Zbuduj ArduinoBoy: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

GameBoy. Najprawdopodobniej miałeś taki w dzieciństwie. A nawet jeśli nie, najprawdopodobniej grałeś z GameBoyem swojego najlepszego przyjaciela, a może posiadałeś jego najbliższego konkurenta, Sega Game Gear lub Nomad. Cudowne małe urządzenia do gier, ale teraz, gdy wszyscy jesteście dorośli, czy zastanawialiście się, co teraz z nimi zrobicie? Trzymaj go na strychu, aby odkopać i pokazać swoim dzieciom, jak wyglądała gra w XX wieku? Sprzedać to kolekcjonerowi? Przeżyj ponownie wspomnienia z gier, przeglądając Legend of Zelda: Link's Awakening po raz kolejny?

Czy kiedykolwiek myślałeś o przekształceniu go w instrument muzyczny? Timothy „trash80” Lamb to kompozytor chiptune mieszkający obecnie w Los Angeles w Kalifornii. Kompozytor chiptune to osoba, która do tworzenia muzyki wykorzystuje układy scalone generatora dźwięku (układy scalone) znajdujące się w konsolach do gier wideo i urządzeniach przenośnych. Mr. Lamb jest również twórcą urządzenia znanego jako ArduinoBoy; połączenie sprzętu i oprogramowania typu open source, które może zmienić dowolnego członka rodziny GameBoy z gniazdem na wkładkę i portem kabla łączącego w generator dźwięku MIDI. Teraz należy zauważyć, że trash80 nie był pierwszym, który stworzył taki system. Dwie duże aplikacje homebrew GameBoy używane przez profesjonalnych kompozytorów chiptune, Nanoloop i Little Sound Disk Jockey lub LSDJ, od dłuższego czasu mają możliwość obsługi MIDI. Problem polega na tym, że obie te aplikacje polegają na sprzęcie Microchip PIC do wysyłania i odbierania sygnałów MIDI. Bez szacunku dla standardowego mikrokontrolera w przemyśle elektrotechnicznym, ale PIC naprawdę jest kawałkiem profesjonalnego sprzętu i może być trochę onieśmielający dla tych, którzy nie majstrują regularnie z elektroniką. Istnieje również niewielkie lub żadne wsparcie dla użytkowników mniej popularnych systemów operacyjnych, jeśli chodzi o programowanie tych urządzeń (jedyny oficjalny pakiet programistyczny PIC jest przeznaczony dla systemu Windows, nie ma obsługi systemu Linux ani Mac). Korzystając ze znacznie prostszej platformy Arduino, ArduinoBoy omija jednak te ograniczenia, znacznie ułatwiając niedoszłemu kompozytorowi chiptune zbudowanie potrzebnych mu narzędzi. Dodatkowo, chociaż ArduinoBoy został stworzony do pracy z programem generatora dźwięku homebrew GameBoy, mGB, to również dobrze współpracuje z Nanoloop i LSDJ. Chociaż trash80 udostępnił swoją pracę na stronie internetowej Google Code, nie ma żadnych instrukcji krok po kroku, jak można zrobić własne (jest na jego liście rzeczy do zrobienia). Postanowiłem mu w tym pomóc. Chociaż niekoniecznie krok po kroku, ten Instruktaż powinien dać ci ogólne pojęcie o tym, co robić i pokazać niektóre z moich pułapek, abyś mógł ich uniknąć.

Krok 1: Części, narzędzia i kod

Części

• Arduino, ogólne Arduino lub części do samodzielnego wykonania. Osobiście używam zestawu Really Bare Bones Board firmy Modern Device Compay, który można albo zmontować bez zmian i dołączyć do projektu za pomocą żeńskich gniazd na płytce drukowanej, albo kanibalizować na części, aby Arduino stało się stałą częścią projektu.
• Dwa rezystory 220Ω, siedem 2KΩ i jeden 270Ω. Do tego projektu idealne są rezystory 1/4 lub 1/8 wata.
• Jeden optoizolator 6N138.
• Jedna mała dioda sygnalizacyjna 1N914. Nie zdziw się, jeśli możesz je kupić tylko w ilości 10 lub więcej.
• Jeden przycisk, który jest włączony tylko wtedy, gdy przycisk jest wciśnięty. Dla tych, którzy mówią po inżynierze, jest to przycisk wyłączenia (włączenia) SPST.
• Dwa 5-pinowe żeńskie złącza DIN 180 stopni. Upewnij się, że masz dokładnie te złącza. Istnieje wiele różnych konstrukcji złączy DIN, a niewiele, jeśli w ogóle, jest ze sobą kompatybilnych.
• Cztery dwupinowe bloki zacisków. Chociaż możesz po prostu przylutować wszystkie przewody bezpośrednio do płytki drukowanej, użycie listew zaciskowych lub innej formy złączy znacznie ułatwi montaż, demontaż i kanibalizację części.
• Jedna płytka PC ogólnego przeznaczenia.
• Jeden kabel łączący GameBoya.
• Urządzenie, które może zapewnić wyjście MIDI, takie jak klawiatura lub komputer z niezbędnym oprogramowaniem i adapterem.
• Jeden programowalny wkład GameBoy.
• Lutować.
• Dodatkowy przewód. Solidny do pracy na płytce stykowej i okablowania płytki PC, skręcony do przewodów, które często się poruszają.
• Pokrowiec, w którym to wszystko wsadzisz.
• Kupie Miscellanea.

Narzędzia

• Lutownica.
• Rozpuszczalnik, pompa lub knot. W razie czego.
• Pomocne narzędzie do lutowania dłoni.
• Okulary ochronne. Twoje okulary go nie przetną.
• Gaśnica lub przynajmniej szklanka wody. Jeszcze raz na wszelki wypadek.
• Nożyce do drutu.
• Narzędzia do ściągania izolacji.
• Szczypce półokrągłe.
• Płytka stykowa bez lutowia.
• Kabel (kable) do programowania lub USB zarówno dla Arduino, jak i programowalnego wkładu GameBoy, jeśli dotyczy.
• Narzędzie obrotowe i/lub cokolwiek innego, czego potrzebujesz do wycinania otworów i szczelin w wybranym przez Ciebie przypadku.

Kod Do tego projektu potrzebne będą dwa różne fragmenty kodu, które można znaleźć na stronie ArduinoBoy Google Code na trash80. Znajdują się one w prawej części strony pod nagłówkiem Polecane pliki do pobrania. Załadujesz kod ArduinoBoy do Arduino, podczas gdy mGB zostanie załadowany do programowalnego wkładu gry.

Krok 2: Spójrzmy na schemat

Schemat to po prostu dowolny dokument przedstawiający sposób złożenia urządzenia mechanicznego lub elektrycznego. Te zdjęcia twojego traktora ogrodowego ze wszystkimi częściami zdemontowanymi z małymi kropkowanymi liniami pokazującymi, jak wszystkie pasują do siebie? Projekty, na których punkcie wykonawca twojego domu lub mieszkania miał taką obsesję? Schematy; obaj.

Jeśli chodzi o schematy, schemat trash80 dla ArduinoBoy jest o wiele bardziej kolorowy i brakuje mu prostych linii, ale jest doskonale czytelny. O ile nie jesteś całkowicie analnie związany z konwencjami inżynierskimi, nie powinieneś mieć problemów. Możesz to wydrukować, ponieważ często będziemy do tego wracać.

Krok 3: Test deski do krojenia chleba

Zanim przejdziemy do właściwej konstrukcji gotowego ArduinoBoya, najpierw chcemy upewnić się, że wszystkie nasze części są dobre. W tym celu wykorzystamy naszą płytkę stykową bez lutowania, która pozwala nam tworzyć połączenia między częściami elektronicznymi bez konieczności ich lutowania. To jest łatwe. Wystarczy spojrzeć na schemat i połączyć części, jak pokazano.

Pamiętaj, że na każdej stronie znajduje się sekcja komentarzy. Jeśli utkniesz w czymś, opublikuj poniżej, a postaram się pomóc najlepiej, jak potrafię.

Krok 4: Pierwszy test

Czas na dwa bardzo ważne testy: test dymu i test funkcji. Pierwszy test jest dość łatwy. Po prostu podłącz swojego GameBoya do urządzenia, włącz GameBoya i obserwuj diody LED ArduinoBoya. Jeśli dioda LED pin13 miga krótko, a następnie pozostałe diody LED zapalają się w kolejności sekwencyjnej, przesuwając się od najwyższego pinu do najniższego i z powrotem dwa razy, kończąc się dwoma błyskami diod LED jednocześnie, to są duże szanse, że Twój ArduinoBoy działa zamówienie. Pamiętaj również o przetestowaniu przycisku wyboru trybu. Gdy go naciśniesz, aktualnie zapalona dioda LED powinna zgasnąć i zaświeci się następna w sekwencji. Jeśli zamiast tego światła nie zapalają się, części są nienormalnie ciepłe w dotyku, widzisz lub wyczuwasz dym i/lub jakakolwiek część obwodu eksploduje lub staje w płomieniach, wróć do schematu, sprawdź ponownie wszystkie połączenia i okablowanie, wymień uszkodzone elementy i ponownie przeprowadź test dymu. Drugi test jest trochę bardziej nerwowy, głównie dlatego, że jeśli coś pójdzie nie tak, to nie tylko Arduino zostanie obrócone w toast. Załaduj mGB do swojego GameBoya, podłącz ArduinoBoy do swojego GameBoya i połącz wyjście MIDI z urządzenia kompatybilnego z MIDI z wejściem MIDI wbudowanego ArduinoBoya. Włącz GameBoya, a następnie urządzenie MIDI, trzymając pod ręką gaśnicę, aby coś się nie stało. Spróbuj zagrać kilka nut na urządzeniu MIDI na kanale 1, 2, 3, 4 lub 5. Jeśli GameBoy wydaje dźwięki przypominające dźwięk instrumentu lub efekt dźwiękowy, zeskocz z krzesła, patrząc w stronę Niebiosa, ramiona wyciągnięte, rycząc „IT'S ALIVE”, śmiejąc się maniakalnie. Uwaga dotycząca zarówno testowania, jak i korzystania z ArduinoBoy: istnieją strony internetowe, które oferują bezpłatne pliki MIDI z popularnymi utworami i będzie cię kusiło, aby użyć ich zarówno do testowania, jak i podczas sesji komponowania. Oprzyj się tej pokusie. Po pierwsze, niektóre ścieżki MIDI oferowane przez te strony nie są dobrze wykonane. Kiedyś znalazłem kopię MIDI „19-2000” Gorillaza i jeden z instrumentów nie zaciął się ani nie zniknął, więc w końcu ten jeden instrument przytłaczał resztę instrumentów, dopóki nie zatrzymałeś odtwarzacza i nie uruchomiłeś go ponownie. Ponadto korzystanie z gotowych utworów zachęca do dalszego korzystania z gotowych utworów. Nie zrobisz niczego oryginalnego. Lepiej od razu naucz się komponować własną muzykę.

Krok 5: Przylutuj go

Więc twój ArduinoBoy działa. Dobrze, czas go przylutować do płytki prototypowej obwodu drukowanego. "Poczekaj poczekaj!" krzyczysz do siebie. „Teraz działa dobrze i wiem, że będę z tym ostrożny. Po co potencjalnie to zepsuć? Po co zawracać sobie głowę lutowaniem?” W porządku. Ale pomyśl o tym przez chwilę: ty i twój ArduinoBoy tworzycie świetną muzykę. Tak wspaniałe, że w końcu zmieniasz chiptune w legalną formę muzyki. Wprowadzasz chiptune do mainstreamu. Stajesz się sławny. Tak sławny, że zostajesz zaproszony do gry na Wrigley Field tuż przed tym, jak Cubs wyjdą na boisko. Nadal używasz swojego ArduinoBoya z płytką prototypową. Ty i załoga wszystko przygotowujecie, dopóki jeden z was nie zauważy, że zaginął najważniejszy z waszych instrumentów muzycznych, ArduinoBoy. W końcu znajdujesz go w rękach młodego chłopca, któremu udało się przemknąć przez ochronę. W swojej ciekawości usunął wszystkie elementy z płytki stykowej i niestety schematu nie masz pod ręką. Mając tylko 5 minut do rozpoczęcia występu, musisz odwołać swój występ. Tłum szaleje iw swojej furii niszczą sporą część stadionu, powodując, że mecz również zostaje odwołany. Cubs po raz kolejny przegrywają swoją grę w makijaż i swój strzał na World Series, i mają za to winę. Nie pozwól, aby przydarzył Ci się ten bardzo zawiły scenariusz: zawsze utrwalaj swoje projekty. Po pierwsze, po wyjęciu wszystkich części z płytki stykowej bez lutowania, umieść je na płytce PC i zastanów się, jak zamierzasz je wszystkie zamontować. Jest kilka rzeczy, o których należy pamiętać:

• Postaraj się, aby wszystkie układy scalone zmierzyły się w ten sam sposób. W ten sposób możesz na pierwszy rzut oka stwierdzić, czy wszystkie są prawidłowo zamontowane.
• Zaciski śrubowe, gniazda IC i złącza kablowe to Twoi przyjaciele. Jeśli coś się zepsuje, chcesz mieć możliwość łatwego wyjmowania i wymiany części. Ponadto może być konieczne kanibalizowanie ArduinoBoya w późniejszym czasie, aby zbudować coś innego. Dodanie gniazd i innych złączy może ci to ułatwić.
• Pamiętaj o przestrzeni, z którą musisz pracować. Trzymaj części z dala od otworów montażowych, aby można było łatwo umieścić sprzęt montażowy i narzędzia w tych miejscach. Ponadto, jeśli montujesz deskę na bardzo małej przestrzeni, takiej jak puszka Altoids, musisz pamiętać, że części przestrzenne, takie jak przyciski, zajmują. Być może będziesz musiał trzymać części deski w czystości, aby przycisk miał prześwit wewnątrz obudowy.

Po zlutowaniu wszystkiego wystarczy wywiercić i wyciąć odpowiednie otwory w wybranym przez Ciebie przypadku i zamontować wewnątrz niego płytkę drukowaną. Jeśli używasz metalowej obudowy, tak jak ja, upewnij się, że użyłeś kawałka papieru lub czegoś do wyłożenia dolnej części obudowy, aby nie zwierała żadnej części obwodu. Dobrym pomysłem byłyby też gumowe podkładki.

Krok 6: Korzystanie z ArduinoBoy

Prawidłowo zmontowany ArduinoBoy nie powinien zachowywać się inaczej niż każde inne urządzenie wejściowe MIDI. W połączeniu z mGB będzie miał 5 oddzielnych kanałów MIDI. Kanały 1 i 2 są generatorami tonów stabilnych, 3 to generator tonów, który w moich ograniczonych testach wydaje się mieć trzy nuty (tembr nuty zmienia się za każdym razem, gdy grasz na tym kanale, zgodnie z wzorcem), kanał 4 zapewnia dźwięki basu (używaj jak bęben, gitara basowa lub syntezator), a kanał 5 to szum (najczęściej używany w grach GameBoy do eksplozji i bieżącej wody).

Podłącz swoje urządzenie wyjściowe MIDI do portu podłączonego do optoizolatora, ArduinoBoya do GameBoya, a także reprogramowalną kasetę do GameBoya. Ustaw ArduinoBoy w trybie mGB, naciskając przycisk, aż zaświeci się dioda LED podłączona do cyfrowego 8. Od tej chwili możesz używać swojego GameBoya jako instrumentu MIDI. Zmiany generowanego dźwięku można dokonać na GameBoyu za pomocą interfejsu mGB, w szczególności barwy, oktawy, kanału i ataku nutowego. Inne tryby ArduinoBoy są używane z innymi programami do tworzenia chiptune GameBoy, w szczególności Nanoloop i LSDJ, i wykraczają poza zakres tej instrukcji.

Krok 7: Pułapki, których możesz uniknąć

W trakcie kończenia tego projektu popełniłem kilka błędów projektowych i konstrukcyjnych, które chociaż nie wpłynęły negatywnie na działanie podstawowej funkcji ArduinoBoy, sprawiły, że konstrukcja była trudniejsza, a końcowa prezentacja trochę niedbała. Oto moje błędy i kilka typowych usterek oraz jak można ich uniknąć lub je poprawić. Praca z metalową obudową Ze wszystkich decyzji projektowych, które podjąłem, decyzja o użyciu miętowej puszki Altoids jako obudowy była prawdopodobnie najbardziej katastrofalna. Problem nie tkwi w samej puszce, ale w narzędziach, które miałem do dyspozycji przy przygotowaniu obudowy i w tym, że wykonałem bardzo mało pracy z cienką blachą. Po pierwsze, użyj odpowiedniego narzędzia do pracy. Nożyce do cyny, a przynajmniej te, których używałem, rozrywają metal, a nie tną go gładko, pozostawiając po sobie trudne do usunięcia ostre krawędzie, które nie przylegają płasko do obudowy. Zamiast tego użyj rozgryzacza. Również podczas wiercenia otworów zawsze wiercić od strony wykończeniowej lub strony, którą zobaczysz najczęściej (na zewnątrz), jeśli to możliwe. Kiedy wiercisz otwór, prawdopodobnie zostawisz zadziory w metalu i spowodujesz, że metal zaginie się w otworze z kierunku, w którym wiercisz. Wiercenie od zewnątrz powoduje pozostawienie zadziorów po wewnętrznej stronie obudowy, dzięki czemu zewnętrzna strona wygląda schludniej i jest bezpieczniejsza dla osób roztargnionych. Płytka prototypowa Tanie materiały nie zawsze są najlepsze do pracy. Prototypowe płytki, których użyłem do zbudowania mojego ArduinoBoy, pochodziły z RadioShack i chociaż są doskonale użyteczne, trudno je przylutować, ponieważ są tanie. Brak powlekanych otworów przelotowych, więc lut nie jest zasysany do otworów, co powoduje, że te duże plamy lutowia na płycie nie utrzymują dokładnie lutowanych części na miejscu. Postaraj się znaleźć deski z platerowanymi otworami. Jeśli nie możesz, słyszałem, że trochę topnika lutowniczego rozsmarowanego w otworze tuż przed lutowaniem, przesiąka roztopiony lut do otworu, tak jak gdyby był platerowany. Jeśli chodzi o tanie proto-płytki, pamiętaj, że ponieważ lut po prostu gromadzi się na górze, mogą być podatne na… Skróty Kiedy skończyłem lutować ArduinoBoya, zauważyłem, że diody LED nie świecą prawidłowo. Problemem nie było moje okablowanie, które było idealne, ale moje lutowanie. Maleńkie, prawie niemożliwe do zobaczenia ilości lutowia i kurzu wypełniały szczeliny na płycie, uniemożliwiając zapalanie się niektórych diod LED i łączenie innych diod LED. Jeśli tak się stanie, przesuń ostrze noża między połączenia lutowane i dokładnie wyczyść za pomocą wacików, ręczników papierowych i alkoholu. Tylko ogólne ostrzeżenie dla wszystkich. Nie zrozum mnie źle, to świetna sprawa, gdy dwie części muszą się szybko skleić i skleić, ale nigdy nie zakładaj, że można go używać bez sklejania palców.

Krok 8: Dokąd mam się udać?

Masz problem z rozpoczęciem całego komponowania chiptune? Potrzebujesz inspiracji, wskazówek, sztuczek i miejsca, w którym możesz pochwalić się swoją najnowszą piosenką? Dla wszystkich rzeczy związanych z chiptunami, a co za tym idzie, grami retro, jest 8bitcollective.com. Mają żywą społeczność kompozytorów chiptune, którzy byliby bardziej niż chętni do pomocy w Twojej karierze.

Chcesz rozszerzyć możliwości swojego ArduinoBoya? Twój ArduinoBoy ma wbudowaną funkcję, której mGB w rzeczywistości nie wykorzystuje: wyjście MIDI, w szczególności synchronizację MIDI. Nanoloop i LSDJ są jednak nie tylko kompatybilne ze sprzętem ArduinoBoy, ale są w stanie wykorzystać tę niewykorzystaną funkcję, umożliwiając synchronizację dźwięków GameBoya z innymi programowalnymi instrumentami MIDI, takimi jak bębny. Ok, jesteś teraz odnoszącym sukcesy kompozytorem i wykonawcą chiptune, ale teraz masz kilka koncertów, na które możesz się udać i chcesz maksymalnie zmniejszyć obciążenie. Co zamierzasz zrobić? Cóż, dopóki używasz tylko portu MIDI ArduinoBoy, możesz poważnie zmniejszyć jego rozmiar. Po prostu użyj tak małego klonu Arduino, który możesz znaleźć i pomiń port wyjściowy MIDI. W końcu wydaje się, że działa na trash80. Jeśli chodzi o mnie, zamierzam wprowadzić kilka ulepszeń do mojego prototypu, jednocześnie dowiadując się więcej o tym, jak to działa i jak mogę z niego skomponować prawdziwą muzykę. Zastanawiam się nad zaprojektowaniem kilku płytek drukowanych w Eagle CAD dla dwóch różnych wersji: jednej, która wykorzystuje komponenty przewlekane i układy scalone DIP, takie jak ta, oraz drugiej, która wykorzystuje komponenty do montażu powierzchniowego, gdy tylko jest to możliwe, abym mógł wypróbować ponowne rozpływanie się płyty grzejnej metodą lutowania i zrób (miejmy nadzieję) najmniejszego pełnoprawnego ArduinoBoya, jaki kiedykolwiek powstał. Przede wszystkim, cokolwiek zdecydujesz się zrobić ze swoim ArduinoBoyem, baw się dobrze. Jeśli nie bawisz się dobrze, to oczywiście robisz coś złego. Pamiętaj, że jak wszystko inne w życiu, komponowanie chiptunów nie polega na pokonaniu kogoś innego. Chodzi o pokonanie samego siebie, aby każdy utwór, który skomponujesz, był lepszy od poprzedniego. Nikt nigdy nie zasłynął z robienia czegoś, czego nie kochał. Pytania? Uwagi? Propozycje małżeństwa? Groźby śmierci? Opublikuj je poniżej.