Construye una Consola de Juegos Portátil con el Clon Arduboy

Componentes y materiales

Arduino Micro	1
Arduboy Compatible	1

Sobre este proyecto

Hace unos meses descubrí Arduboy, que según su web oficial es una plataforma de juegos en miniatura de 8 bits que facilita aprender, compartir y jugar juegos online. Es una plataforma de código abierto. Los juegos para Arduboy los crean los usuarios. Arduboy se basa en el ATmega32u4, que es el mismo microcontrolador usado en Arduino Pro Micro. Aunque aún no soy capaz de crear juegos, decidí construir la parte de hardware en una protoboard. ¡Y sí, funcionó! Gracias a MrBlinky por crear el Paquete Arduboy Casero. El trabajo duro ya estaba hecho.

Me divertí mucho jugando a algunos juegos retro en él. Pero la protoboard es un poco torpe con cables por todos lados. Siempre quise probar diseño de PCB y conseguirla fabricada profesionalmente. Así que este es el momento adecuado para hacerlo. Además, este es un proyecto perfecto ya que nos tenemos que centrar solo en el diseño de PCB. En este tutorial, haremos nuestra propia versión de Arduboy, ¡desde el diagrama de circuito hasta la placa de circuito!

¡Empecemos!

Paso 1: Cosas que necesitarás

• 1x Arduino Pro Micro (5V)
• 1x Pantalla OLED (SPI)
• 6x Pulsadores táctiles
• 1x Altavoz Piezo
• 1x LED RGB Ánodo Común

Paso 2: Pruebas en Protoboard

Reúne todos los componentes requeridos y comienza a conectarlos en la protoboard como se muestra en el diagrama de circuito.

Las conexiones son las siguientes:

Teclas de Control:

• ARRIBA - A0
• ABAJO - A3
• DERECHA - A1
• IZQUIERDA - A2
• A - D7
• B - D8

Pantalla OLED:

• SCL - D15
• SDA - D16
• DC - D4
• RES - D2

Altavoz:

• ALTAVOZ + - D5
• ALTAVOZ - - D6

LED RGB:

• ROJO - D10
• VERDE - D3
• AZUL - D9

Paso 3: Subir Juegos a Arduino

Hay pocos pasos a seguir antes de poder subir cualquier juego al Arduino.

• Abre Arduino IDE > Archivo > Preferencias
• Copia y pega la URL de abajo en el cuadro de texto Additional Boards Manager URL y haz clic en OK.
• Ve a Herramientas > Placas > Gestor de Placas.
• En el cuadro de texto escribe homemade o Arduboy homemade.
• Selecciona el paquete Arduboy Homemade y haz clic en Instalar.

Después de instalar la librería, ve al menú Herramientas y haz la selección como sigue:

• Placa: Homemade Arduboy
• Bootloader: Cathy3K
• Basado en: SparkFun Pro Micro 5V - Alternate Wiring
• Núcleo: Arduboy optimized core
• Pantalla: SSD1306

Elige y descarga tu juego favorito de aquí.

Abre el archivo .ino y dale a subir.

Paso 4: Diseñando PCB en EasyEDA

Cuando todo funciona bien, podemos empezar con el proceso de diseño de PCB. Elegí EasyEDA para diseñar ya que facilita las cosas a principiantes como yo. Quería que fuera portátil, así que decidí alimentarlo con una batería LiPo, lo que significa que se necesitarán circuitos de carga y boost. Decidí construir el circuito boost yo mismo usando MT3608, pero también hice una provisión para conectar un módulo MT3608 fácilmente disponible (que es lo que acabé usando) en caso de que mi versión fallara. He adjuntado todos los archivos por si quieres usar mi diseño de PCB.

Primero, empieza haciendo un diagrama de circuito. Asegúrate de que todo esté etiquetado correctamente y el diagrama de circuito esté limpio y ordenado. Esto facilita diagnosticar problemas más tarde. Al elegir componentes, verifica el footprint del componente y asegúrate de que coincida con el componente que tienes.

Una vez que hayas verificado todas las conexiones, haz clic en la opción Convertir a PCB. Esto abrirá una nueva ventana donde encontrarás todos los footprints de los componentes listos para ser colocados y conectados.

Lo primero que tienes que hacer es definir el contorno de la placa. Coloca tus componentes aproximadamente y de manera lógica para tener una idea aproximada de la forma y tamaño de la placa. Selecciona BoardOutline del menú Capas y empieza a dibujar usando la herramienta Track del menú PCB Tools.

Ahora, finaliza la posición de los componentes. Puede que hayas notado las líneas que salen de los pads. Esas se llaman Ratlines y nos ayudan a tener una idea de cómo están conectados los componentes entre sí para que el enrutamiento de trazas sea fácil.

Una vez que estés contento con la colocación de componentes, ahora puedes empezar a conectarlos con trazas. El ancho de la traza está determinado por la corriente que tiene que llevar. Una Calculadora de Ancho de Traza PCB viene bien. Yo usé 0.254mm para señales y 0.6mm para alimentación. Selecciona TopLayer (o BottomLayer) del menú Capas y empieza a dibujar usando la herramienta Track. Mientras enrutas una traza, puede surgir una situación donde no hay espacio para completar la traza. En tal caso, puedes saltar a la otra capa y continuar la conexión. La conexión entre las trazas de las dos capas se hace con la ayuda de Vias. En medio de hacer una traza, pulsa V. La traza terminará y ahora puedes colocar un via. Luego, selecciona la otra capa del menú Capas y continúa la traza empezando desde el via. Haz todas las conexiones excepto Tierra.

Ahora selecciona la herramienta Copper Area del menú PCB Tools y dibuja alrededor de la placa. Asegúrate de que GND esté seleccionado en el cuadro de texto net. Esto creará un plano de tierra y las conexiones de tierra restantes se harán automáticamente a él.

¡Revisa, revisa y revisa! Asegúrate de que no te saltaste nada. Una vez que estés completamente seguro, haz clic en Generar Archivos de Fabricación para descargar los archivos Gerber que luego pueden enviarse a un servicio de fabricación de tu elección.

Nota: Como se mencionó antes, hice un circuito boost usando MT3608 que funciona perfectamente hasta que se conecta una carga. El voltaje de salida cae significativamente. Era consciente de este problema ya que la hoja de datos de MT3608 especifica claramente cómo deben colocarse los componentes y el ancho de traza. Y como principiante, estaba bastante seguro de que cometería un error. Sería útil si alguien me explica la causa y la solución del problema.

Paso 5: Montando tu PCB

Pedí las PCBs a JLCPCB y todos los componentes requeridos a LCSC. Esto ahorra en costes de envío ya que ambos pedidos se envían juntos. Ten tu diagrama de circuito listo y empieza a soldar los componentes según el marcado de serigrafía. Mientras sueldas componentes SMD, asegúrate de usar mucho flux ya que hace que soldar pines diminutos sea mucho más fácil. Era mi primera vez soldando componentes SMD y el trabajo de soldadura se ve bastante bien.

Limpia la PCB después de soldar con Alcohol Isopropílico para eliminar residuos de flux.

Elegir una Batería LiPo:

Usé una batería de 380mAh que tenía por ahí. Con una corriente consumida entre 50mA y 100mA, debería durar aproximadamente 3-4 horas.

Paso 6: ¡Disfruta!

Conecta una batería LiPo, sube tu juego favorito como antes y ¡disfruta!

Gracias por aguantar hasta el final. Espero que a todos os guste este proyecto y hayáis aprendido algo nuevo hoy. Avísame si haces uno para ti. Suscríbete a mi canal de YouTube para más proyectos próximos. ¡Gracias una vez más!

Código

GitHub: https://github.com/MrBlinky/Arduboy-homemade-package

Esquemáticos

Envía esto al fabricante de PCB y consigue tus PCBs fabricadas. (Archivo: arduboy_clone_gerber.zip)