Lapcade Arcade Controller: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Ma pole eriline mängija. Kui olin laps, huvitas mind rohkem nende toimimise nägemine kui mina neid mängides. Ma võin ühe käega arvestada, kui palju arkaadmänge ma regulaarselt mängisin. Nagu öeldud, oleks kellelgi lihtne leida kummaline, et võtan aega arkaadikontrolleri ehitamiseks. Siiski on see siiani üks mu lemmikprojekte. Lisaks sellele, et see on keeruline kujundada, kodeerida ja ehitada, meenutab see ka tugevate mehaaniliste nuppude ja juhtkangide mineviku ajastu.

Arkaadi päevad on möödas, kuid klassikalise arkaadmängu tunnet saate siiski tunda oma elutoas. Niisiis, siin esitlen teile Lapcade'i. Kui olete minu moodi ja teile meeldib rohkem asju ehitada kui mängida, siis võib teile see ehitus meeldida. Kui teil on küsimusi või ettepanekuid, mis ei kuulu allolevasse jaotisse „2. versiooni ideed”, jätke kommentaar.

1. samm: ülevaade

Mis asi see on?

Kõigepealt pange tähele, mis Lapcade pole:

• See pole mängukonsool.
• Sellel pole mänge ega võimalust mänge laadida ja mängida.
• See ei ühenda teleri ega monitoriga.

Lapcade on Bluetooth -klaviatuur. Ei midagi enamat ega vähem.

Toon selle üles, sest selles küsimuses on tekkinud mõningane segadus. Mul on olnud palju küsimusi selle kohta, milliseid mänge saab sellele laadida ja millist videoliidest see kasutab - ei saa ega saa! See sõltub täielikult arvutist, millega see ühendatakse, ja selles osas on taevas piir. Kui teie seade aktsepteerib Bluetooth -klaviatuuri, peaks Lapcade sellega töötama. Ma pole seda proovinud, kuid olen näinud teisi projekte, mis on kasutanud pihuarvutitega ühendatud EZ-võtit (kirjeldatud allpool). Niisiis, teoreetiliselt saate selle seadme ühendada mis tahes arvutiga, kus töötab Windows, Linux, ChromeOS, MAC jne, samuti Raspberry Pi, Android, iOS ja teiste seadmetega, mis toetavad Bluetoothi v2.1. Võtmekoodide muutmine võib siiski olla vajalik.

Eelversioon 1

Algselt leidsin toote nimega Adafruit Bluefruit EZ -Key bluetooth HID (Human interface device - think keyboard), mis võimaldaks mul ühendada tuttavad klõpsatavad nupud ja saata klahvivajutusi nagu klaviatuur. Kui ma esimest korda EZ-võtme põhjal kontrolleri ehitasin, järgisin lihtsa ja sirgjoonelise kontrolleri ehitamiseks juhiseid ja see töötas suurepäraselt. Kasutasin kontrollerit paar kuud raskes puitraamis ilma probleemideta. Kuid teil on ainult 12 sisendit ja seadme edastatavat võtmekoodi ei saa ilma EZ-Key sisendnuppe ümber programmeerimata muuta.

Kuna kasutasin installitud mängude kuvamiseks oma Kodi meediumikeskust, tahtsin vahetada meediumikeskuse juhtimise ja mängu vahel, ilma et oleks vaja kasutada mitut kontrollerit / kaugjuhtimispulti. Tahtsin ka seadet reguleerida, et mu vasakukäeline poeg saaks seda kasutada nii, nagu talle meeldib.

Kasutasin seadme toiteks ka 4 AA patareid ja karbist välja tulles ei tundunud olevat vähese energiatarbega režiimi. Patareid imetakse ühe või kahe päeva jooksul kuivaks, isegi kui seda ei kasutata.

Niisiis otsustasin oma sõbra tungival soovil ehitada programmeeritava versiooni samast kontrollerist, millel oleks kiire režiimimuutus, mis võimaldaks mul kasutada sama seadet mitme rakenduse juhtimiseks, samuti saaks seda vasakule käele "pöörata" kasutada ja oli sülearvuti ümbrises, mis oli palju väiksem kui minu praegune 10 naela lahendus.

Oli aeg uuendada.

Versiooni 1 DesignProject eesmärgid:

• Paindlik
• Laetav
• Vasakpoolsetele ja parempoolsetele
• Nöörid puuduvad
• Kerge

Tahtsin, et see uus disain oleks paindlik. Juhtseadised peavad olema vaheldumisi vahetatavad, ilma et oleks vaja komponente ümber programmeerida iga kord, kui katset või muudatust on vaja teha. See tähendas, et töörežiimide valimiseks pidi kontrolleril olema liides. Iga nupu ja juhtkangi asendiga peaks olema seotud erinevad võtmekoodid. Neid samu juhtelemente tuleks kasutada ka erinevate režiimide valimiseks.

EZ-Key ei olnud reaalajas otseselt programmeeritav, nii et järgmine lahendus oleks funktsionaalsuse haldamiseks kasutada kontrollerit nagu Arduino. EZ-võtit kasutatakse ainult võtmekoodide edastamiseks arvutisse Bluetoothi kaudu. Valisin Arduino Pro Mini tänu otsesele ühilduvusele UNO -ga (millega mul juba kogemusi oli) ja kompaktsuse tõttu.

Ma ei tahtnud selle uue karbiga akudega tegeleda nagu Lapcade'i eelkäijaga, nii et otsustasin kasutada liitiumpolümeerist laetavat akut ja laadijat/toiteplaati. See tähendas, et sain kasutada tavalist USB -laadijat. See tähendas ka seda, et ma ei peaks korpust iga kord, kui patareid tühjaks saavad, avama. Mõlemal seadmel EZ-Key ja PowerBoost 500C on indikaatorid, mis tuli sidumise oleku ja aku tühjenemise näitamiseks kontrolleri ülaossa üle kanda. Lisasin disainile mõned valgusdioodid, et saaksin neid käepäraseid olekunäitajaid töö ajal kajastada.

Kui minu disaini testimine küpses, avastasin, et mitmed minu esialgsed ideed ei olnud sellised, nagu ma ootasin. Näiteks LBO indikaator PowerBoostil ei tööta ootuspäraselt, kui see on ühendatud mikrokontrolleriga. See laseb voolul aku kaudu ühismaa läbida, kui seade on välja lülitatud või välja lülitatud, LBO tuli süttib ja jääb põlema. Teised Adafruit'i foorumi kasutajad olid selle probleemiga kokku puutunud ja pakkusid paremat lahendust aku pinge proovivõtmisel otse analoogsisendilt. Kui pinge langeb teatud tasemele, on aeg kasutajale teada anda, et aku hakkab kohe välja lülituma.

2. samm: mida vajate

Elektrooniliste osade loend

See muutus üsna keeruliseks ehituseks. Te ei pea kasutama samu osi, mida mina, kuid kui kasutate asendusosa, veenduge, et saate aru, kuidas see teiste ahelate ja koodidega suhtleb. Kuigi pakun hea meelega soovitusi, ei saa ma aidata erinevate koodide või probleemide tõrkeotsingul.

1 Arduino Pro Mini 5V - mulle meeldib Pro, kuna see on kompaktne. Kaasasoleva koodiga saate kasutada mis tahes Uno pin/katkestusega ühilduvat plaati

1 Adafruit Bluefruit EZ -Key bluetooth HID - nagu eespool kirjeldatud, on see bluetooth HID, mis võimaldab võtmekoodide edastamist hostarvutisse.

1 MCP23017 - i2c 16 sisend-/väljundpordi laiendaja - seda kiipi kasutatakse Arduinole veel 16 sisendi lisamiseks I2C sideprotokolli kaudu

1 Adafruit PowerBoost 500 + laadija - see on toite juhtpaneel Lapcade'i toiteks ja LiPo laadimiseks

1 liitium -polümeer aku (kasutasin 2500mAh, kuid saate kasutada suuremat / väiksemat mahtuvust)

1 8 -suunaline arcade juhtkang - vaadake juhtnuppe puudutavat jaotist "mõtted versioonile 2"

9 arkaadnuppu - erinevad värvid ja ekraanipildid

2 valgustatud hetkelist nuppu - kasutasin neid kahte nuppu kesknuppude 4 ja 5 jaoks ning need on pärit Adafruitist: punane (keskel 4), sinine (keskel 5)

1 Valgustatud lukustusnupp Seda kasutasin Adafruit: Green toitenupu jaoks

2 LED -d Kasutatakse sidumissignaali ja aku tühjenemise viitamiseks. Kasutasin kahte RadioShacki osa 2760270 ja 2760271

1 16 x 2 LCD -ekraan

1 I2C/SPI LCD seljakott - kasutatakse I2C -side jaoks 16x2 ekraaniga.

1 paneelipaigaldusega USB -pikenduskaabel - kasutatakse PowerBoosti micro -b USB -pistiku pikendamiseks kapi seinale.

1 Adafruit Perma-Proto Täismõõdus leivaplaadi trükkplaat-pole vajalik, kuid muudab püsiva paigaldamise palju lihtsamaks.

5 220 oomi takistid

7 1K oomi takistit

2 2,2 K oomi takistit

1 4,7 K oomi takisti

18 #10 Naiste labidaühendused - Arkaadnupu kontaktidega ühendamiseks. Soovitatav üle jootmise, kuna nupud kuluvad lõpuks ära.

22 gabariidiga haaketraat - kasutasin vabalt seisva juhtme haldamiseks pigem tahket haaketraati kui keermestatud. See oli puhtalt näitlikustamiseks ja seda ei soovitata, kuna tahke traat on habras ja puruneb.

Järgmised elemendid ei ole kohustuslikud, kuid lihtsustavad ühendamist ja komponendi röstimise korral lihtsustavad selle asendamist:

• IC -pesa - 28 -kontaktiliste 0,3 -tolliste kiipide jaoks
• IC -pesa - 28 -kontaktiliste 0,6 -tolliste kiipide jaoks
• 0,1 "emane päis (vähemalt 1 36 kontaktiga päis)

Kapi osad:

• 3 12 x 24 1/8 tolli kasepaneeli
• 1 12 x 24 1/8 tolli läbipaistev akrüülpaneel

Failid:

• Lapcade V1.xlsx - allpool mainitud arvutustabel, millel on vooluahela ühendused.
• LapcadeV1-code.zip - ZIP -fail, mis sisaldab selle projekti jaoks kirjutatud Arduino koodi.
• Lapcade_v1.zip - ZIP -fail, mis sisaldab kapi svg -jooniseid.
• LapcadeV1-Circuit_Diagram_Large.zip - Zip -fail, mis sisaldab allpool näidatud fritseerimisskeemi suure eraldusvõimega versiooni.

Lingid rohkematele ressurssidele:

• Adafruit Bluefruit EZ-Key dokumentatsioon
• Adafruit PowerBoost 500 + dokumentatsioon
• I2C/SPI LCD seljakoti dokumentatsioon
• MCP23017 I2C pordi laiendi dokumentatsioon
• Adafruit MCP23017 Arduino raamatukogu

3. samm: kokkupanek - kabinet

Ma tahtsin, et mul oleks väga kerge kaal, mis võtaks ka peksa. Materjalidega liiga eksootiliseks muutmata võrdub kerge kaal õhuke ja õhuke tavaliselt rabe. Lapcade'i esmane kasutaja oleks tõenäoliselt minu noor poeg, kellele meeldib väga entusiastlikult nuppe vajutada ja juhtnupul navigeerida. Kuigi ta ei taha asju maha lasta, suutis ta mõne kuu jooksul ühe juhtkangi tööstuslikud mikrolülitid ära kulutada.

Selle probleemi lahendamiseks ja kuna Lapcade on 20 -tolline lai, lisati minu disainile kaks vertikaalset ribi, mis kinnitavad üla- ja vasak- ja parempoolsed küljed. Kuiva paigaldamise ajal suutis disain taluda 70 naela sellele pandud raamatuid. Pärast liimimist karp muutus veelgi vastupidavamaks. Pärast lõigatud materjalide kättesaamist ühendasin kõik paneelid esialgu lahti, et veenduda nende toimimises. Seejärel lihvisin neid kergelt ja tolmutasin õhuga. Kasutasin tükkide kokku kinnitamiseks puiduliimi.

Allolevatel fotodel olevad raamatud paigutati värskelt liimitud tükkidele survet avaldama, kuni need kõvenevad. Kui liim on tahkunud, lihvisin servad siledaks. Minu disain nihutas paneele tahtlikult, nii et need nurkades pisut välja jääksid. See võimaldaks mul lihvimise ajal nurgad ümardada, ilma et liigesesse liiga palju satuks.

Pärast pindade puhastamist kandsin mitu kihti polüuretaani - võimaldades kihtide vahel tahkuda. Tulemuseks oli kerge puidust kast, millel oli akrüülist alumine kate. Olin algselt tahtnud täiesti läbipaistvat kasti, kuid kui ta mulle kase "test" osad saatis, muutsin meelt. See ei olnud mitte ainult kergem, vaid oli tore visata tagasi kappmängude ideele. SVG -failid on allpool.

Pange tähele: see on mitmekihiline joonis ja iga kiht tähistab ühte lõikelõiku ühele materjalilehele. Lõikurile trükise saatmisel veenduge enne lõikamist, et kõik muud kihid on peidetud.

Teine märkus: Kui koostasin LCD -ekraani ala, kasutasin mõõtmiseks kuvarit, mis mul käepärast oli. Joonise koostamise ja hiljem korpuse osade paigaldamise vahel olin kasutanud originaalset LCD -d teises projektis ja tellinud selle asendamise. Nagu selgub, olid teise kinnitusavad pisut originaalist erinevad ja ei rullunud kokku. Seetõttu olge enne materjali lõikamist ettevaatlik, et kontrollida, kas teie osad sobivad joonisel olevatele aukudele.

Kolmas märkus: ma ei lisanud originaaljoonisele USB -laadimisjuhtme väljalõiget lihtsalt sellepärast, et polnud kindel, kuhu ma selle panna tahan, et see ei segaks kasutamist. Lõikasin hiljem selle jaoks augud vasakule küljele väga lähedale, kus näete allolevatel piltidel sõna "Lapcade". Versioonil 2 on laadimisport veel teises asendis.:)

4. samm: kokkupanek - elektroonika

Kõigepealt vaatame ülaltoodud ühendusskeemi.

Siinkohal tuleb kõigepealt märkida, et leivaplaadi toite- ja maandusrööpad. Sinise joonega rööpad on maandatud (-) ja punase joonega rööpad on võimsus (+). See on standardne, kuid ma panen selle tähele, sest juhtkangi ühine joon (must juhe) on ühendatud toiteallikaga, mitte maandatud. Fritzingis kasutasin juhthoova juhtmevärvi, mitte tavapärast värvi ja arvasin, et see võib tekitada segadust - nii et parem on see lihtsalt teelt kõrvaldada.

Komponentühendused

Selle asemel, et proovida siin iga ühendust pikalt vormistada (Arduino analoogpistik 0 läbib 220 oomi takisti PowerBoost Bati tihvti külge), lõin arvutustabeli, mis sisaldab kõiki ühendusi komponendi seisukohast. Seega näete arvutustabeli vahekaardil Arduino APM A0 -> 2.2K OHM -> PB Bat ja vahekaardil PowerBoost näete PB BAT -> 2.2K OHM -> APM A0. Palun vaadake allolevat ressursside jaotist kõigi selle projektiga seotud failide kohta.

Veel üks märge arvutustabeli kohta on see, et mõnel seadmel on kaks ühenduse veergu. See näitab rohkem kui ühte ühendust tihvtiga. Näiteks kasutab iga juhtkangi ühendus, välja arvatud ühine juhe, väljatõmmatavat takistit, et tagada pordi pikendaja pidev kõrge või madal signaal. Selle näitamiseks juhtkangi 2 jaoks näete kahte ühenduse veergu, millest üks on juhtkangi juhtme jaoks MCP 21 tihvtiga ja teine ühendamiseks tihvti 21 kaudu takisti ja maanduse vahel. Ma olen kindel, et selle dokumenteerimiseks on paremaid viise, kuid ma kardan, et olete minu viisidega selles osas asjades kinni.:)

Igal arkaadinupul on ühine (com), tavaliselt avatud (ei) ja tavaliselt suletud (nc) kontakt. Kõigi nende nuppude puhul kasutan com- ja nc -ühendusi.

Samm: kood

Ennekõike pean ma andma krediiti, kui see on õige. Lapcade'i kodeerimiseks tuginesin suuresti järgmisele artiklile:

learn.adafruit.com/convert-your-model-m-keyboard-to-bluetooth-with-bluefruit-ez-key-hid Eriline tänu Benjamin Gouldile hästi kirjutatud ja dokumenteeritud projekti eest!

Niisiis, selle projekti keskmes on klaviatuur. Arvuti seisukohast on Lapcade lihtsalt bluetoothiga ühendatud klaviatuur, milles EZ-Key on nii hea. See võtab keerulised Bluetooth -protokollid, ajastused ja koodid ning kapseldab need nii, et mul on arduinoga vaja ainult selle võtmekoodid saata. Selleks kasutasin töörežiimide loomiseks ülaltoodud projekti koodikaarte ja enda massiive. Iga režiim muudab seda, mida sama nupuvajutus teeb Lapcade'is ja mida arvutile saadetakse. Seal on kolm sisseehitatud töörežiimi ja kõik režiimid pärast neid on rakendusrežiimid.

Töörežiimid

Järgnevalt tehakse kokkuvõte Lapcade'i töörežiimidest:

1. Käivitamine - see režiim kontrollib ühenduvust arvutiga ja määrab käivitusmuutujad. Kui EZ-võtit pole arvutiga seotud, lülitub see sidumisrežiimi
2. Sidumine - selles režiimis ootab EZ -Key arvutiga sidumist.
3. Režiimi valimine - see režiim võimaldab kasutajal valida, millist rakendusrežiimi kasutada. Selles režiimis ei saadeta arvutisse ühtegi võtmekoodi. Samuti on olemas kiirrežiimide valikud, mis põhinevad eelmisel rakenduse režiimil. Näiteks vajutades režiimi ja seejärel mängija kahe nuppu, kui režiimis Mame player 1 lülitatakse lihtsalt režiim ümber ilma otsingut tegemata ja valitakse ekraanilt Mame Player 2.

Rakendusrežiimid

Rakendusrežiime kasutatakse arvutisse sobivate võtmekoodide saatmiseks, lähtudes sellest, millises rakenduses kasutaja on. Näiteks Kodi -režiimis saadab 2. toimingu klahv "P", mis on paus. Rakenduses Mame saadab sama nupp vasaku Alt -klahvi. Kui sooviti kasutada arvutiga Minecrafti mängimiseks kontrollerit, siis oleks vaja vaid lisada sobivad massiivikaardid.

Iga rakendus tuleb määratleda 4 andmemassiivis.

• mode - see massiiv sisaldab teksti, mis kuvatakse ekraanil iga režiimi jaoks. Ekraani teise rea kasutamiseks pange massiivi lihtsalt reavahena ~.
• keyModes [14] - see maatriksmassiiv sisaldab arvutisse saadetud võtmekoode. Iga 14 elemendist koosnev rida tähistab võtmekoodide vastendamise üksikuid nuppe.
• keyModifiers [14] - see maatriksmassiiv sisaldab iga klahvivajutuse võtmekoodi modifikaatoreid, näiteks Shift -klahvi all hoidmist.
• quickMode [3] - see maatriksmassiiv sisaldab praeguse režiimi kiirrežiimi valimise mustrit.

Põhitoimingud

Süsteemi sisselülitamisel läheb see käivitusrežiimi, kus kontrollitakse ja kuvatakse kasutajale Bluetooth -ühenduse olek. Arduino saab EZ-võtme staatuse, lugedes ja ajastades impulsse EZ-võtme L1 tihvtilt. Käivitusrežiimil on neli alamolekut:

• Sidumine - EZ -võti on aktiivses sidumisrežiimis ja ootab seadmega ühendamist.
• Seotud, kuid pole ühendatud - EZ -võti on varem paaristatud, kuid pole praegu hostseadmega ühendatud.
• Seotud ja ühendatud - EZ -võti on seotud ja ühendus hostiga loodud. Sel hetkel liigub süsteem režiimi valimise juurde.
• Tundmatu olek - EZ -võti tagastab tundmatu koodi või esineb signaali häireid, mis tekitavad tundmatu signaalimustri. Süsteem hoiab ja teavitab kasutajat. Peab uuesti käivitama, kui see juhtub.

Kui süsteem on ühendatud, kuid ei saa arvutiga ühendust luua, jääb süsteem käivitusrežiimis ühenduse olekusse. Kui kasutaja hoiab seadme sisselülitamisel põgenemisnuppu all, jätab ta Bluetooth -ühenduse kontrolli vahele ja jätkab režiimi valimist.

Kui süsteem pole varem paaris olnud, järgneb käivitusrežiimile sidumisrežiim. Selles olekus edastab süsteem, et see on sidumiseks saadaval. Kui host on selle avastanud ja selle külge kinnitanud, liigub see režiimi valimise juurde. Seadet saab režiimivalikus siduda, vajutades 1. toimingu nuppu.

Režiimi valimisel liiguvad juhtnuppude üles- ja allapoole liigutamine LCD -ekraanil saadaolevate rakendusrežiimide vahel. Ühe režiimi valimiseks vajutage sisestusklahvi (keskel 5).

Rakendusrežiimis olles saadavad kõik nupud ja juhtnupp võtmekoode vastavalt neljas massiivis määratud võtmekaartidele, nagu eespool kirjeldatud.

Kiired režiimid

Kui rakendusrežiim on valitud, määratakse selle kiirrežiimi määratlus. Lihtsamalt öeldes on kiirrežiimid rakenduse režiimid, mida saab valida kolme esimese kesknupu abil (keskel 1-3). Need kolm nuppu vastavad maatriksi massiivielemendile.

Näiteks praeguses konfiguratsioonis, kui kasutate Mame'i mängija 1 režiimis (režiim 4 või viies režiim on määratud), vajutades siis režiiminuppu ja seejärel mängija kahte nuppu, laaditakse kiirrežiimi [4] [1] massiivielement (Arduino kasutab 0 baasmassiivi indekseerimine), mis on 5. Seejärel lülitub süsteem rakendusrežiimile 5, mis on Mame, mängija 2.

6. samm: ideed versioonile 2

Nuppude kuvamine - ma arvan, et te ei saa kõike planeerida, kuid mul on üks disainiidee, mida sooviksin, et mul oleks esimese versiooni jaoks - üksikute nuppude LCD -paneelid. Pärast ehitamist sai väga kiiresti selgeks, et lihtsalt teadmine, millises režiimis olete, ei tähenda, et mäletate, mida iga nupp teeb - eriti pärast seda, kui olete sellest paariks päevaks või kuuks eemale astunud. Ma tõesti soovin, et oleksin igale nupule või selle kohale lisanud mingi väikese ekraani, mis näitaks selle praegust toimingut. See on minu 2 versiooni loendi ülaosas.

4-suunaline vs 8-suunaline juhtkang-teine asi, mis selgus, kui hakkasin juhtkangi kasutama, oli see, et vanemad mängud ei olnud mõeldud 8-suunaliste juhtkangide kasutamiseks. Juhtum on pac-man. Pärast selle kontrolleri ehitamist olen avastanud, et seal on juhtnuppe, mida saab mehaaniliselt 4-suunaliselt 8-suunaliselt ümber lülitada. Jah, see on nimekirjas ja kui kavatsete mängida klassikalisi arkaadmänge, siis minge lihtsalt muutuva juurde. Loomulikult veenduge, et arvestate juhtmestiku ja programmeerimise muudatustega vastavalt juhtkangile, millega te lõpetate. Siin on mõned klassikaliste arkaadjuhtimisseadmete tarnijad:

• https://www.ultimarc.com/controls.html
• https://groovygamegear.com/webstore/index.php?main…

Parema ja vasaku külje klahvid - versioon 2 lisab kindlasti ühe nupu kapi vasakule ja paremale küljele. Üks võimalik kasutusviis on flipper -plätud.

Muud juhtnupud - vaatan, kas on otstarbekas lisada järgmisele versioonile muid tavalisi juhtelemente, nagu juhtkuul ja / või keerutaja. Kuna EZ-Key on võimeline hiire koordinaate edastama, ei tohiks see olla liiga keeruline.

Rongisisene programmeerimine - järgmisel versioonil peab olema võimalus lisada uusi konfiguratsioone ilma korpust pragunemata. Tahtsin selle lisada versioonile 1, kuid see nõudis rohkem aega ja ressursse kui mul oli.

Juhtmeta võistluse teine auhind