Arcade kontroler Lapcade: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Nisam baš neki igrač. Kad sam bio klinac, više sam bio zainteresiran za vidjeti kako oni rade nego za mene da ih sviram. S jedne strane mogu izbrojati koliko sam arkadnih igara redovito igrao. S obzirom na to, nekome bi bilo lako smatrati čudnim što bih odvojio vrijeme za izradu arkadnog kontrolera. Međutim, to mi je jedan od najdražih projekata do sada. Osim što je izazov za projektiranje, kodiranje i izradu, podsjeća i na prošlu eru čvrstih mehaničkih gumba i upravljačkih palica.

Arkadni dani su prošli, ali i dalje možete imati osjećaj klasične arkadne igre izravno u vlastitoj dnevnoj sobi. Dakle, ovdje vam predstavljam Lapcade. Ako ste poput mene i više volite graditi nego igrati, možda ćete uživati u ovoj gradnji. Ako imate pitanja ili prijedloge koji nisu uključeni u donji odjeljak "ideje za verziju 2", ostavite komentar.

Korak 1: Pregled

Što je ovo?

Prvo, imajte na umu što Lapcade nije:

• To nije igraća konzola.
• Nema igre niti ima mogućnost učitavanja i igranja igara.
• Ne povezuje se s televizorom ili monitorom.

Lapcade je Bluetooth tipkovnica. Ništa više, ništa manje.

Ja to iznosim jer je došlo do zabune oko ove točke. Imao sam puno pitanja o tome koje se igre mogu učitati na njega i kakvo video sučelje koristi - ne može i ne smije! U potpunosti ovisi o računalu na koje ga povezujete i, s tim u vezi, nebo je granica. Ako vaš uređaj može prihvatiti Bluetooth tipkovnicu, Lapcade bi trebao raditi s njom. Nisam probao, ali vidio sam druge projekte koji su koristili EZ-ključ (dolje opisan) spojen na ručne uređaje. Dakle, teoretski možete povezati ovaj uređaj sa bilo kojim računalom sa sustavom Windows, Linux, ChromeOS, MAC itd., Kao i s Raspberry Pi, Android, iOS i drugima koji podržavaju Bluetooth v2.1. Međutim, možda će biti potrebna izmjena šifri ključeva.

Pred-verzija 1

Prvotno sam pronašao proizvod pod nazivom Adafruit Bluefruit EZ -Key bluetooth HID (uređaj s ljudskim sučeljem - razmislite o tipkovnici) koji bi mi omogućio povezivanje poznatih klikajućih gumba i slanje pritisaka tipki poput tipkovnice. Kad sam prvi put izgradio kontroler temeljen na EZ-ključu, slijedio sam skup uputa za izradu jednostavnog i jasnog kontrolera i odlično je funkcionirao. Nekoliko mjeseci sam bez problema koristio kontroler u teškom drvenom okviru. Međutim, ograničeni ste na 12 ulaza i ne postoji način da promijenite kôd ključa koji prenosi uređaj bez ponovnog programiranja ulaznih pinova EZ-ključa.

Dok sam koristio svoj Kodi media centar za prikaz instaliranih igara, želio sam se prebacivati između upravljanja medijskim centrom i igre bez potrebe za korištenjem više kontrolera / daljinskih upravljača. Također sam želio podesiti uređaj tako da ga moj sin s ljevakom može koristiti kako mu se sviđa.

Također sam koristio 4 AA baterije za napajanje uređaja i iz kutije se nije činilo da ima način rada s niskom potrošnjom energije. Baterije bi se isušile za dan ili dva, čak i da se nisu koristile.

Dakle, na nagovor prijatelja, odlučio sam izgraditi programabilnu verziju istog kontrolera koja je imala brze promjene načina rada, omogućila bi mi korištenje istog uređaja za upravljanje više aplikacija, a mogla bi se i "okrenuti" za lijevu ruku koristio i bio u kućištu za prijenosno računalo što je bilo daleko manje od moga trenutnog rješenja od 10 lb.

Bilo je vrijeme za nadogradnju.

Ciljevi DesignProject verzije 1:

• Fleksibilno
• Punjivo
• Za ljevake i desničare
• Bez kabela
• Lagani

Htio sam da ovaj novi dizajn bude fleksibilan. Kontrole se moraju mijenjati u hodu bez potrebe za reprogramiranjem komponenti svaki put kada je potrebno izvršiti ispitivanje ili promjenu. To je značilo da je na kontroleru moralo biti sučelje za odabir "načina" rada. Svaki gumb i položaj upravljačke palice morali bi imati povezane različite kodove ključeva. Te iste kontrole također bi se trebale koristiti za odabir različitih načina rada.

EZ-ključ nije izravno programiran u stvarnom vremenu, pa bi sljedeće rješenje bilo korištenje kontrolera poput Arduina za upravljanje funkcionalnostima. EZ-ključ će se koristiti samo za prijenos šifri ključeva na računalo putem Bluetootha. Odabrao sam Arduino Pro Mini zbog njegove izravne kompatibilnosti s UNO -om (s kojim sam već imao iskustva) i zbog njegove kompaktne veličine.

Nisam se htio baviti baterijama s ovom novom kutijom kao što sam to učinio s prethodnikom Lapcade, pa sam odlučio koristiti punjivu bateriju od litij -polimerske baterije i punjač/ploču za napajanje. To je značilo da mogu samo koristiti standardni USB punjač. To je također značilo da neću morati otvarati kućište svaki put kad se baterije isprazne. I EZ-ključ i PowerBoost 500C imaju indikatore koje je potrebno prenijeti na vrh kontrolera radi statusa uparivanja i indikacije prazne baterije. Dizajnu sam dodao neke LED diode kako bih korisniku mogao odraziti ove praktične pokazatelje statusa tijekom rada.

Kako je testiranje mog dizajna sazrijevalo, otkrio sam da nekoliko mojih originalnih ideja nije bilo onako kako sam očekivao. Na primjer, LBO indikator na PowerBoostu ne radi očekivano kada je povezan s mikrokontrolerom. Omogućit će struju da prolazi kroz zajedničko uzemljenje iz baterije dok je uređaj "isključen" ili onemogućen, svjetlo LBO će svijetliti i ostati upaljeno. I drugi su na Adafruit forumu naišli na ovaj problem i ponudili bolje rješenje u uzorkovanju napona baterije izravno na analognom ulazu. Nakon što napon padne na određenu razinu, vrijeme je da obavijestite korisnika da će se baterija ugasiti.

Korak 2: Što vam treba

Popis elektroničkih dijelova

Ova je konstrukcija postala prilično komplicirana. Ne morate koristiti iste dijelove kao ja, ali ako koristite zamjenski dio, provjerite razumijete li kako će on djelovati s drugim sklopovima i kodom. Iako sa zadovoljstvom nudim prijedloge, ne mogu pomoći u rješavanju koda ili problema za različite konfiguracije.

1 Arduino Pro Mini 5V - Sviđa mi se Pro jer je kompaktan. Možete koristiti bilo koju Uno pin/prekidnu ploču kompatibilnu s navedenim kodom

1 Adafruit Bluefruit EZ -Key bluetooth HID - Kao što je gore opisano, ovo je bluetooth HID koji omogućuje prijenos šifri ključeva na računalo domaćin.

1 MCP23017 - i2c 16 ulazno/izlazni port za proširenje - Ovaj čip se koristi za dodavanje još 16 ulaza u Arduino putem I2C komunikacijskog protokola

1 Adafruit PowerBoost 500 + punjač - Ovo je ploča za upravljanje napajanjem za napajanje Lapcade -a i punjenje LiPo -a

1 litij -polimerna baterija (koristio sam 2500mAh, ali možete koristiti veći / manji kapacitet)

1 8 -smjerna arkadna joystick - pogledajte dolje odjeljak "razmišljanja o verziji 2" koji se odnosi na joysticke

9 arkadnih gumba - različite boje i otisci zaslona

2 osvijetljena trenutna gumba - koristio sam ova 2 gumba za središnje gumbe 4 i 5 i iz Adafruit su: crveni (centar 4), plavi (centar 5)

1 Osvijetljeni gumb za zaključavanje Koristio sam ovo za gumb za uključivanje s Adafruit -a: Zeleno

2 LED diode Koriste se za upućivanje signala za uparivanje i prazne baterije. Koristio sam dva RadioShack dijela 2760270 i 2760271

1 16 x 2 LCD zaslon

1 I2C/SPI LCD ruksak - koristi se za I2C komunikaciju sa zaslonom 16x2.

1 USB produžni kabel za montiranje na ploču - koristi se za proširenje USB -priključka PowerBoost micro -b na zid ormara.

1 Adabruit Perma-Proto PCB pločica u punoj veličini-nije potrebno, ali znatno olakšava trajnu montažu.

5 220 ohmskih otpornika

7 1K ohmskih otpornika

2 2.2K ohmska otpornika

1 Otpornik od 4,7K Ohma

18 #10 ženski konektori za spajanje - Za spajanje na kontakte arkadnog gumba. Preporučuje se nad lemljenjem jer će se gumbi na kraju istrošiti.

Priključna žica 22 kalibra - Koristio sam čvrstu spojnu žicu umjesto nasukane kako bih napravio slobodno stojeće upravljanje žicom. Ovo je bilo isključivo u demonstracijske svrhe i ne preporučuje se jer je čvrsta žica krhka i sklona pucanju.

Sljedeće stavke nisu potrebne, ali će pojednostaviti montažu i, u slučaju da nazdravljate komponenti, olakšati zamjenu:

• IC utičnica - za 28 -pinske 0,3 "čipove
• IC utičnica - za 28 -polne čipove 0,6"
• 0,1 "žensko zaglavlje (najmanje 1 36 pinsko zaglavlje)

Dijelovi ormara:

• 3 ploče od breze 12 x 24 1/8 inča
• 1 12 x 24 1/8 inča prozirna akrilna ploča

Datoteke:

• Lapcade V1.xlsx - dolje navedena proračunska tablica koja sadrži veze kruga.
• LapcadeV1-code.zip - Zip datoteka koja sadrži Arduino kôd napisan za ovaj projekt.
• Lapcade_v1.zip - Zip datoteka koja sadrži svg crteže za ormar.
• LapcadeV1-Circuit_Diagram_Large.zip - Zip datoteka koja sadrži donju prikazanu verziju dijagrama sklopa fritzinga visoke rezolucije.

Veze na više resursa:

• Adapruit Bluefruit EZ-ključna dokumentacija
• Adafruit PowerBoost 500 + dokumentacija
• I2C/SPI LCD ruksaci Dokumentacija
• MCP23017 Dokumentacija za proširenje porta I2C
• Knjižnica Arduino Adafruit MCP23017

Korak 3: Montaža - ormar

Htio sam imati kutiju vrlo male težine koja bi također mogla izdržati. Bez pretjerane egzotičnosti s materijalima, lagana je jednako tanka, a tanka obično jednako lomljiva. Primarni korisnik Lapcadea vjerojatno bi bio moj mali sin koji voli "pritisnuti" gumbe i "kretati se" joystickom s izuzetnim entuzijazmom. Iako je dobar u tome da ne ispušta stvari, uspio je u roku od nekoliko mjeseci istrošiti industrijske mikro prekidače u jednom upravljačkom palici.

Kako bih prevladao ovaj problem, a budući da je Lapcade široka 20 , moj dizajn dodao je dva okomita rebra koja pričvršćuju gornju i lijevu i desnu stranu. Tijekom suhog postavljanja dizajn je mogao izdržati 70 kg knjiga postavljenih na njega. Nakon što je zalijepljen, kutija je postala još izdržljivija. Nakon što sam primila rezane materijale, u početku sam labavo spojila sve ploče kako bih se uvjerila da rade. Zatim sam ih lagano brusila i prašila zrakom. Za spajanje komada koristila sam ljepilo za drvo.

Knjige na donjim fotografijama postavljene su kako bi izvršile pritisak na svježe zalijepljene komade dok ne sjednu. Nakon što se ljepilo stvrdnulo, zagladila sam brušenje rubova. Moj dizajn namjerno je pomaknuo ploče tako da bi malo stršile na uglovima. To bi mi omogućilo da zaoblim uglove tijekom brušenja, a da pritom ne ulazim previše u spoj.

Nakon čišćenja površina, zatim sam nanio nekoliko slojeva poliuretana - dopuštajući stvrdnjavanje između slojeva. Rezultat je bila lagana drvena kutija s akrilnim donjim poklopcem. Prvotno sam želio potpuno jasnu kutiju, ali kad mi je poslao "testne" dijelove od breze, odmah sam se predomislio. Nije bio samo lakši, već se i lijepo vratio na ideju igranja u ormarićima. Svg datoteke su ispod.

Napomena: Ovo je višeslojni crtež i svaki sloj predstavlja jedan skup rezova na jednom listu materijala. Prilikom slanja otiska na rezač, provjerite jesu li svi ostali slojevi skriveni prije rezanja.

Još jedna napomena: Kad sam crtao područje za LCD zaslon, za mjerenja sam koristio zaslon koji sam imao pri ruci. Između vremena kad sam izradio crtež i kasnije ugradio dijelove u kućište, koristio sam originalni LCD u drugom projektu i naručio zamjenu. Kako se ispostavilo, rupe za pričvršćivanje za drugu su se malo razlikovale od izvorne i završile su se bez poravnanja. Zato prije rezanja materijala pazite da dvaput provjerite jesu li dijelovi koje imate odgovaraju rupama na crtežu.

Treća napomena: Nisam uključio izrez za USB kabel za punjenje u izvorni crtež jednostavno zato što nisam bio siguran gdje ga želim staviti kako ne bi ometao uporabu. Kasnije sam mu izrezao rupe na lijevoj strani vrlo blizu mjesta gdje vidite riječ "Lapcade" na donjim slikama. Verzija 2 će imati priključak za punjenje na sasvim drugom položaju.:)

Korak 4: Montaža - Elektronika

Prvo pogledajmo gornji dijagram ožičenja.

Prvo što treba napomenuti ovdje je da su snaga i uzemljene tračnice matične ploče. Tračnice s plavom linijom su uzemljene (-), a tračnice s crvenom linijom su snage (+). Ovo je standardno, ali bilježim to jer je zajednička linija upravljačke palice (crna žica) spojena na napajanje, a ne na masu. U Fritzingu sam koristio boju žice upravljačke palice, a ne konvencionalnu boju i pomislio sam da bi to moglo izazvati zabunu - pa je najbolje da to uklonite s puta.

Komponentne veze

Umjesto da ovdje pokušavam svaku vezu navesti u dužem obliku (Arduino analogni pin 0 prolazi kroz otpornik od 220 ohma na pin PowerBoost Bat), stvorio sam proračunsku tablicu koja sadrži sve veze sa stajališta komponente. Dakle, na kartici Arduino proračunske tablice vidjet ćete APM A0 -> 2.2K OHM -> PB Bat, a na kartici PowerBoost vidjet ćete PB BAT -> 2.2K OHM -> APM A0. Molimo pogledajte odjeljak resursa u nastavku za sve datoteke povezane s ovim projektom.

Još jedna napomena o proračunskoj tablici je da neki uređaji prikazuju dva stupca veze. Ovo služi za prikaz više od jedne veze s pinom. Na primjer, svaka od priključaka upravljačke palice, osim uobičajene žice, koristi otpornik za povlačenje kako bi se osiguralo da produžni priključak prima čvrst visoki ili niski signal. Da biste to prikazali za Joystick 2, vidjet ćete dva stupca za povezivanje, jedan za žicu upravljačke palice na pin MCP 21, a drugi za povezivanje s pina 21 preko otpornika na masu. Siguran sam da postoje bolji načini za dokumentiranje ovoga, ali bojim se da ste zaglavili s mojim načinima rada na ovom pitanju.:)

Svaki od arkadnih gumba ima zajednički (com), normalno otvoren (ne) i normalno zatvoren (nc) kontakt. Za svaki od ovih gumba koristim com i nc veze.

Korak 5: Kodirajte

Prije svega, moram odati priznanje tamo gdje dospijeva. U velikoj mjeri sam se oslanjao na sljedeći članak za kodiranje Lapcade -a:

learn.adafruit.com/convert-your-model-m-keyboard-to-bluetooth-with-bluefruit-ez-key-hid Posebno hvala Benjaminu Gouldu na dobro napisanom i dokumentiranom projektu!

Dakle, u središtu ovog projekta je tipkovnica. Sa stajališta računala, Lapcade je jednostavno tipkovnica spojena preko bluetootha u čemu je EZ-Key tako dobar. Potrebni su komplicirani Bluetooth protokoli, mjerenja vremena i kodovi te ih enkapsulira tako da sve što trebam učiniti s arduinom je slanje šifri ključeva. Da bih to učinio, upotrijebio sam mape koda u gore navedenom projektu i vlastite nizove za stvaranje načina rada. Svaki način mijenja ono što isti pritisci tipke rade na Lapcadeu i ono što se šalje na računalo. Postoje tri "ugrađena" načina rada i svi načini nakon toga su načini primjene.

Načini rada

Slijedi sažetak načina rada Lapkade:

1. Pokretanje - ovaj način provjerava povezanost s računalom i postavlja varijable pokretanja. Ako EZ-ključ nije uparen s računalom, tada se mijenja u način uparivanja
2. Uparivanje - U ovom načinu rada EZ -ključ čeka na uparivanje s računalom.
3. Odabir načina rada - ovaj način rada omogućuje korisniku odabir načina aplikacije koji će koristiti. U ovom načinu rada se na računalo ne šalju kodovi ključeva. Postoje i brzi odabiri načina rada na temelju prethodnog načina aplikacije. Na primjer, pritiskom na način rada, a zatim gumb dva igrača kada ste u načinu rada Mame player 1 jednostavno prebacujete način rada bez potrebe za pretraživanjem i odabirom Mame Player 2 na zaslonu.

Načini primjene

Načini aplikacije koriste se za slanje odgovarajućih šifri ključeva na računalo na temelju aplikacije u kojoj se korisnik nalazi. Na primjer, u načinu Kodi, tipka action 2 šalje "P", što je pauza. U Mame taj isti gumb šalje lijevu tipku Alt. Ako netko želi koristiti kontroler za igranje Minecrafta za računalo, sve što bi trebalo učiniti je dodati odgovarajuće karte polja.

Svaka aplikacija mora biti definirana u 4 polja podataka.

• mode - Ovaj niz sadrži tekst koji će biti prikazan na zaslonu za svaki način. Da biste koristili drugi redak zaslona, jednostavno postavite ~ u niz kao prijelom retka.
• keyModes [14] - Ovaj matrični niz sadrži kodove ključeva poslane na računalo. Svaki redak od 14 elemenata predstavlja pojedinačne gumbe za preslikavanje kodova ključeva.
• keyModifiers [14] - Ovaj matrični niz sadrži modifikatore koda ključa za svaki pritisak tipke, poput držanja tipke shift.
• quickMode [3] - Ovaj matrični niz sadrži obrazac za odabir brzog načina rada za trenutni način rada.

Osnovni rad

Kad se sustav uključi, on prelazi u način pokretanja gdje se provjerava status Bluetooth veze i prikazuje korisniku. Arduino dobiva status EZ-ključa brojeći i tempirajući impulse s L1 pina EZ-ključa. Postoje četiri podstatusa za način pokretanja:

• Uparivanje - EZ -ključ je u aktivnom načinu uparivanja i čeka da se priključi na uređaj.
• Uparen, ali nije povezan - EZ -ključ je već bio uparen, ali trenutačno nije povezan s uređajem domaćinom.
• Uparen i povezan - EZ -ključ je uparen i veza je uspostavljena s domaćinom. U ovom trenutku sustav će prijeći na odabir načina rada.
• Nepoznat status - EZ -ključ vraća nepoznati kôd ili postoji smetnja signala koja proizvodi nepoznati uzorak signala. Sustav će zadržati i obavijestiti korisnika. Mora se ponovno pokrenuti ako se to dogodi.

Ako je sustav uparen, ali se ne može povezati s računalom, sustav će ostati u stanju povezivanja u načinu pokretanja. Ako korisnik prilikom uključivanja uređaja pritisne gumb za bijeg, preskočit će provjeru Bluetooth veze i preći na odabir načina rada.

Ako sustav nije prethodno uparen, tada će način rada za pokretanje naslijediti način uparivanja. U tom stanju sustav će emitirati da je dostupan za uparivanje. Nakon što ga domaćin otkrije i poveže s njim, preći će na odabir načina rada. Uređaj se može upariti u načinu odabira načina rada pritiskom na gumb Radnja 1.

U načinu odabira načina rada, navigacijske tipke gore i dolje će vas provesti kroz dostupne načine rada na LCD zaslonu. Za odabir jednog od načina rada pritisnite tipku enter (središte 5).

Jednom u aplikacijskom načinu rada, svaki od gumba i upravljačka tipka slat će kodove ključeva prema karti tipki navedenih u četiri niza kako je gore opisano.

Brzi načini

Nakon što je odabran način aplikacije, postavlja se definicija brzog načina rada. Jednostavno rečeno, brzi načini su aplikacijski načini koji se mogu birati pomoću prve tri središnje tipke (središte 1-3). Ova tri gumba odgovaraju elementu polja u matrici.

Na primjer, u trenutnoj konfiguraciji, kada koristite Mame u načinu igranja 1 (definiran je način rada 4 ili peti način), zatim pritiskom na gumb načina rada, a zatim dva gumba igrača učitava element niza quickmode [4] [1] (Arduino koristi 0 indeksiranje osnovnog niza) što je 5. Sustav se zatim prebacuje u način rada aplikacije 5 koji je Mame, igrač 2.

Korak 6: Ideje za verziju 2

Zaslon s gumbima - pretpostavljam da ne možete sve planirati, ali postoji jedna dizajnerska ideja koju bih volio da sam imao ranije za prvu verziju - pojedinačni LCD zasloni s gumbima. Vrlo brzo nakon izgradnje postalo je jasno da samo poznavanje načina rada u kojem se nalazite ne znači da se sjećate što svaki gumb radi - osobito nakon što ste se od njega udaljili nekoliko dana ili mjeseci. Zaista bih volio da sam na ili iznad svakog gumba dodao neku vrstu malog zaslona koji bi pokazao kakvo je trenutno djelovanje. Ova je na vrhu mog popisa za verziju 2.

4-Way vs 8-Way Joystick-Još jedna stvar koja je postala jasna nakon što sam počeo koristiti joystick je da starije igre nisu namijenjene za korištenje 8-smjernih joysticka. Primjer je pac-man. Otkako sam izgradio ovaj kontroler, otkrio sam da postoje upravljačke palice koje se mogu mehanički prebaciti s 4-smjernog na 8-smjerni. Da, ta je na popisu i ako planirate igrati klasične arkadne igre, onda samo preskočite na onu koja je promjenjiva. Naravno, vodite računa o promjenama ožičenja i programiranja na temelju upravljačke palice s kojom završite. Evo nekih dobavljača klasičnih arkadnih kontrola:

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

Desni i lijevi gumb "Flipper" gumbi - Verzija 2 definitivno će dodati po jedan gumb na lijevu i desnu stranu ormara. Jedna od mogućih namjena bit će fliperi.

Ostale kontrole - razmatram isplativost dodavanja drugih uobičajenih kontrola, poput trackball -a i / ili spinner -a u sljedeću verziju. Budući da EZ-ključ može prenositi koordinate miša, to ne bi trebalo biti teško.

Programiranje na ploči - Sljedeća verzija mora imati mogućnost dodavanja novih konfiguracija bez otvaranja kućišta. Htio sam ovo dodati u verziju 1, ali za to je bilo potrebno više vremena i resursa nego što sam imao.

Druga nagrada na bežičnom natjecanju