Dispositiu de jocs mòbil Raspberry Pi: 11 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Alguna vegada heu volgut poder jugar a videojocs clàssics sobre la marxa, però no sabíeu on aconseguir un dispositiu capaç de executar jocs antics o simplement eren massa cars? Aleshores fes la teva!

Aquesta és una documentació sobre la construcció del meu dispositiu de jocs mòbil Raspberry Pi, inspirada en el Nintendo Switch. El cost és de poc menys de 200 dòlars i és capaç d’executar molts jocs antics amb l’ús de RetroPie. RetroPie té més de 30 emuladors integrats, de manera que executar jocs antics és molt fàcil, sempre que tingueu les ROM.

Hi hauria moltes coses que hauria fet diferents en aquest projecte i intentaré compartir-ho amb vosaltres en aquest tutorial. D’aquesta manera podràs aprendre dels meus errors sense haver de cometre'ls tu mateix.

Amb sort, podeu utilitzar les instruccions d’aquest tutorial per crear el vostre propi dispositiu de joc Raspberry Pi. Si ho feu, si us plau, digueu-me-ho fent clic a "Ho he aconseguit". al final de l'Instruible.

A més, si us agrada aquest projecte, voteu-lo tal com és al concurs Game Life. Gràcies!

Pas 1: llista de peces

HABILITATS

Haureu de ser útils amb un soldador, conèixer Python bàsic i tenir una mica de coneixement en la fusta.

També és imprescindible la capacitat de destruir els videojocs (encara hi estic treballant …)

PARTS

1x Raspberry Pi 2 o 3: 35 dòlars

1 pantalla tàctil oficial de 7 Raspberry Pi: 75 dòlars

1x targeta Micro SD (8 GB com a mínim, tot i que segurament en voldreu més per a les vostres ROM).

1 paquet de bateries de ions de liti - 3,7 V 4400 mAh - 19,95 dòlars (https://www.adafruit.com/product/354)

2x Joystick de polze analògic de 2 eixos: 5,95 dòlars (https://www.adafruit.com/product/512)

1 carregador PowerBoost 1000: 19,95 dòlars (https://www.adafruit.com/product/2465)

1x MCP3008: ADC de 10 canals de 8 canals: 3,75 USD (https://www.adafruit.com/product/856)

1x Adafruit Trinket: 6,95 $ (https://www.adafruit.com/product/1500)

4x LED de 3 mm

Un assortiment de botons tàctils - (ronda: https://www.adafruit.com/product/1009 i quadrat:

Un assortiment de cables, resistències i altres components petits

Tauler de perf

1/4 "de fusta i 1/2" de fusta per construir la caixa

EINES

Soldador

Pinça del nas d’agulla

Decapant de filferro

També pot ser útil una estació de soldadura / mà auxiliar.

Premsa de trepant

Serra de cinta / serra de desplaçament

Serra de taula

Lijadora per cinturó

Eina Dremel

PROGRAMARI

RetroPie (https://retropie.org.uk)

Tots els esquemes de codi i Fritzing estan disponibles en aquest fitxer Github

També necessitareu un altre ordinador per carregar RetroPie i ROM al vostre Raspberry Pi. Aquest ordinador necessitarà Etcher.io, Win32DiskImager o una altra aplicació que pugui escriure RetroPie a una targeta SD, juntament amb l’últim ID Arduino. Si esteu executant Windows, haureu d’instal·lar PuTTY (https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/latest.html) per poder SSH al vostre Raspberry Pi.

Pas 2: Taula de pa dels circuits

Vaig començar fent taulers de circuits per assegurar-me que tot funcionés com estava previst.

He inclòs els esquemes i el codi al fitxer Github al principi del tutorial; tanmateix, he fet alguns canvis menors que he oblidat documentar, de manera que algunes coses poden haver estat diferents de les que són ara. El codi es pot utilitzar com a punt de partida per al vostre projecte, però us recomano almenys llegir-lo per entendre'l i canviar-lo per satisfer les vostres necessitats específiques o millorar-lo.

Tots els controls estan connectats a 3,3 v, la connexió a 5 v pot danyar el vostre Raspberry Pi

Cablatge del controlador

Hi ha 12 botons de control en total. 4 per a A / B / X / Y, 4 per al DPAD, un per a cada Start i Select i dos botons d'espatlla. És possible que pugueu tenir 4 botons d'espatlla en funció de l'espai, però la majoria de jocs de RetroPie que requereixen botons d'espatlla només en necessiten dos (crec …).

Els botons es connecten a un costat a 3,3 V mitjançant una resistència de 10 k, i al mateix costat estan connectats al seu pin GPIO respectiu mitjançant una resistència de 1 k. L'altre costat està connectat directament a GND (terra). Si la lògica del circuit és diferent, assegureu-vos que la lògica del vostre codi ho reflecteixi. Al codi que he proporcionat pot funcionar de qualsevol manera, però no em citeu;)

Els joysticks estan connectats al MCP3008 ADC (convertidor analògic a digital). Hi ha 8 canals per un costat i la interfície SPI per l’altre. Assegureu-vos que connecteu les sortides dels joysticks al costat correcte de l'ADC. Els joysticks X, Y i SEL (selecció de botó) estan connectats a l'ADC. El pin SEL no és analògic, però per estalviar-lo en pins GPIO, els he connectat a l’ADC. Vaig connectar una resistència des dels pins SEL a 3,3 v, ja que la sortida s'estableix en un valor flotant quan no es prem, i després es posa curt a terra quan es prem.

L'ADC es connecta mitjançant 4 pins al Raspberry Pi, però no són necessaris certs pins (pel que sé. Els pins de l'esquema es van provar i van funcionar bé, juntament amb uns quants altres). Com he dit més amunt, assegureu-vos que el codi reflecteixi el vostre maquinari.

Cablejat d'alimentació

Primer haureu de penjar el codi del Trinket des de l’IDE Arduino. Obriu el fitxer TrinketRPi.ino a l'IDE d'Arduino, seleccioneu la placa i el port al menú d'eines i premeu el botó de càrrega.

La sortida de 5 v del PowerBoost està connectada directament al pin GPIO Raspberry Pi 5v i al pin de 5v de la pantalla tàctil, i la terra del PowerBoost està connectada als pins de terra del Pi i de la pantalla tàctil. El quincalla s’alimenta del pin GPIO de 3,3 v del Raspberry Pi.

L’Adafruit Trinket s’utilitza per controlar l’energia. El pin 0 del Trinket està connectat a GPIO 15 (no físic 15) al Raspberry Pi i el pin 2 del Trinket està connectat al pin EN del PowerBoost. Juntament amb això, es connecta un botó d’engegada entre BAT i EN al PowerBoost. Quan es prem aquest botó i es manté premut durant uns 5 segons (el temps que triga a arrencar el Trinket), tot s’encén. Quan es deixa anar, el Trinket manté el pin 2 HIGH (connectat al pin EN del PowerBoost), mantenint l’alimentació del sistema.

El botó d’engegada només funciona com a interruptor ON, ja que no estava segur de com fer un circuit que el deixés actuar tant com a encès com a apagat. El Pi encara es pot apagar fàcilment del programari.

Quan s’inicia el Pi, el pin 15 s’estableix a HIGH (Controller.py) per notificar al Trinket que està activat. Quan el Pi està apagat d'alguna manera, el pin 15 es posa BAIX, provocant que el Trinket mantingui l'alimentació durant uns 20 segons i, a continuació, apagui completament l'alimentació.

Em sap greu dir que hi vaig fer alguns canvis que ara estan enterrats en un recinte i no estic segur de què vaig fer ja que es va fer aquest projecte fa un temps. Aquesta disposició hauria de funcionar, però proveu-la abans de posar-la en un lloc inaccessible.

El pin BAT del PowerBoost està connectat a l'ADC per llegir el nivell de la bateria. Una resistència de 6,8 k connecta el pin BAT al canal ADC i una altra resistència de 10 k connecta el pin BAT a GND. Això permet a l'ADC obtenir tensió de sortida de la bateria i aproximar-se al nivell de la bateria. En carregar, la potència de la bateria serà de 5 v, de manera que no hi ha cap manera de conèixer el nivell de la bateria mentre es carrega amb aquesta configuració.

Si voleu, podeu connectar VBUS al PowerBoost de la mateixa manera que BAT; això us permet saber si la bateria s'està carregant.

Indicadors LED

Els quatre indicadors LED permeten veure coses com el nivell de la bateria, el volum o la brillantor de la pantalla. De moment, el codi només està configurat per al nivell de bateria.

Cada LED de 3 mm es connecta des d’un pin GPIO, mitjançant una resistència de 100 ohm, i torna a terra. Els meus LEDs són verds. Assegureu-vos de triar les resistències adequades per a altres LEDs de colors, ja que tenen diferents requisits d’alimentació.

Això és per cablejat! Després d’haver provat el cablejat en una placa de configuració, podeu començar a fer un circuit més permanent.

Pas 3: configureu el programari

Per carregar RetroPie a la targeta SD, necessitareu una aplicació com Etcher.io (recomanat) o Win32DiskImager i el sistema operatiu RetroPie des de l’enllaç al principi.

Per utilitzar Etcher, primer introduïu la targeta micro SD a l'ordinador. Obriu Etcher i feu clic a "Selecciona imatge". Aneu a la carpeta on heu descarregat RetroPie, seleccioneu-lo i feu clic a "Obre". A continuació, feu clic a "Selecciona unitat" i seleccioneu la targeta SD de la llista. Assegureu-vos de seleccionar la targeta SD correcta, ja que l’esborrarà. Feu clic a "Flash" i espereu que acabi. Expulsarà automàticament la targeta SD un cop feta, de manera que és segur que la traieu del vostre ordinador.

Si no teniu un Raspberry Pi 3, necessitareu un dongle WiFi. Un controlador de joc és útil en aquest pas, però només es necessita un teclat. Introduïu la targeta SD al Raspberry Pi, connecteu-la a un monitor (la pantalla tàctil funciona bé) i connecteu l’alimentació. Un cop arrenca RetroPie, haureu de configurar els controls. Seleccioneu el controlador / teclat i seguiu les instruccions. Un cop fet, aneu a la configuració de WiFi al menú RetroPie i configureu la vostra connexió WiFi.

També haureu d’habilitar SSH. Torneu al menú RetroPie i seleccioneu raspi-config de la llista (crec que és on és). A les interfícies, seleccioneu SSH. Us preguntarà si voleu habilitar SSH. Seleccioneu Sí.

És possible que hàgiu de reiniciar el Pi ara. Un cop reiniciat, torneu al menú RetroPie. Crec que hi ha una opció d’adreça IP o nom d’amfitrió que us indicarà l’adreça IP del Raspberry Pi. Copieu-lo en un tros de paper o deixeu aquest menú obert per ara.

A l’ordinador, haureu d’incorporar SSH al vostre Raspberry Pi.

Si esteu al Windows, descarregueu, instal·leu i obriu PuTTY (enllaç a la llista de parts) i configureu el quadre "Nom de l'amfitrió (o adreça IP)" al nom d'amfitrió del vostre Raspberry Pi i, a continuació, feu clic a "Obre" per iniciar la sessió.

A Mac i Linux, només podeu obrir un terminal i escriure

$ ssh pi @ nom de l’amfitrió

substituint "nom d'amfitrió" per l'adreça IP que vau obtenir al Raspberry Pi. Tingueu en compte que $ no s’escriu al terminal, només vol dir que es tracta d’un avís de terminal nou.

A continuació, introduïu

$ nano /home/pi/Controller.py

i enganxeu-hi el contingut del fitxer Controller.py de Github. Controller.py és l’escriptura python que gestiona totes les entrades de control, com ara els botons i els joysticks.

Haureu de canviar els números de pin perquè coincideixin amb els del vostre maquinari.

Feu clic a CTRL-X o CMD-X i després a Y per desar el fitxer. A continuació, introduïu

$ sudo nano /etc/rc.local

a continuació, introduïu aquesta línia al fitxer:

sudo python3 /home/pi/Controller.py &

a continuació, premeu CTRL-X (Windows) o CMD-X (Mac) i després Y (sense CTRL / CMD) per desar. Això defineix l'script Controller.py perquè s'iniciï en arrencar.

A continuació, podeu restablir la configuració del controlador, de manera que pugueu utilitzar els botons / joysticks en lloc d'un controlador de joc USB.

$ sudo ~ / RetroPie-Setup / retropie_setup.sh

i aneu a la configuració d'Emulation Station mitjançant

Gestioneu els paquets -> Paquets bàsics -> emulationstation -> Configuració o configuració / Eines -> emulationstation i trieu l'opció d'esborrar / restablir la configuració d'entrada de l'emulation station

La propera vegada que reinicieu, el controlador USB ja no es configurarà, però podreu configurar els controls personalitzats en aquest moment.

En aquest moment, podeu carregar les vostres ROM al Raspberry Pi. Hi ha moltes maneres de fer-ho i he trobat aquests vídeos més útils:

A través del navegador: aquesta opció també us proporciona un accés més fàcil a algunes altres coses de la instal·lació de RetroPie, ja que proporciona una interfície gràfica d’usuari basada en web per a moltes de les tasques que normalment es fan a través del terminal o de la interfície gràfica d’usuari RetroPie.

A través de la vostra xarxa: aquesta opció us permet transferir ROM des del navegador de fitxers de l’ordinador, facilitant la navegació als fitxers. També us permet explorar i editar algunes carpetes compartides a RetroPie, com ara BIOS, pantalles de presentació i fitxers de configuració.

L’ús d’ambdues opcions permetrà un major control de la instal·lació de RetroPie, però només cal una per transferir les ROM. Tria la que millor s’adapti a tu.

Pas 4: prepareu Raspberry Pi i la pantalla tàctil

Per a aquest projecte, l’espai seria mínim, de manera que vaig començar traient components innecessaris del Raspberry Pi.

El primer va ser els ports USB i Ethernet. La soldadura d’aquestes pot ser difícil d’eliminar, ja que té una temperatura de fusió elevada. Vaig tallar la major part de cada port amb un retall de llauna i després vaig dessoldar les parts sobrants. Aneu amb compte en treure aquests ports, ja que alguns components més petits es poden eliminar fàcilment del Raspberry Pi (parlant per experiència).

Un únic port USB està connectat (no directament) als pins de soldadura USB recentment exposats del Raspberry Pi. Això permet connectar-lo al lateral de la caixa.

El port de sortida d’alimentació USB s’ha eliminat de la pantalla tàctil de la mateixa manera.

A continuació, he dessoldat els pins GPIO. Vaig trobar la manera més senzilla de fer-ho primer tallant la part de plàstic negre de la part inferior dels passadors GPIO. Això us permet dessoldar cada pin per separat. No he pogut desoldar cap dels passadors de terra a causa de la soldadura més elevada del punt de fusió, però després es poden reduir més curts.

Pas 5: Creeu circuits per a controls

Per a aquest pas, necessitareu seccions del tauler de perf per soldar els botons. He descobert que el tauler de perf amb traces de coure entre línies entre alguns dels forats pot funcionar millor que el tauler de perf amb tots els forats separats. Depèn de vosaltres què feu servir;)

Hi haurà dos conjunts de 4 botons en forma de diamant per al DPAD i per als A / B / X / Y. Em vaig oblidar de fer fotos meves mentre les ajuntava, però no hauria de ser molt difícil esbrinar el disseny. Els meus botons eren a punt de tocar dues de les seves cantonades cadascuna. Els botons Inicia / Selecciona es poden soldar a la placa de perf individualitzada o bé podeu connectar-ne una a la placa de perfils del botó A / B / X / Y. Els dos botons d'espatlla també s'han de soldar a les seves pròpies taules de perfils individuals.

En el meu cas, els joysticks s’havien de soldar als taulers de ruptura inclosos. Probablement ja ho hàgiu fet si també va ser el vostre cas:)

Els LED es van soldar a una sola tira de tauler de perfils, així com l'ADC.

Assegureu-vos de provar el cablejat amb un voltímetre, ja que pot ser complicat provar després d’instal·lar-ho tot.

És possible que vulgueu esperar abans de soldar cables al Raspberry Pi o entre seccions de tauler de perf fins que conegueu el disseny de la carcassa. No ho vaig fer i va ser difícil adaptar-ho tot més endavant (oops).

Pas 6: creació del cas

El cas és probablement el que més va trigar en aquest projecte. El cas que feu és molt probable que difereixi del meu, de manera que no donaré dimensions exactes a res (a més he perdut el disseny del cas).

La part davantera, superior i posterior es formen de fusta de 1/4 "(si no ho recordo bé), i els laterals i la part inferior són de fusta de 1/2".

Comenceu mesurant la distància entre els centres dels botons, juntament amb el diàmetre de cadascun a la part més ampla del botó. Marqueu aquestes mesures a l'interior de la caixa on les col·loqueu. (Gairebé) sempre voleu perforar des de l'interior de la caixa cap a l'exterior, ja que el fons d'un forat quedarà més maco. Ajuda a col·locar un tauler de ferralla darrere del forat mentre es perfora, de manera que no es trenqui el tauler.

Els forats dels joysticks es van perforar primer a la mida aproximada, i després es van esbossar i van utilitzar l'eina Dremel a l'interior per arrodonir-los de manera que els joysticks encaixessin millor.

El gran forat de la pantalla tàctil es va mesurar des de la secció metàl·lica de la part posterior de la pantalla tàctil. Vaig començar perforant un forat a prop d’un cantó d’on aniria la pantalla, vaig treure un extrem de la serra de desplaçament, el vaig passar pel forat i el vaig tornar a col·locar per poder tallar el forat. Es va fer una petita superació al forat rectangular perquè passés el cable de cinta de la part posterior de la pantalla (a la imatge superior). Vaig utilitzar l’eina Dremel per afaitar una secció al costat d’aquest forat, de manera que la pantalla tàctil quedés a ras contra la caixa.

La part superior de la caixa es va perforar de la mateixa manera, amb forats rectangulars per a HDMI, presa A / V, port USB i port de càrrega. El Raspberry Pi es troba just al costat de la part superior de la caixa, de manera que no calen cables HDMI i A / V. Tot i que probablement hauria d’haver utilitzat extensors, ja que s’ajustava una mica.

La part posterior de la caixa té sis forats per a ventilació. Aquests no tenen cap mida ni disseny específics, de manera que podeu fer un patró genial amb ells. He oblidat perforar un forat darrere dels llums indicadors de càrrega del PowerBoost, de manera que he de mantenir el dispositiu just per poder-los veure pels forats de ventilació. És possible que vulgueu practicar un petit forat a la part posterior de la caixa perquè els pugueu veure.

Els costats i la part inferior de la caixa estan entallats al llarg de les vores de manera que s’uneixen juntes i creen una butxaca perquè la part davantera i la posterior s’asseguin.

Un cop tingueu tots els forats perforats / tallats, podeu muntar la caixa. A la meva, tot menys la part posterior estava enganxada, amb la part posterior cargolada per permetre un fàcil accés als components.

Pas 7: Acabament de l'electrònica i ajustament de proves

En aquest punt, hauríeu d’acabar l’electrònica soldant els cables restants entre les seccions de la placa perf. Assegureu-vos que els cables siguin de la longitud correcta per arribar on han d’anar. Aneu sempre una mica massa temps, ja que podeu doblegar lleugerament els cables, però no els podeu estirar.

Els cables es poden soldar directament al Raspberry Pi, només cal que comproveu la ubicació abans de fer que sigui permanent.

Vaig trobar que era útil crear una tira de placa de perf que tingués terra i tensió, de manera que cada secció de placa de perf es pogués connectar a aquesta en lloc de pins diferents al Raspberry Pi o a altres seccions.

Proveu els forats i l'espaiat d'ajust per assegurar-vos que el vostre disseny funciona.

Pas 8: Pintar

Per pintar el meu estoig, vaig escollir una pintura de color negre semilucid que coincidia molt bé amb la pantalla tàctil. Vaig gravar l’interior dels forats de manera que no aconseguís pintura a les zones que tinguessin botons enganxats. L’interior no necessita ni s’ha de pintar, però no us preocupeu si hi entra una mica.

Pas 9: Instal·lació de components

Per instal·lar els botons, vaig tallar petits trossos de fusta de 1/4 que es van enganxar a les seccions del tauler de perfils. A continuació, es van enganxar a l'interior de la caixa en els seus respectius punts amb una super cola, ja que la cola de fusta fa que sigui difícil de subjectar. al seu lloc mentre s’asseca.

Per als joysticks, vaig fer petits "separadors" amb tacs i petits trossos de fusta, que després es cargolaven i / o s'enganxaven als forats de muntatge dels taulers. He utilitzat la súper cola Gorilla, ja que s’uneix ràpidament i és capaç d’unir fàcilment la fusta i el tauler de perfils. Es va haver de retallar un tauler de control del joystick per un costat amb una polidora de cinturó per tal que encaixés millor.

El Raspberry Pi es va instal·lar de manera similar als joysticks, amb separadors de fusta units a alguns dels forats de muntatge.

El PowerBoost tenia un petit bloc de fusta enganxat a la part inferior, que després es va enganxar al lateral de la caixa.

Els LED es van enganxar directament a la caixa. Vaig descobrir que la súper cola "cremava" la pintura si es posava a l'exterior en instal·lar els LED, de manera que voldreu anar amb compte a l'hora de fer-ho.

Després de connectar la bateria, es va gravar a la part inferior de la caixa mitjançant cinta d'escuma de doble cara, que sembla que aguanti bé.

Després d'això, podeu provar que s'encengui i continuar fins a l'últim pas.

Pas 10: Acabar

Ara que el maquinari està acabat, podeu acabar de configurar els controls a RetroPie. En primer lloc, connecteu un adaptador d’alimentació de 5 v 2,5 A o qualsevol adaptador de corrent oficial Raspberry Pi, ja que és possible que la bateria encara no estigui carregada. Assegureu-vos que teniu almenys 2,5 A si el vostre Pi està engegat mentre el carregueu, ja que la potència es divideix entre el circuit de càrrega PowerBoost i el Raspberry Pi. Si el carregueu mentre el Pi està apagat, qualsevol carregador hauria de funcionar. Arrenceu el Raspberry Pi mantenint premut el botó d’engegada durant uns 5 segons. Vaig comprovar que el meu no s’iniciava mentre estava endollat per algun motiu, de manera que és possible que hagueu de carregar la bateria fins que s’encengui el llum verd indicador del PowerBoost (la bateria estigui carregada) i desendolleu-lo. Un cop s’iniciï RetroPie, haureu de tornar a configurar el controlador, només aquesta vegada serà el controlador Python. Un cop hàgiu configurat els controls, assegureu-vos que tot funcioni iniciant el vostre joc preferit i provant-lo.

Pas 11: Paraules finals i crèdits

Enhorabona! Ja heu completat el vostre propi dispositiu de jocs mòbil Raspberry Pi. Diverteix-te jugant a qualsevol lloc i mostrant-ho als teus amics.

Algunes coses que hauria fet de manera diferent són:

- Utilitzar un Arduino per als controls en lloc de connectar-lo directament al Raspberry Pi. Hi va haver algunes vegades que vaig cremar un pin GPIO i (crec), l'Arduino té més protecció de pin que el Pi.

- La impressió 3D hauria estat bona per a un cas, però malauradament no en tinc (encara)

- Planificat millor el cablejat. M’he endinsat en aquest projecte i he entès una mica tard que hauria d’haver planificat més:)

- Forats per carregar els LED d'estat. Els indicadors LED de càrrega del PowerBoost indiquen si la bateria està carregada o no i he oblidat perforar un forat perquè es vegi. Un bon lloc probablement seria la part posterior de la carcassa darrere del PowerBoost o a sobre dels LED.

- Forats de retirada del panell posterior. El tauler posterior de la meva és una mena d’ajust ajustat, de manera que alguns forats que us permetin treure-la amb el dit poden ser una bona idea.

Afortunadament, he pogut acabar aquest projecte i espero que també pugueu o podreu aprendre alguna cosa sobre la fusta, la programació o la soldadura.

Voldria donar les gràcies al senyor Fields per ajudar-me en aquest projecte. Va donar amablement el seu temps, el taller i la fusta a aquest projecte. Em va ajudar a aprendre més sobre la fusta i va ser capaç d’orientar-me durant el procés d’elaboració del cas.

Gràcies per llegir aquest instructiu.