liste de logiciels testés:

• Menu Wii, et Wii U
• Mario Kart 8 (Wii U)
• Super Smash Bros Brawl (Wii)
• Sonic & All Stars Racing transformed (Wii U)
• Super Mario 3D World
• Jeux Virtual Console SNES et NES
• Jeux Virtual Console N64: Mario 64, Kirby 64, Mario Tennis 64, Wii64, Bomberman hero, Mario Golf, Pokemon Puzzle League, Mario Kart 64, Mario Party 2, Cruisn' USA, Wave race 64, Custom robo v2, Zelda Ocarina of time, Paper Mario, Super Smash Bros, Sin and punishment, Ogre Battle 64, 1080° Snowboarding, Pokemon Snap, Starfox 64, F-Zero X, Yoshi's Story

Cette liste ne se veut pas exhaustive. Si un jeu n'y figure pas, il y de très bonnes chances qu'il fonctionne très bien avec l'adaptateur. Si vous testez un jeu non listé, veuillez m'en faire part pour que je l'ajoute.

Circuit imprimé

Il n'y a pas encore de circuit imprimé dédié pour ce projet, et ce n'est pas nécessaire. J'utilise mon circuit à usage multiples Multiuse PCB2 qui convient à merveille.



Des circuits déjà assemblés et programmés sont disponible dans le magasin en ligne:

Logiciel

Version 2.2.1 14 juillet 2022 (Jeudi)
Ajout d'une option pour les manette Gamecube permettant d'activer les boutons L/R plus tôt en utilisant les valeurs analogiques des gâchettes L/R plutôt que d'utiliser uniquement les boutons butoirs. La commutation de cette option se fait en appuyant sur A+B+X+Y+L. La configuration est mémorisée même si l'alimentation est coupée.
Fichier(s): extenmote-2.2.1.tar.gz (92.1 KB) extenmote-2.2.1.hex (38.5 KB)

Utilisation des fichiers .hex
Les fichiers .hex sont pour programmer l'Atmega168a. Les "fuses bytes" pour ce projet sont: extended_byte=0x01, high_byte=0xdf, low_byte=0xdf.

Pour de l'information sur la programmation d'un AVR, visitez ma page sur la programmation d'AVR

Code source (fichiers .tar.gz):
À moins d'indications contraires, le code source est rendu publique sous la licence GPL v3. Consulter le fichier gpl.txt inclus dans le .tar.gz pour plus d'informations. Le projet se compile avec avr-gcc sous Linux.

Donnés brutes

Afin d'assurer sa compatibilité avec les logiciels déjà existants, mon adaptateur extenmote doit convertir les valeurs d'axes au format utilisé par la manette classique. Malheureusement, cela occasionne une diminution de précision. Par exemple, la position du stick gauche passe de 8 bits (N64/GC) à 6 bits (manette classique]). Il est donc clair que les manettes N64 et Gamecube utilisées via l'adaptateur ne fonctionnent pas au maximum de leur potentiel.

À partir de la version 1.8, l'adaptateur concatène les valeurs analogiques brutes à la structure de donnée standard d'une manette classique. Les logiciels supportant la manette classique continuent donc de fonctionner, mais les donnés brutes sont disponibles et utilisables là ou cela peut être bénéfique.

Cette fonctionnalité est documentée sur sa propre page. Un exemple utilisant une libOGC modifiée est disponible.

Photos provenant des utilisateurs

J'aime bien voir comment les autres s'y prennent pour assembler mes projets. Vous pouvez me faire parvenir des photos de vos montages et je les afficherai ici. Veuillez également m'indiquer si vous souhaitez que j'affiche votre nom/alias et pays. Par défaut je ne mentionnerai que votre prénom.

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J'ai reçu ces deux photos d'un utilisateur ayant assemblé le tout à même sa manette de N64. Notez la soudure habile du MCU montage en surface:


2013-02: Alexandre me fait parvenir ces deux photos du circuit installé dans une manette de N64.


2013-02-13: Samuel m'a envoyé ces photos du circuit installé dans une manette NES.


2013-08-12: Santiago a fabriqué l'adaptateur dans un boîtier de Gameboy. Le branchement des manettes se fait via une sélection de cartouches de jeu modifiées!


2015-05-04: Jonathan au Canada a fabriqué cette paire d'adaptateurs SNES/Gamecube à Wiimote:

Mars 2016: Jonathan a ajouté deux autres adaptaters à sa collection: N64/Gamecube à Wiimote:

Références

Les pages suivantes m'ont été d'une grande utilité pour la réalisation de ce projet.

Tout d'abord, la communication avec la Wiimote a été rendue possible grâce au code du projet suivant:
DIY Drum Set Controller for the Wii made with AVR

Les pages suivantes m'ont également beaucoup aidé:
Nintendo Gamecube Controller Protocol
Yet Another Gamecube Documentation
Sci.Electronics FAQ: Super Nintendo Entertainment System: pinouts & protocol
http://www.hardwarebook.info/Wiimote_Expansion_Port
http://wiibrew.org/wiki/Wiimote/Extension_Controllers
http://wiibrew.org/wiki/Wiimote/Extension_Controllers/Classic_Controller

Avertissement

Je ne saurais être tenu responsable pour les dommages que l'utilisation des informations ou la mise en œuvre des instructions présentées sur cette page pourrait causer à votre équipement, à vous-même ou à autrui. Aussi, je ne donne aucune garantie quant à l'exactitude des informations et à leur fonctionnement.