GamePi: la consola del emulador de mano

Introducción:

Este instructivo describe la construcción de una consola de emulación portátil con Raspberry Pi 3: la he bautizado como GamePi.

Hay muchos instructables similares para tales dispositivos, pero para mi gusto, la mayoría de ellos son demasiado grandes, demasiado pequeños, demasiado complicados o simplemente no me gusta el aspecto.

Esta es la segunda versión de mi dispositivo GamePi (no escribí un instructable para el primero). La principal diferencia entre el anterior y este son los joysticks analógicos y algunas mejoras menores.

Si te gusta GamePi, mira mi página AraymBox para otras versiones y los próximos dispositivos. También puede publicar ideas sobre cómo mejorar el diseño, solo hágamelo saber

Otras versiones:

• En thingiverse puedes encontrar una versión actualizada de este GamePi - Versión 2.1. Combina todas las cosas buenas de mi otro dispositivo.
• Mira mi nueva alternancia de este GamePi: el GamePi Zero. Es más barato, más pequeño y más ligero.
• Si te gusta súper asequible y simple, deberías echar un vistazo a GamePi XS, una consola en un controlador.

Nota:

Tenga en cuenta que el inglés no es mi primer idioma. Si encuentra algún error o algo no está claro, no dude en avisarme e intentaré solucionarlo. Lo mismo ocurre con los errores generales.

Este es mi primer instructable, así que si tiene alguna sugerencia para mejorar, hágamelo saber.

Paso 1: herramientas y materiales

Asegúrese de tener todo lo que necesita para la compilación. No hay nada más molesto que detener su proyecto porque tiene que esperar a que se entregue una pequeña parte.

No tiene que comprar las piezas y el material enumerados en los enlaces de Amazon. Estos son ejemplos y muestran las propiedades requeridas de las partes.

Partes:

• 1x pantalla - LCD táctil de 5 "
• 1x Raspberry Pi 3 Modelo B
• 1x tarjeta micro SD - 16GB (el tamaño depende de usted)
• 1x Teensy LC
• 1x PowerBank
• 12x botón táctil suave
• 2x botón táctil
• 1x amplificador digital - PAM8403
• 1x conector de audio con interruptor
• 1x altavoz 1.5W
• 1x interruptor deslizante
• 1x USB hembra Jack tipo A
• 1x micro USB hembra Jack tipo B
• 2x Módulo Breakout Joystick
• 1x Potenciómetro B103 10K 16x2mm
• 1x PCB de prototipos

Consumibles :

• Tornillos y tuercas hexagonales (M3)
• Tornillos Torx (M2.5 x 8)
• Cables (por ejemplo, LPT)
  
• Spray de imprimación
• Pintura en aerosol
• Relleno de madera (blanco)

Herramientas:

• Rosca (M2.5)
• Brocas (M2 y M3)
• Esponjas de lijado
• Archivos
• Utilidades de soldadura
• Destornilladores
• Perforar
• Pistola de silicona
• Impresora 3D o servicio de impresión 3D

Paso 2: impresión 3D del caso

He diseñado el estuche para que sea lo más simple y pequeño posible. Solo hay un mínimo de partes individuales: carcasa delantera y trasera y botones.

El frente y la parte posterior de la carcasa se ajustan perfectamente a una cama de impresora 3D de 20x20 cm si la gira 45 grados.

He impreso mi caja con filamento ABS negro. Me gusta imprimir con ABS porque me encantan las posibilidades de procesamiento posterior. Puedes lijar, cortar, pintar y lo más importante, puedes pegarlo o arreglarlo con acetona.

Si tiene una impresora 3D con una cama más pequeña o ninguna impresora, puede usar un servicio de impresión 3D como Hubs 3D, Thingiverse, Pinshape, etc. para imprimir las piezas por un poco de dinero. O envíame un PM, tal vez estoy de humor para imprimirlo por ti.

Encontrarás todas las piezas 3D necesarias en esta página de diseño de thingiverse. Los mantendré en thingiverse para evitar la redundancia.

Paso 3: procesamiento posterior de impresión 3D (caso)

Dependiendo de su gusto, este paso es opcional.

Las piezas impresas en 3D no son perfectas: tienen pequeñas grietas, agujeros, burbujas, capas visibles, etc. Si desea una apariencia brillante y decente, debe dar un paso adicional y procesar las piezas.

Estos son los pasos que he hecho:

1. Taladro limpio los agujeros de los tornillos:

Use las brocas M2 y M3 y limpie los agujeros para los tornillos.

2. Limpiar agujeros y bordes:

Use el archivo apropiado para limpiar todos los agujeros y bordes.

3. Lije la carcasa por delante y por detrás:

• ejecución 1: use papel de lija de grano 120
• ejecución 2: use papel de lija de grano 240
• ejecución 3: use papel de lija de grano 600
• ejecución 4: use la esponja de lijado extra fina húmeda

4. Limpie las partes:

Lave las partes con agua limpia y déjelas secar.

5. Pintura:

1. Rocíe una capa delgada de imprimación de pintura. Déjalo secar por 24 horas.
2. Verifica la superficie.
3. Rocíe una capa delgada de pintura. Déjalo secar por 24 horas.
4. Lije suavemente la superficie con una esponja de lijado extra fina seca
5. Rocíe una capa delgada de pintura. Déjalo secar por 24 horas.

Paso 4: procesamiento posterior de impresión 3D (botones)

Dependiendo de su gusto, este paso es opcional.

Estos son los pasos que he hecho para que los botones impresos se vean como en las imágenes:

Lijado:

• Lije todos los botones con papel de lija de grano 240.
• Lije todos los botones con papel de lija de grano 600.

Etiquetas:

• Rellene las etiquetas "grabadas" con el relleno de madera blanco con los dedos.
• Deje secar el relleno durante 24 horas.
• Retire el exceso de relleno con papel de lija de grano 240 y 600.

Terminar:

• Limpie las piezas con un paño húmedo.
• Rocíe una fina capa de barniz transparente sobre los botones.
• Deje secar el barniz transparente durante 24 horas.

Paso 5: Botones (Software)

En este paso, queremos escribir el código de control del botón en Teensy LC. El Teensy registrará los clics de los botones y el movimiento del joystick y enviará las señales a la Raspberry Pi a través de USB.

Instalar el marco

• Para compilar el código y escribirlo en Teensy, necesitará Arduino Framework y los archivos de soporte de Teensyduino.
• Sigue este tutorial para instalar ambos.

Cargue y escriba el código

• Conecte el Teensy LC a su PC (debería detectarse automáticamente si está utilizando Windows).
• Descargue el archivo de código adjunto.
• Haga doble clic en el archivo descargado. El IDE de Arduino debería comenzar.
• Seleccione la placa Teensy LC (en la barra de menú: Herramientas> Placa> Teensy LC)
• Seleccione el puerto correcto al que está conectado el Teensy (en la barra de menú: Herramientas> Puerto serie> COM x)
• Si conecta los botones como se muestra en la imagen, puede usar el código adjunto.
• Si conecta los botones de alguna otra manera, deberá modificar el código adjunto.
• Escriba el código en Teensy LC (en la barra de menú: Boceto> Cargar).

Archivos adjuntos

• 
  
  GamePi_2_teensy_LC.ino Descargar

Paso 6: Botones (Hardware)

Ahora queremos construir los controles y conectarlos al Teensy.

Cortar el PCB

• Use algún tipo de sierra (usé un cuchillo de pan) para cortar la PCB de doble cara.
• Puede ver el tamaño de las piezas necesarias en las imágenes (cuente los agujeros).
• Necesita 2 piezas de cada PCB (cruz, botón, Start / Select-PCB).
• Taladre con cuidado los orificios de montaje de 3 mm (ver fotos para la ubicación) en cada PCB.

Suelde los interruptores a los PCB

• Utilice los interruptores táctiles de clic duro para las PCB de los botones de inicio y selección y los interruptores táctiles suaves para todas las demás PCB.
• Inserte las patas de los interruptores en los orificios correctos de la PCB (ver imágenes).
• Verifique la posición correcta.
• Suelde las patas a la parte trasera de los PCB.

Paso 7: Asamblea

Después de terminar todos los PCB, ahora puede ensamblar el dispositivo.

Después de este paso, su compilación debería verse como la de la imagen.

Roscado de los casquillos de tornillo:

1. Use la broca M2 para limpiar los agujeros de los tornillos.
2. Use el grifo de hilo M2.5 y corte lentamente el hilo en los agujeros. (Puede omitir este paso si no tiene el grifo de rosca, pero tenga cuidado al atornillar los tornillos, ya que los receptáculos de plástico podrían romperse cuando se aplica demasiada fuerza).

Monitor:

1. Conecte la pantalla a la frambuesa pi de acuerdo con el manual de la pantalla (conecte la barra GPIO, conecte el conector HDMI).
2. Deslice los dos "pezones" superiores (vea la imagen) de la pantalla en los dos agujeros en el lado superior de la caja.
3. Asegure la pantalla atornillándola para bajar dos "pezones" de la pantalla a la caja.

PCB de botones y joysticks:

1. Pon los botones en sus agujeros.
2. Coloque los PCB en los zócalos de acuerdo con la imagen y atornille los tornillos torx M2.5x8.
3. Tenga cuidado ya que las tomas de plástico podrían romperse si se aplica demasiada fuerza.

Paso 8: cableado

Los siguientes pasos describen cómo se conectan las partes individuales.

Después de todos los pasos de cableado, a su dispositivo le debe gustar el de la imagen.

• Me gusta usar los cables individuales dentro de los cables LPT (o cables paralelos). Hay 25 cables en dicho cable: están codificados por colores y son muy baratos.
• Al soldar, me gusta aplicar primero la soldadura en el cable y en la PCB. De esta manera, lleva un poco más de tiempo, pero es más fácil cuando se trabaja en cajas / gabinetes más pequeños.

Paso 9: Cableado: Teensy LC

Vamos a comenzar con el componente al que están conectados la mayoría de los cables. En este paso, necesitarás soldar más de 27 cables: ¡hurra!

Siempre doble (y triplique) verifique su soldadura.

Conecte los botones y joysticks:

• Las imágenes en este paso y en el Paso 6: Botones (Hardware) muestran todos los puntos de cableado.
• Comience con la línea de tierra. La línea de tierra está conectada a todos los botones y joysticks.
• Ahora puede conectar todos los cables de señal a los botones.
• Al conectar los joysticks, verifique el etiquetado de los pines y asegúrese de usar los correctos.
• Cada joystick utiliza dos potenciómetros, por lo que deben conectarse a la salida de potencia de 3.3V del Teensy LC.
• Si primero desea probar los controles, todavía no conecte el LC Tennsy al Rasperry Pi.

Prueba de los controles (opcional):

• Después de escribir el código en Teensy LC y soldar todos los botones y joysticks, puede probar los controles.
• !!! Asegúrese de que todavía no conectó el Teensy LC a la Raspberry Pi. Si ya lo desconectó. !!!

1. Conecte el Teensy LC a su PC con Windows utilizando un cable USB.
2. Windows debería detectar el Teensy LC e instalarlo como un joypad / gamepad.
3. Presione WindowsKey + R para abrir el cuadro de diálogo Ejecutar.
4. Ingresa "joy.cpl" y presiona Enter.
5. Seleccione el Teensy y haga clic en Propiedades.
6. Presione cualquiera de sus botones y vea si sucede algo en la pestaña Prueba.
7. Verifique todos los botones. Si algunos de ellos no funcionan, verifique el cableado. Si ninguno de ellos funciona, verifique el código. Si Windows no reconoce el Teensy LC, vuelva a escribir el código en Teensy.
8. Si las pruebas fueron exitosas, desconecte el Teensy LC de la PC.

Conecte Teensy LC a la Raspberry Pi:

• He soldado el Teensy directamente a los pines USB Raspberry Pi. De esta forma se ahorra mucho espacio que habría sido desperdiciado por los cables USB.
• Usa la imagen para conectar el Teensy y el Pi.

Paso 10: cableado: sonido

En este paso conectaremos el amplificador PAM8403, el control de volumen, el conector de audio conmutado y el altavoz.

Con esta configuración, tiene la posibilidad de controlar el volumen con la rueda de hardware y redirigir el sonido del altavoz a los auriculares si está enchufado.

O, si lo desea, puede omitir la rueda de volumen y el conector de audio. De esta manera, debe controlar el volumen utilizando una solución de software en el Pi. Pero por ahora nos quedamos con la configuración de funciones completas.

Soldadura:

• Suelde los cables de acuerdo con la imagen.
• Esta configuración no utiliza el conector de audio del Pi para ahorrar espacio. Suelde los cables de audio directamente a las almohadillas de prueba Pi:
  
  • la tierra de audio (línea negra en la imagen) está soldada a PP6
  • el canal izquierdo (línea verde en la imagen) está soldado a PP25
  • el canal derecho (línea azul en la imagen) está soldado a PP26
• El amplificador necesita 5V de potencia. Suelde al pin GPIO de 5V y al pin de tierra de la Raspberry Pi (ver imagen).
• !!! ¡Verifique la polaridad!

Instale los componentes de sonido:

• Coloque el conector de audio conmutado en su orificio de montaje y fíjelo con la tuerca.
• Use pegamento caliente para pegar la rueda de volumen a la pared de la caja para que una parte de la rueda sobresalga del frente de la caja. No use demasiado pegamento, la rueda debe girar.
• Coloque cinta adhesiva en todo el amplificador para aislarlo y colocarlo entre la pantalla y la Raspberry Pi.
• Coloque el altavoz donde quede algo de espacio.

Paso 11: Cableado: puerto USB externo

Para la parte más fácil del cableado, agregaremos el conector USB externo.

Este puerto USB externo en el estuche es bastante útil si desea agregar periféricos adicionales como un teclado, un segundo controlador para el reproductor dos o algo más que se ejecute a través de USB.

Soldadura:

• Bueno ... conecta el conector USB de acuerdo con la imagen.

Instalar el componente:

• Inserte el conector USB en su orificio en la carcasa GamePi.
• Conecte algún dispositivo USB (debe ser un consumidor, por ejemplo, un teclado o una unidad de memoria USB) para que el pegamento no corra hacia el puerto.
• Use pegamento caliente para asegurar el conector USB. No use demasiado pegamento ya que puede obstruir el gato.

Paso 12: cableado: alimentación

Ahora vamos a agregar algo de potencia al sistema.

En este paso, debe verificar con la mayor frecuencia posible la polaridad de los cables soldados.

Desmontar el PowerBank:

• Desmontar el powerbank es fácil ya que la carcasa es bastante delgada.
• Use un destornillador o golpee la caja contra el piso para abrirla.
• Retire la batería y la electrónica.
• Desoldar la batería de la electrónica.

Soldadura:

• Conecte todos los componentes excepto la batería de acuerdo con la imagen.
• Nuevamente, esta configuración no utiliza el conector micro USB de Pi para ahorrar espacio. Suelde los cables del interruptor deslizante directamente a las almohadillas de prueba Pi. Hay varios puntos de soldadura donde podríamos alimentar el Pi con 5V, por ejemplo, los pines GPIO, pero vamos a usar el primer punto posible después del conector USB de alimentación del Pi. De esta manera, los 5 voltios entrantes tienen que pasar un fusible y el Pi está protegido si sucede algo malo:
  
  • El cable positivo de 5V (línea roja en la imagen) está soldado a PP2.
  • El cable GND negativo (línea negra en la imagen) está soldado a PP5.
• !! Antes de agregar la batería, verifique la polaridad de cada componente. !!
• Añade la batería.

Instale los componentes de alimentación:

• La electrónica del powerbank ya debe estar montada en la parte posterior de la carcasa GamePi.
• Inserte el conector micro USB en su agujero en la carcasa GamePi.
• Use pegamento caliente para asegurar el conector micro USB. No use demasiado pegamento ya que puede obstruir el gato.
• Inserte el interruptor deslizante en su orificio en la carcasa GamePi.
• Use pegamento caliente para asegurar el interruptor deslizante. No utilizar demasiado pegamento.
• Use pegamento caliente para pegar la batería en la parte posterior de la pantalla. No utilizar demasiado pegamento.

Paso 13: Instalar RetroPie

Como la parte de hardware de este proyecto ha finalizado, ahora podemos echar un vistazo al software.

En este paso vamos a descargar todo el software necesario, escribir la imagen de RetroPie en la tarjeta SD, iniciar y configurar la estación de emulación.

Software requerido:

• Descargue la imagen RetroPie prefabricada para Raspberry Pi (el botón rojo "Raspberry Pi 2/3"). Este es básicamente el sistema operativo de esta consola. Por supuesto, puede usar lo que quiera en el Pi: hay docenas de otras soluciones.
• Descargue e instale 7-zip, un archivo / archivero gratuito. Lo necesitamos para descomprimir el archivo de imágenes de RetroPie.
• Descargue e instale el formateador de la tarjeta de memoria SD. Como su nombre lo indica, esta herramienta formatea las tarjetas de memoria SD.
• Descargar Win32 Disk Imager. Necesitamos esta herramienta para escribir la imagen de RetroPie sin empaquetar en la tarjeta SD.

Preparando la tarjeta SD:

1. Conecte la tarjeta SD a su PC con Windows.
2. Asegúrese de que Windows detecte la tarjeta.
3. Abra "Mi computadora" o "Esta computadora" o el Explorador de Windows y recuerde la letra de la unidad de la tarjeta SD. En mi caso fue F: \ (difiere de un sistema a otro). Asegúrese de que sea realmente la letra de la tarjeta y no algunos de sus discos duros.
4. Inicie SDFormatter.exe, seleccione la letra de su unidad en el menú desplegable "Unidad:" y presione el botón Formatear.
5. Cuando finalice el formateo, cierre SDFormatter con el botón Salir y desconecte la tarjeta SD.

Escriba la imagen de RetroPie en la tarjeta SD:

1. El archivo descargado de RetroPie debería llamarse algo así como "retropie * .img.gz".
2. Después de instalar 7-zip, haga clic derecho en el archivo RetroPie y seleccione 7-Zip en el menú contextual. Seleccione "Extraer aquí" y espere a que termine el desempaquetado.
3. Conecte la tarjeta SD a su PC con Windows. Asegúrese de que Windows detecte la tarjeta y recuerde nuevamente la letra de la unidad de la tarjeta SD.
4. Inicie Win32 Disk Imager.
5. Seleccione la imagen de RetroPie desempaquetada del campo "Archivo de imagen".
6. Seleccione la letra de unidad de la tarjeta SD en el menú desplegable "Dispositivo".
7. Haga clic en el botón "Escribir" y espere hasta que termine la escritura.

Configure la pantalla:

1. Con la tarjeta SD conectada a su PC, navegue hasta el contenido de la tarjeta.
2. Abra el archivo "config.txt".
3. Agregue las siguientes líneas al final del archivo, guarde el archivo y desconecte la tarjeta SD:

 max_usb_current = 1 hdmi_group = 2 hdmi_mode = 87 hdmi_cvt 800480 60 6 0 0 0 hdmi_drive = 1 display_rotate = 2 lcd_rotate = 2 

Paso 14: Configurar RetroPie

¡Es hora de arrancar todo!

1. Inserte la tarjeta SD en la Raspberry Pi y deslice el interruptor de encendido.
2. Espere hasta que emulationstation aparezca y le solicite "Configurar entrada".
3. Siga las instrucciones en pantalla y asigne sus botones.
4. Ahora vamos a configurar algunas configuraciones básicas.

Configurar WiFi:

1. Conecte un teclado al puerto USB externo de GamePi.
2. En el menú principal de emulationstation (donde selecciona los sistemas) seleccione RETROPIE y presione el botón A.
3. Seleccione WiFi y presione el botón A.
4. En el nuevo menú, seleccione "Conectarse a la red WiFi" y presione el botón A.
5. Seleccione su SSID (nombre de red WiFi).
6. Ingrese su contraseña WiFi usando el teclado adjunto.
7. Bienvenido al internet.

Actualizar RetroPie:

Este paso lleva un tiempo: asegúrese de que la batería del GamePi esté completamente cargada o podría morir durante la actualización (me pasó a mí, no es genial).

Las actualizaciones se cargarán desde Internet, así que asegúrese de configurar el WiFi de GamePis.

1. En el menú principal de emulationstation (donde selecciona los sistemas) seleccione RETROPIE y presione el botón A.
2. Seleccione "CONFIGURACIÓN DE RETROPIE" y presione el botón A.
3. En el nuevo menú, seleccione "Actualizar RetroPie-Script" y presione el botón A.
4. Seleccione Aceptar un par de veces y presione el botón A.
5. Seleccione "Actualizar" y presione el botón A.
6. Cuando la actualización le pregunte si desea "actualizar [...] el SO subyacente", [...] seleccione Sí y presione el botón A.
7. Espere a que termine la actualización; en mi caso, tarda unos 20 minutos.
8. Una vez que la actualización haya finalizado, seleccione Aceptar y presione el botón A.
9. Seleccione Salir y presione el botón A. Espere a que la estación de emulación se reinicie.

Paso 15: Agregar juegos

Para jugar juegos emulados necesitamos esos juegos primero.

Getting Roms (los juegos ... como archivos):

• No describiré dónde obtener las roms para los emuladores porque, por lo que entiendo, es una zona gris legal.
• Use google para encontrar su rom favorito: hay muchos sitios web que lo ofrecen. Simplemente busque algo como "Mario Kart Super Nintendo Rom".

Transfiere Roms al GamePi:

• Hay tres métodos principales para transferir roms.
• Nos quedamos con la más fácil: Samba-Shares:

1. Encienda el GamePi y espere hasta que se inicie por completo.
2. Asegúrate de haber conectado el GamePi a tu WiFi.
3. Abra un Explorador de Windows (una carpeta no Internet Explorer).
4. Ingresa "\\ RETROPIE \ roms" en el campo de dirección de la carpeta y presiona Enter. Ahora estás en una carpeta compartida de GamePi.
5. Copie su rom descargado en el directorio correcto del emulador. Por ejemplo: si descargó la rom "Super Mario Kart" para Super Nintendo, copie la rom en la carpeta SNES.
6. Reinicie la estación de emulación (presione el botón Inicio en el menú principal, seleccione SALIR, seleccione REINICIAR ESTACIÓN DE EMULACIÓN).
7. Después del reinicio, el nuevo sistema y el juego deberían estar visibles en el menú principal.

Paso 16: el paso final

Si todo salió bien, ahora puede cerrar la carcasa GamePi y asegurarla con 4 tornillos hexagonales M3x18.

Felicidades:

• Felicitaciones, has creado tu propio GamePi.
• Diviértete jugando algunos clásicos de todos los tiempos.
• Muestra un poco de amor y que tengas un buen día.

Paso 17: cambiar el historial

02-MAR-2018:

• Se corrigieron algunos enlaces en el paso "Herramientas y materiales".

02-MAR-2018:

• Video de demostración agregado.

20-MAR-2018:

• Enlace de interruptor deslizante corregido en "Paso 1: Herramientas y materiales".

28-MAR-2018:

• Oferta adicional para imprimir en 3D el estuche en "Paso 2: Imprimir en 3D el estuche".

20-ABR-2018:

• Se agregaron enlaces a GamePi XS y GampePi Zero.
• Se agregó una nueva imagen de título.

15-MAYO-2018:

• Se agregó (en el primer paso INTRO) el enlace de thingiverse a la versión actualizada - GamePi 2.1