【立创开发板】藕断丝连——分离式游戏机 - 嘉立创EDA开源硬件平台

# 项目介绍🐱‍🐉 藕断丝连——分离式游戏机分为两部分：主机和手柄。主机负责处理游戏图像和声音的输出，而手柄则是游戏的主要控制终端。与传统的游戏机不同，这款分离式游戏机的主机和手柄可以独立使用，也可以连接在一起使用。游戏机主体使用可作为一个4.0寸的电阻触摸屏使用，板载音频输出、震动马达、电池管理、E2PROM、按键断电等。左手柄使用可作为一个LORA遥控器使用，使用RA-01SC作为LORA主控，板载433MHz天线、4个独立按键、Switch摇杆。右手柄使用可作为一个蓝牙遥控器使用，使用HC-05作为蓝牙控制，板载4个独立按键、Switch摇杆。 游戏机主机和手柄之间采用FPC (Flexible Printed Circuit) 有线连接技术。FPC是一种高灵活性的平面电缆，具有独特的柔性和抗扭曲性，使得游戏手柄可以在各种不同的操作方式中进行自由弯曲和旋转。这种电缆还具有出色的抗电磁干扰性、抗辐射性和抗高温性能，在传输游戏信号时非常稳定和可靠。因此，采用FPC有线连接技术，能够提供稳定的游戏信号传输，确保玩家获得卓越的游戏体验。 # 项目方案🐱‍👤 本游戏机项目计划设计并制造一款运行多种游戏的游戏机，采用分离式设计，包括主机和手柄两部分。主机采用梁山派主控GD32F470ZGT6芯片，拥有强大的MCU性能，并支持多种输出接口；手柄拥有人体工学设计和优质的控制按键、Switch摇杆等元件。游戏机可以通过FPC有线连接技术或蓝牙无线连接技术连接主机和手柄。  ## 提示：藕断丝连——分离式游戏机总体设计方案时间规划框图  # 原理图设计说明💖 分离式游戏机是作为梁山派开发板的拓展板而设计的。梁山派主控采用了GD32F470ZGT6芯片作为其核心处理器，这个芯片拥有强大的MCU性能，拥有众多GPIO、USART、I2C、SPI、TIMER、ADC、DAC等通信端口，性能高效，功耗低，可集成多种外设和接口。通过这个强大的芯片，游戏机能够运行各种复杂的游戏并提供更流畅的运行表现。并且，梁山派开发板具有海量的资源和工具，使得游戏机的开发过程更加容易、高效。 ## 1.电池充放电管理——TP5400 ✨ TP5400 为一款移动电源专用的单节锂离子电池充电器和恒定 5V 升压控制器，充电部分集高精度电压和充电电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体，可以输出最大 1A 充电电流。而升压电路采用 CMOS 工艺制造的空载电流极低的 VFM 开关型 DC/DC 升压转换器。其具有极低的空载功耗（小于 10uA），且升压输出驱动电流能力能达到 1A。无需外部按键，可以即插即用。 >* **充电电流：典型值高达 1000mA 的可编程充电电流，最大可达到 1.2A** >* **升压电流：高达 1A 的升压输出电流，最高输出 1.5A**  ## 2.按键控制断电——EC190708✨ 通过按键按下控制BAT电源，此芯片不是宽压的，BAT是3.7V锂电池电压，所以没有经过特殊处理，直接接入芯片和MOS前端，没有做EMC，滤波等任何处理，原理就是按下按键OUT输出高电平后三极管导通，PMOS导通，PMOS一般应用于控制电源导通，负载端在MOS下端，导通电源，而NMOS负载应该在上端，导通接地。再次按键低电平整体断电。 >* **工作电压：DC 2.2-5.0V** >* **使用介绍：按键轻触开关KEY，控制一路 OUT 输出，上电不工作，长按按键 3秒开机，OUT 输出高电平有效。工作中长按按键3 秒关机，OUT 输出是低电平。**  ## 3.六轴陀螺仪——MPU6050✨ MPU-60X0是世界上第一款集成 6 轴MotionTracking设备。它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器 DMP（ DigitalMotion Processor），可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。它可以测量物体在x、y、z三个方向上的加速度和角速度。加速度计可以检测物体的线性加速度，而陀螺仪可以检测物体的角速度。通过将加速度计和陀螺仪的测量结果进行组合，可以计算出物体的方向和角度。  >* pitch()：俯仰，将物体绕X轴旋转（localRotationX）  >* yaw()：航向，将物体绕Y轴旋转（localRotationY）  >* roll()：横滚，将物体绕Z轴旋转（localRotationZ）  ## 4.LCD——4.0寸电阻触摸✨ 1. 分离式游戏机是通过将梁山派屏幕拓展板和游戏机拓展板合二为一的方式来设计制造的，从而整合了两者的优点。 2. 梁山派屏幕拓展板是一款高质量、高清晰度的LCD屏幕，采用了先进的IPS技术和带有背光模块的高效LED，能够提供清晰、亮度均匀的显示效果；而游戏机拓展板则拥有摇杆按键和多种接口，能够实现游戏机的各种功能。这两款拓展板原本需要分别购买和使用，但是现在通过合并它们，使得用户只需购买一款产品，就能得到两种拓展板的功能。  3. XPT2046可以作为12位的4通道输入的ADC来使用，也可以作为4线电阻触摸屏的驱动芯片来使用。下面介绍作为触摸屏驱动的使用原理及方法。当按下触摸屏时RX-、RX+、RY-、RY+的阻值会发生变化，测量到他们的阻值，就得到了按下的位置。 4. 要得到X坐标，就在X+电极施加驱动电压V，X-接地，然后通过Y+或Y-测量电压值，就可以得到RX+、RX-的阻值关系了。要得到Y坐标，就在Y+电极施加驱动电压V，Y-接地，然后通过X+或X-测量电压值，就可以得到RY+、RY-的阻值关系了。  >* **工作电压：1.5V～5.25V** >* **通信接口：采用 3 线制 SPI**  ## 5.LORA、蓝牙——Ra-01SC、HC-05✨ 左手柄和右手柄的设计非常巧妙，它们不仅能够作为游戏手柄使用，还分别具备作为LORA遥控器和蓝牙遥控器的功能。通过左右遥控手柄的组合使用，用户可以独立地控制小车等设备，无需为每个设备配备不同的遥控器。这不仅提高了遥控器的使用效率和使用率，还为用户提供了更为便利的操作体验。因此，这种设计不仅使得手柄具备了游戏控制功能，还满足了用户对于控制操作的灵活性与便捷性的需求。 * 左手柄集成了RA-01SC作为LORA主控，并且采用板载433MHz天线作为天线模块。这个设计使得左手柄能够串口进行通信，来实现对小车等设备的遥控操作。LORA技术具有信号传输稳定、功耗低、抗干扰等优点，能够远距离和可靠地传输信号，使得左手柄成为了一个优秀的遥控器。  * 右手柄则使用了HC-05作为蓝牙主控。这个设计使得右手柄可以通过蓝牙无线通信方式与设备进行连接，并且将蓝牙设备作为信号的中转，传输实时数据以实现遥控。蓝牙通信具有简单易用、传输速率快等特点，能够满足用户对于控制操作的实时性和便捷性要求。  ## 6.摇杆——Switch✨ * Switch摇杆是一款小巧、美观的手柄，非常适合分离式游戏机项目的设计制造。 * 该摇杆采用了精湛的工艺和优质的材料，体积小巧而不失质感，外观简洁而精致。摇杆的按键具有良好的反馈感，手感舒适，能够在游戏中轻松实现精准的操作。 * 此外，Switch摇杆的外观与分离式游戏机中的其他元素相协调，能够提升整个游戏机项目的美观度和用户体验。因此，Switch摇杆是一款优秀的游戏手柄，为分离式游戏机项目提供了完美的选项。  * Switch摇杆是一款高度个性化的游戏手柄，具备多项定制化功能，其中之一便是可以客制化摇杆帽。这个设计使得用户可以根据自己的喜好选择不同的摇杆帽，以达到更为舒适的使用体验和个性化的游戏外观。 * 此外，Switch摇杆的摇杆帽使用材质高档，手感柔软而舒适，即便长时间使用也不会感到手部疲劳。因此，客制化摇杆帽不仅能够提高游戏的可玩性，还具有美观、舒适、实用等多重优点，是Switch摇杆的一项重要特性。  # PCB设计说明🐱‍🚀 在设计制造分离式游戏机主机时，摇杆分离是保证免费打板的重要因素之一。这主要是因为嘉立创免费打板规则限定在100mm×100mm以下，而分离式游戏机主机的尺寸则为长94.6mm，宽60.9mm，如若手柄和主机一体则超过了免费PCB打板范围。此外，摇杆分离还能够提高游戏手柄的便携性和可拆卸性，方便用户进行携带和存储。同时，分离式摇杆的设计还提供了更多制造和设计上的可能性，可以为玩家提供更多种类的控制器，从而满足不同用户的需求。因此，摇杆分离不仅可以保证免费打板，还能够提高用户的使用体验和便捷性。 ## 1.组装合体🎉 分离式游戏机主机和手柄的连接采用了贴片螺母和螺丝的组合方式，并且通过FPC线将所需信号线连接起来，确保了信号的稳定传输和设备的可靠性。这种连接方式还提供了更为灵活的操作和变换方式，用户可以根据自己的需要随时添加、更换或移动配件，而不会影响整个游戏机的使用体验和外观美感。  ## 2.状态指示灯🎉 * 为获取特定功能工作状态，通过LED灯进行状态显示。 >1. LED1：TP5400充放电指示灯，绿灯，当锂电池（3.7V）充满电后，该指示灯亮起。 >2. LED2：TP5400充放电指示灯，红灯，当锂电池（3.7V）正在充电过程中，该指示灯亮起。 >3. LED3：EC190708按键控制断电指示灯，蓝灯，当按键按下电源为开通状态时，该指示灯亮起。  ## 3.彩色丝印🎉 这么绚丽的板子怎么少得了彩色丝印，目前彩色丝印已正式上架下单助手，并且工艺默认沉金喷镀吗，仅需 **30元** 就可得到五块沉金彩色丝印板！！！😍 提示：嘉立创下单助手下单彩色丝印注意事项  提示：目前设计的彩印，正在计划打板中...   # 软件说明🐱‍💻 LCD屏幕方面主要是触摸屏有难点，下面主要讲解一下。 **1.调用tp_dev.scan函数扫描触摸屏，判断是否有按键被按下：** ``` tp_dev.scan(0); if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN) ``` **2. 如果有按键被按下，则等待一段时间，然后判断按键是否在屏幕范围内：** ``` if((tp_dev.x[0]<(LCD_W-1)&&tp_dev.x[0]>=1)&&(tp_dev.y[0]<(LCD_H-1)&&tp_dev.y[0]>=1)) ``` **3. 如果按键在屏幕范围内，则使用LCD_DrawRoughLine函数在屏幕上画线，并记录当前位置和上一个位置：** ``` LCD_DrawRoughLine(lastpos[0],lastpos[1],tp_dev.x[0],tp_dev.y[0],BLUE); lastpos[0]=tp_dev.x[0]; lastpos[1]=tp_dev.y[0]; ``` **4. 在屏幕上显示当前触摸点的坐标：** ``` LCD_ShowString(10,LCD_H-40,"X:",RED,WHITE,16,0); LCD_ShowIntNum(26,LCD_H-40,tp_dev.x[0],3,RED,WHITE,16); LCD_ShowString(10,LCD_H-20,"Y:",RED,WHITE,16,0); LCD_ShowIntNum(26,LCD_H-20,tp_dev.y[0],3,RED,WHITE,16); ``` # 实物展示👍 提示：废话少说，让我们一起欣赏美丽的游戏机吧😘。      # 购买链接🤦‍♂️ 提示：这里说明作品在制作中需要购买的元件 >* 4.0寸LCD电阻式触摸屏：[https://m.tb.cn/h.UwioqJb?tk=mzSldo9PKDp](https://m.tb.cn/h.UwioqJb?tk=mzSldo9PKDp) >* Switch摇杆：[https://m.tb.cn/h.UEqmcyd?tk=lQMTdo9O5qY](https://m.tb.cn/h.UEqmcyd?tk=lQMTdo9O5qY) >* Switch摇杆帽：[https://m.tb.cn/h.Uvx3z0c?tk=tapLdo9luxz](https://m.tb.cn/h.Uvx3z0c?tk=tapLdo9luxz) >* EC190708：[https://m.tb.cn/h.UD5DpGM?tk=GUKVdo9NV5L](https://m.tb.cn/h.UD5DpGM?tk=GUKVdo9NV5L)