制作一个基于树莓派的游戏控制器，带有大显示屏和定制PCB

这是PALPi v2，这是一个巨大的手持复古游戏机由Rpi 3b +供电。

制作这个项目的目标是制作一款像任天堂Switch或Steam Deck那样的低成本游戏机，可以运行我喜欢的大多数复古游戏。

例如《Old DOOM》，《WOLFENSTEIN》，《Pokemon Games》等等。

这台游戏机预装了40多个游戏。此外，我们可以在这台主机上添加任何游戏。例如，我已经通过WINSCP或手动传输存储卡上的ROM文件在这个游戏机上加载了龙珠高级冒险。(稍后会详细解释这个过程)

我首先做了PALPi V1，它由Rpi Zero W供电，它有一个复合PAL显示器，它是功能性的。

为了升级这个设置，我准备了V2，它现在由树莓派3b +供电，有一个7英寸的IPS显示器，通过HDMI电缆连接到Rpi。

之前我制作了V2，但它没有完成，因为它没有自定义按钮和配电板。

为了运行PALPiV2，我将其与我的PALPI v1 PCB连接起来，以证明如果我们改变PCB的形状，它可以与此设置一起工作的概念。

它工作了，所以基本上我所要做的就是为左边和右边的按钮垫设计两个按钮板，以及一个配电板，配电板也从RPI头断开GPIO引脚到连接按钮的单独连接器。

在这篇文章中，我将向你们展示我是如何用几个简单的步骤制作这款游戏机的。

让我们开始吧!

材料要求

用于配电板:

•自定义pcb(由PCBWAY提供)

•IP5306集成电路

•1206封装电容器x8

•2r0805包装x1

•1K 0603包装x2

•10uH电感x1

•SMD按钮x1

•指示灯led x4

•THT USB微接口x1

•18650双锂离子电池支架x1

•锂离子电池3.7V 2600mah x2

•母头针Con40 x1

按钮板:

•拨动开关x13

•定制PCB(由PCBWAY提供)

组装:

•树莓派模型3B+

•带HDMI接口的7英寸显示器(从PCBWAY礼品店获得)

•配电板

•左侧按钮板

•右侧按钮板

•红色电线

•绿色的线

•3D打印身体

•螺钉、螺母和螺栓

开始

之前，我准备了PALPi v2的主体和基本设置，包括整个主体的组装，然后使用旧PALPi V1 PCB运行此设置。

当时，这种设置缺乏配电板和左右按钮板，所以我在OrCad PCB套件上设计了它们。

配电板包含IP5306 IC，这是一种锂离子电源管理IC，通常用于商业移动电源。

它对锂离子电池有过充和过放保护，所以我们不需要为每个电池添加任何外部PCM模块来保护。

它也有燃料计指示，表明电池的水平百分比，这是太棒了。

为了给这个装置供电，我使用了3.7V 2600mAh的锂离子电池(其中两个并联)。

为了将它们直接添加到配电板上，我使用了18650双电池支架，这是一个可以焊接在PCB顶部的SMD组件。

这是我用于配电板和按钮板的原理图。

我还为配电板上的左侧按钮和右侧按钮添加了2个连接器引脚。所有分配的gpio都连接到这两个连接器引脚。

我计划用电线将按钮PCB手工连接到这个配电板上。

从PCBWay获得PCB

PCB定稿后，我导出了它的Gerber数据发给PCBWay做样品。

按钮板选用黑色焊罩，配电板选用紫色焊罩。

现在如果你仔细看，我已经在PCB上添加了一些图形来增加电路板的美观性。

我收到的PCB质量很好。

PCBWAY在制作这些pcb方面做得非常出色，没有任何问题。

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3D打印

对于这个项目的Body，我准备了这个Body frame，它最初是一个支撑展示的框架。

我在Fusion360中制作了它的身体，然后在我的ender 3上用白色PLA 3D打印了所有的部件。

然后我组装了整个显示器，然后在显示器的背面加上树莓派模型3B+，并给出了安装孔。

关于显示屏

至于显示器，我用的是我从PCBway礼品店买的树莓派IPS Touch 7英寸显示器。

•显示尺寸：7英寸

•分辨率:1024 * 600 px

•原理：触摸控制

•接口：USB/HDMI/电源接口

•适用于：树莓派/NVIDIA /Windows

•重量：近265克

•支持：树莓派，NVIDIA， Ubuntu镜像，计算机辅助屏幕

它的分辨率是1024*600px，它有一个HDMI接口，这意味着我们可以通过一个微型HDMI电缆直接与树莓派连接。

在我以前的PALPi版本中，我使用了一个从旧汽车监视器中抢救出来的复合PAL显示器。

它确实工作，但它缺乏帧率和刷新率。我在当前版本中使用的IPS显示器是一个很好的显示器，可以支持高达60FPS的内容，这对于树莓派来说是很高的，但这里的重点是我使用的显示器是这类游戏项目的最佳显示器。

装配过程

本PCB的组装过程包括三个主要内容，分别是

•焊锡膏点胶工艺

•取放过程

•热板回流焊工艺

•THT元件焊接

焊锡膏点胶工艺

现在第一步是将焊膏逐个添加到每个元件垫上。

为了应用锡膏，我使用一个宽注射器的锡膏点胶针，我使用的锡膏是由63%锡37%铅组成的普通锡膏。

取放过程

在应用Solderpaste之后，我们进入下一步，将组件添加到指定的位置。

我用防静电镊子把每个组件放在它的位置。

热板回流焊工艺

在“Pick & Place Process”之后，我小心翼翼地将整个电路板抬起，放在我的DIY SMT Hotplate上。

加热板从下面加热PCB到锡膏融化的温度，一旦PCB达到这个温度，锡膏融化，所有的组件都焊接到他们的焊盘上，我们抬起PCB，然后把它放在一个更冷的表面上，冷却PCB的热量。

添加这些组件

我们添加剩余的THT组件，即头针和USB微端口。

添加THT组件后，我们的电路就完成了。

将锂离子电池添加到板上

对于电源，我使用这两个锂离子电池，每个容量为2600mah，这意味着我们得到的总容量为5200mAh，因为它们并联连接。

更大的容量意味着更长的电池寿命，这意味着更多的乐趣。

我们将两个电池在正确的极性上插入支架上，然后使用万用表测量IP5306的输出电压，应该是5V。

测试板后，我们开始组装按钮板，这是全通孔组装。

按钮板组件

这是我为PALPi V2制作的按钮板。

我使其PCB在这样一种方式，左边和右边是相互隔离电。两者仅通过一根肋骨连接，将两者作为一个整体。

我们切断这条肋骨，把这两个多氯联苯分开。

我首先收集所有的按钮，然后开始组装开关。

组装很容易，我们把开关放在指定的通孔衬垫上，以正确的对齐方式，这就差不多了。

之后，我焊接了所有的焊盘和按钮板的THT组装完成。

总装

错误404

为了开始组装过程，我首先要做一个头针扩展，因为我没有意识到早些时候，我把GIPO头针在错误的位置。

这没有问题，因为这意味着我现在必须改变将这个电源方向板添加到RPI的方向，但这里有另一个问题。

USB端口的长度大于头引脚，因此我们无法将Power Distribution board添加到RPI。

再一次，不是一个问题，因为我做了一个扩展的头针，其中包括两个40头针男性和女性。

我们将两个引脚并排放置，并将连接器相互焊接。

这里的目标是在RPI上添加这个母头引脚，这个公头引脚连接器将与配电板上的母头引脚连接。

通过把这块板放在RPI和配电板之间，我们把这块板抬高了一点，现在我们没有配电板和RPI放置的问题。

添加按钮板

按钮板将从正面连接到游戏控制器的主体，这意味着我必须从背面将其连接到配电板。

我在两个按钮板上都加了电线。我在右侧按钮板上添加了红色电线，在左侧按钮板上添加了绿色电线。

然后我把每根电线连接到指定的位置。所有的连接都被标记了，所以这不是一个复杂的过程。

现在永久地将PCB放在它的位置，我从顶部添加了m3螺钉。

此外，因为这个装置的背面有电子设备，我们不能正常放置它。我不得不做一个临时的斜坡，从两边抬起游戏机的身体，并保持中间部分从地面抬起。

坡道由四个卷尺组成，每边两个卷尺足以提升游戏控制器，这样它的电子设备就不会碰到地面。

在用螺钉将pcb添加到它们的位置后，我然后在配电板的5V和GND上添加了USB电缆。这个USB将为显示器供电。

然后我在显示器和Rpi之间添加了一个小的HDMI电缆。

收尾工作

为了完成这个项目，我首先在左边和右边的按钮控制器电线上添加了一些电缆扎带。

现在，如果你仔细观察，这个配电板的重量完全取决于GPIO头引脚，没有任何支撑结构连接到它。

这个电路的一侧有两个锂电池，因此，它一直向下弯曲。

为了消除这个问题，我3D打印了这个支撑部分，我们可以在电路和下体之间粘合，使坡道之类的东西，将支持电路。

我用强力胶把坡道粘在游戏机的机身上，然后用热熔胶把电路连接起来。

最后，我在焊接过的地方加了热熔胶。

现在完成了PALPi V2 !

现在我们可以第一次打开并启动它了!

RECALBOX操作系统

至于Game Console OS，我在这里使用的是RecalBox OS。

为什么是Recalbox操作系统，为什么不是Retro Pi或其他操作系统?

答案很简单，recalbox是一个易于使用的操作系统，预装了许多免费游戏。

此外，它很小，可以在低规格的树莓派系统上运行。

就像在我的情况下，我使用的是Rpi型号3B+，有1GB内存。

它并不是一个强大的设备，但它可以轻松处理一些复古游戏。

安装它也很容易

下载树莓派镜像器。

为您的设备选择正确的操作系统，应该是RecalBox

选择您的系统，这是Rpi模型3B

Raspberry pi imager将完成您在存储卡上下载和安装RecalBox的工作。

在安装RecalBox操作系统之后，您需要将Raspberry pi安装程序与键盘连接起来，因为第一次启动总是需要键盘。

在启动整个设置之后，我们的RecalBox就像一个普通的模拟器一样工作。

启动

要开始设置，我们按下配电板上的按钮，它将打开IP5306 IC，然后为树莓派和显示器供电。

我们按下按钮，洗刷里面的东西。D-pad用于导航菜单，XYAB用于选择。

添加BT扬声器的声音

现在，这个装置没有声音。但不用担心。

这是树莓派3B+，这意味着它有蓝牙，这意味着我们可以将任何bt设备，如蓝牙耳机或bt扬声器与此设置配对，它将恢复系统音频到它。

要做到这一点，我们进入设置菜单b> Bt控制器，并添加一个新的Bt设备。

配对后，Bt系统就会活跃起来。

至于声音，我用的是我以前做的Jack O lantern Bt扬声器，你可以在这里查看。

现在，让我们在这个设置上运行一些游戏!

运行游戏

Recalbox内置了很多游戏，甚至还有doom。

我们还可以在这个很酷的游戏机上玩《德军总部》。

在上面添加游戏

这是一个开源的复古游戏模拟器，这意味着我们可以从任何游戏系统中添加任何旧游戏并在此设置上运行它们!

我们首先需要下载你想在这台游戏机上玩的任何游戏的自定义ROM。例如，我下载了pokemon emerald。那么我们首先需要将Recalbox连接到WIFI路由器。

•打开WinSCP，添加Recalbox的IP地址和用户名root， pi的密码为recalboxroot。

•转到这个菜单recalbox>share>rom，它包含所有包含游戏rom的模拟器文件夹，我想在其中添加pokemon Emeral，它运行在Gameboy advance上，所以我必须复制粘贴它的rom文件到GBA文件夹中。

•现在重新启动树莓派设置并打开GBA模拟器菜单，您将看到新添加的游戏。

利与弊

这个系统的优点是

•这是一款低成本的游戏主机，它非常实用，因为它几乎可以运行我们扔给它的任何东西。

•显示器比以前的版本大。

•为了增加这个设置的能力，我们可以很容易地将RPI 3B+与RPI4交换，这将增加系统的工作能力，我们可以通过playstation模拟器在其上运行更强大的游戏。

•它完全是DIY的，很容易重做

这个系统的缺点是

•做这个项目需要很多时间

•它不能运行新游戏，甚至不能运行手机游戏。

•电池寿命简直是笑话，只有3个小时的持续使用。

•由于它的尺寸，这个装置重约600克，对于一个游戏机来说很重。

新版本

这是目前正在开发的PALPi V3。

它遵循与PALPi V1相同的概念，但V1与此之间唯一的区别是厚度和大小。

这个设置比我之前做的两次迭代更小更轻。

这个设置将有一个复合PAL端口，这确实意味着屏幕将是一个失望，如果与V2相比，但它会工作得很好，因为它很小，将消耗更少的电力和空间。

本文编译自hackster.io