Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2025:mdinica:bogdan.rusu1707 [2025/05/18 14:56]
bogdan.rusu1707 [Hardware Design]
+++ pm:prj2025:mdinica:bogdan.rusu1707 [2025/05/30 03:52] (current)
bogdan.rusu1707 [Bibliografie/Resurse]
@@ Line 21: / Line 21: @@
 ===== Hardware Design =====
 {{ :pm:prj2025:mdinica:ca:rusu_bogdan:schema_bogdan_pm_bb.png?300 |}}
+===== Placa de dezvoltare ESP32 ======
 <note tip>
-Lista de piese:
+Este “creierul” consolei: un microcontroller dual-core Tensilica LX6 la 240 MHz, cu 520 KB SRAM și Wi-Fi/Bluetooth integrate. Primește alimentare prin pinul VIN (5 V) sau prin USB, iar regulatorul onboard îi trimite stabil 3,3 V la nucleu. Toate perifericele (SPI, ADC, GPIO, PWM, Deep-Sleep) sunt gestionate de ESP32.
-  * [[https://www.optimusdigital.ro/ro/placi-cu-bluetooth/4371-placa-de-dezvoltare-esp32-cu-wifi-i-bluetooth-42.html?search_query=esp32&results=28|ESP32]]
-  * [[https://www.optimusdigital.ro/ro/optoelectronice-lcd-uri/3164-display-lcd-tft-320x240-de-22-cu-slot-microsd.html?search_query=Display+LCD+TFT+320x240+de+2.2%27%27+cu+Slot+MicroSD&results=1|Display LCD TFT 320x240 2.2'']]
-  * [[https://www.optimusdigital.ro/en/3-v-step-up-power-supplies/12537-dc-dc-18v-5v-to-33v-booster-and-buck-power-modules.html?search_query=power+supply&results=1196|DC-DC 1.5-5V to 3.3V]]
-  * [[https://www.optimusdigital.ro/en/chargers/7534-incarcator-tp4056-cu-micro-usb-pt-baterie-lipo-1a-cu-protectie-pentru-circuite.html?search_query=tp4056&results=4|TP4056 charger]]
-  * [[https://www.emag.ro/card-de-memorie-maxell-micro-sdhc-4gb-class-10-ml-sdmicro-4gb-class10/pd/DVYNWQBBM/?utm_source=mobile%20app&utm_medium=ios&utm_campaign=share%20product|Micro SD card 4GB]]
-  * [[https://www.optimusdigital.ro/en/battery-holders/941-2x18650-battery-case.html?search_query=18650&results=80|Battery Case 2x18650]]
-  *
-  * Push buttons
-  * Fire
-Aici puneţi tot ce ţine de hardware design:
-  * listă de piese
-  * scheme electrice (se pot lua şi de pe Internet şi din datasheet-uri, e.g. http://www.captain.at/electronic-atmega16-mmc-schematic.png)
-  * diagrame de semnal
-  * rezultatele simulării
 </note>
+===== TFT 2.2″ ILI9341 cu microSD =====
+<note tip>
+Un display color 320×240 px care comunică prin SPI. Pe aceeași magistrală împarte datele între ecran și cardul microSD, având două CS-uri separate. Backlight-ul are un pin marcat “BL” cu “PWM SAFE” – silkscreen-ul indică faptul că placa conține intern tranzistor și rezistență de limitare, astfel încât poți aplica direct un semnal PWM din ESP32 pentru reglaj de luminozitate.
+</note>
+^ Modul Pin ^ ESP32 Pin ^ Protocol ^ Funcție ^
+| VCC | 3V3 | Power | Alimentare 3.3 V |
+| GND | GND | Power | Masă comună |
+| SCK | GPIO18 | SPI_CLK | Ceas SPI |
+| MISO | GPIO19 | SPI_MISO | Date SPI din SD |
+| MOSI | GPIO23 | SPI_MOSI | Date SPI către TFT/SD |
+| CS | GPIO5 | SPI_CS | Chip-select pentru TFT |
+| DC | GPIO2 | GPIO/SPI | Data/Command TFT |
+| RST | GPIO16 | GPIO | Reset hardware TFT |
+| SDCS | GPIO4 | SPI_CS | Chip-select pentru microSD |
+| BL | GPIO15 | PWM | Reglaj backlight (PWM SAFE) |
+===== Card microSD =====
+<note tip>
+Se introduce direct în slotul modulului TFT. Servește la stocarea high-score-urilor, configurațiilor și eventual a altor asset-uri (hărţi de nivel, fonturi). Accesul se face cu biblioteca FatFS prin API-ul SD.begin(SD_CS) și operaţiuni standard SD.open()
+</note>
+===== Elemente de control (9 butoane INPUT_PULLUP + întreruperi) =====
+<note tip>
+Butoane (9×, INPUT_PULLUP + întreruperi)
+  * 4× direcţionale (D-pad) pentru navigare în joc.
+  * 2× A/B pentru acţiuni principale şi secundare.
+  * Start/Select pentru control de meniu și pauză.
+  * Power pentru deep-sleep/wake.
+  * Fiecare e configurat ca pinMode(..., INPUT_PULLUP) și declanșează ISR pe front FALLING, asigurând reacţie instantă fără polling.
+</note>
+^ Funcție ^ GPIO Pin ^ Config ^ Interrupție ^
+| D-pad Sus | GPIO32 | INPUT_PULLUP | FALLING (apăsare) |
+| D-pad Jos | GPIO33 | INPUT_PULLUP | FALLING (apăsare) |
+| D-pad Stânga | GPIO25 | INPUT_PULLUP | FALLING (apăsare) |
+| D-pad Dreapta | GPIO26 | INPUT_PULLUP | FALLING (apăsare) |
+| Buton A | GPIO27 | INPUT_PULLUP | FALLING (apăsare) |
+| Buton B | GPIO14 | INPUT_PULLUP | FALLING (apăsare) |
+| Sound| GPIO21 | INPUT_PULLUP | FALLING (apăsare) |
+| Menu| GPIO22 | INPUT_PULLUP | FALLING (apăsare) |
+| Power | GPIO12 | INPUT_PULLUP + WAKE | FALLING (deep-sleep wake) |
+===== Monitorizare nivel baterie =====
+<note tip>
+Două rezistoare (100kΩ/100 kΩ) formează un divizor care aduce maxim 4,2 V de la BAT+ la ~2,1 V, sigur pentru ADC-ul ESP32. Se conecteaza punctul de măsură la GPIO35 (ADC1_CH7) cu atenuare de 11 dB și măsori nivelul bateriei în cod, transformând valoarea ADC invers la tensiunea reală a pachetului.
+</note>
+^ Divizor node ^ ESP32 Pin ^ Protocol ^ Descriere ^
+| Între R1 și R2 | GPIO35 | ADC1_CH7 (ADC_11db) | Măsurare tensiune baterie (factor 2×) |
+===== Alimentare și încărcare baterie =====
+<note tip>
+Două celule Li-Ion Samsung 25R (3,7 V nominal, 2 500 mAh fiecare) montate paralel într-un holder “go-bare”. În paralel se obtin ~5 000 mAh și tensiune constantă de 3,7 V, cu curent disponibil de zeci de amperi pentru perioade scurte.
+Încărcător CC/CV pentru o singură celulă Li-Ion, alimentat la 5 V (micro-USB sau boost). Conține circuit de protecție la supraîncărcare, scurt-circuit și sub-tensiune. Pinii B+/B– se conectează la baterii, iar OUT+/OUT– livrează tensiunea protejată către consolă.
+</note>
+  * TP4056 VIN (+) → 5 V de la boost/USB
+  * TP4056 GND (–) → GND comun
+  * TP4056 B+ / B– → suportul 2×18650 (celule în paralel)
+  * TP4056 OUT+ / OUT– → rail de alimentare (spre VIN al ESP32)
+===== Bill of materials =====
+<note tip>
+^ Nume piesă ^ Cantitate ^ Link ^
+| Placă de dezvoltare ESP32 cu WiFi & Bluetooth 4.2 | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/placi-cu-bluetooth/4371-placa-de-dezvoltare-esp32-cu-wifi-i-bluetooth-42.html?search_query=esp32&results=28|ESP32]] |
+| Display LCD TFT 320×240 2.2″ cu slot microSD | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/ro/optoelectronice-lcd-uri/3164-display-lcd-tft-320x240-de-22-cu-slot-microsd.html?search_query=Display+LCD+TFT+320x240+de+2.2%27%27+cu+Slot+MicroSD&results=1|Display TFT 2.2″]] |
+| Modul DC-DC 1.5–5 V → 3.3 V | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/3-v-step-up-power-supplies/12537-dc-dc-18v-5v-to-33v-booster-and-buck-power-modules.html?search_query=power+supply&results=1196|DC-DC 1.5–5 V→3.3 V]] |
+| Modul încărcător TP4056 LiPo 1 A cu protecție | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/chargers/7534-incarcator-tp4056-cu-micro-usb-pt-baterie-lipo-1a-cu-protectie-pentru-circuite.html?search_query=tp4056&results=4|TP4056 charger]] |
+| Card de memorie MicroSDHC 4 GB, Class 10 | 1 | [[https://www.emag.ro/card-de-memorie-maxell-micro-sdhc-4gb-class-10-ml-sdmicro-4gb-class10/pd/DVYNWQBBM/?utm_source=mobile%20app&utm_medium=ios&utm_campaign=share%20product|MicroSD card 4 GB]] |
+| Suport baterii 2×18650 | 1 | [[https://www.optimusdigital.ro/en/battery-holders/941-2x18650-battery-case.html?search_query=18650&results=80|Battery holder 2×18650]] |
+| Celule Li-Ion 18650 3.7 V | 2 | [[https://sigmanortec.ro/baterie-lithium-18650-3-7v-2600mah|18650 Li-Ion 3.7 V]] |
+| Buzzer pasiv | 1 | – |
+| Push-buttons tactile (momentary) | 9 | – |
+| Fire jumper (duse-întoarse) | 10 | – |
+| Rezistoare 100 kΩ | 2 | – |
+</note>
+===== Proof of concept =====
+{{ :pm:prj2025:mdinica:ca:rusu_bogdan:power.jpg?300 |}}
+{{ :pm:prj2025:mdinica:ca:rusu_bogdan:sdok.jpg?300 |}}
+{{ :pm:prj2025:mdinica:ca:rusu_bogdan:baterie.jpg?300 |}}
 ===== Software Design =====
+Link proiect Github: https://github.com/Bogdan-Rusu17/Retro_Games_Console
+Link video cu demo: https://youtu.be/d9HI2PYjIhI
+Cateva fragmente de cod interesante:
+===== Cum se reprezinta piesele de tetris? =====
 <note tip>
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
+<code cpp>
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
+const int8_t shapes[7][4][4][2] = {
+  // I-piece
+  { // 0°        90°         180°       270°
+    {{-2,0},{-1,0},{0,0},{1,0}},    //orizontal
+    {{0,-2},{0,-1},{0,0},{0,1}},    // vertical
+    {{-2,-1},{-1,-1},{0,-1},{1,-1}},// orizontal
+    {{-1,-2},{-1,-1},{-1,0},{-1,1}} // vertical
+  },
+  //...
+ };
+</code>
+  * formele in coordonate carteziene pentru piesele de tetris
+  * se porneste de la o forma fixa pentru fiecare piesa
+  * si cel mai simplu mod de a obtine coordonatele pentru o rotatie
+  * e sa inmultim cu matricea de rotatie 90 de grade:
+{
+{cos(pi / 2), sin(pi / 2)},
+{cos(pi / 2), -sin(pi / 2)}
+}
 </note>
+===== Intreruperi pe butoane =====
+<note tip>
-===== Rezultate Obţinute =====
+<code cpp>
+void IRAM_ATTR onBtn(volatile uint32_t &lastTime, uint32_t debounce, volatile bool &flag) {
+  uint32_t now = micros();
+  if (now - lastTime > debounce) flag = true;
+  lastTime = now;
+}
+</code>
+  * helper de ISR pt butoane ca sa nu am cod duplicat
+  * verific la debounce sa fi trecut un numar de secunde ca sa iau apasarea in considerare
+<code cpp>
+void IRAM_ATTR onUp() {
+  if (state == TETRIS) {
+    onBtn(lastUp, DEB_SOUND, btnUpFlag);
+  } else if (state == SNAKE) {
+    onBtn(lastUp, DEB_FAST, btnUpFlag);
+  }
+  onBtn(lastUp, DEB_SOUND, btnUpFlag);
+}
+// alte butoane
+</code>
+  * interuperi pentru butoane cu rate custom de debounce dependent de status consola
+  * de exemplu la butonul UP cand suntem in jocul de tetris cu el rotim piesa si nu
+  * vrem sa se roteasca foarte repede ca sa controlam precizia
+  * cand suntem pe meniu vrem cam tot acelasi debounce rate
+  * dar cand suntem pe snake vrem sa avem rapiditate
+</note>
+===== PWM pentru controlul backlight ecran =====
 <note tip>
-Care au fost rezultatele obţinute în urma realizării proiectului vostru.
+<code cpp>
+  pinMode(TFT_BL, OUTPUT);
+  analogWrite(TFT_BL, brightness);
+  ledcAttachChannel(BUZZER_PIN, 2000, 8, 2);
+  ledcWriteTone(BUZZER_PIN, 0);
+  //...
+</code>
+  * initializez PWM-ul pe pinul capabil PWM TFT_BL pe canalul 0 pe care si-l ia implicit
+  * initializez buzzer ul pe canalul 2 de PWM ca sa nu intre in conflict cu backlight-ul
+<code cpp>
+if (digitalRead(BTN_A)==LOW && now - lastBright > BRIGHT_DEBOUNCE_MS) {
+    brightness = min(brightness + 16, 255);
+    analogWrite(TFT_BL, brightness);
+    lastBright = now;
+}
+if (digitalRead(BTN_B)==LOW && now - lastBright > BRIGHT_DEBOUNCE_MS) {
+    brightness = max(brightness - 16, 0);
+    analogWrite(TFT_BL, brightness);
+    lastBright = now;
+}
+</code>
+Prin functia `analogWrite` cresc sau descresc factorul de umplere ca sa maresc/micsorez luminozitatea ecranului in termeni discreti pana la rezolutia maxima a timer-ului 0 pe care se bazeaza acest PWM.
 </note>
-===== Concluzii =====
+===== SPI pentru comunicatie eficienta prin API-ul ecranului =====
+<note tip>
+<code cpp>
+#define TFT_DC       2
+#define TFT_RST     -1  // pus la 3v3
+#define TFT_BL      15  // pwm pt luminozitate ecran
+#define SD_CS        4   // select la card
-===== Download =====
+// instantiaza obiectul tft cu care am acces la functiile ecranului
+Adafruit_ILI9341 tft(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
+/* {...} */
+SPI.begin(18, 19, 23);
+tft.begin();
+tft.setRotation(0);
+</code>
+  * initializam liniile protocolului SPI specificand in ordine SCLK, MISO si MOSI
+  * setam ecranul sa functioneze in regimul de rotatie obisnuita adica cu verticala mai lunga decat orizontala
+</note>
+===== Cum folosesc ADC pentru a determina nivelul bateriei? =====
+<note tip>
+<code cpp>
+analogReadResolution(12);
+analogSetAttenuation(ADC_11db);
+pinMode(BAT_ADC_PIN, INPUT);
+</code>
+  * ADC pentru baterie, 12 biti rezolutie, 11 db pt zgomot atenuare
+<code cpp>
+void drawBattery() {
+  // updateaza bateria doar odata la 1s ca sa nu fie flicker
+  int now = millis();
+  if (now - lastBatUpdate < 1000) {
+    return;
+  }
-<note warning>
+  lastBatUpdate = now;
-O arhivă (sau mai multe dacă este cazul) cu fişierele obţinute în urma realizării proiectului: surse, scheme, etc. Un fişier README, un ChangeLog, un script de compilare şi copiere automată pe uC crează întotdeauna o impresie bună ;-).
-Fişierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea **Add Images or other files**. Namespace-ul în care se încarcă fişierele este de tipul **:pm:prj20??:c?** sau **:pm:prj20??:c?:nume_student** (dacă este cazul). **Exemplu:** Dumitru Alin, 331CC -> **:pm:prj2009:cc:dumitru_alin**.
+  int raw = analogRead(BAT_ADC_PIN);
+  float m = (raw / 4095.0f) * 3.3f, v = m * 2.0f * BAT_CAL_FACTOR;
+  int pct = constrain(int((v - BAT_EMPTY_VOLTAGE)
+            / (BAT_FULL_VOLTAGE - BAT_EMPTY_VOLTAGE) * 100 + 0.5), 0, 100);
+  tft.fillRect(0, 0, tft.width(), 20, ILI9341_BLACK);
+  tft.setCursor(2,2);
+  tft.setTextSize(2);
+  tft.setTextColor(ILI9341_WHITE);
+  tft.print(v,2);
+  tft.print("V");
+  tft.setCursor(tft.width()-50, 2);
+  tft.print(pct);
+  tft.print("%");
+}
+</code>
+  * citeste valoarea pe 12 biti de pe pinul de ADC
+  * obtinem tensiunea la pinul ADC inmultind cu valoarea de referinta
+  * apoi obtinem valoarea reala a tensiunii din BAT+ a TP4056 inmultind cu 2
+  * pt ca avem divizor de tensiune cu 2 rezistenta egale
+  * calculam procentul de baterie rotunjit la cel mai apropiat int
 </note>
+===== Rezultate Obţinute =====
+<note tip>
+[[https://youtube.com/shorts/nCQ47WgPAMU?si=CRBGvuyvwzp_i7NO | Link varianta finala]]
+</note>
+===== Concluzii =====
+Per total a fost un proiect destul de interesant de realizat in care am imbinat si cunostinte de electronica si de programare intr-un mod destul de placut si sunt destul de multumit de cum a functionat totul intr-un final.
+Mi-ar fi placut in schimb sa gasesc niste fire mai bune de lipit cu care sa realizez proiectul pe perfboard intrucat ar fi aratat mult mai clean..., dar a fost interesant sa imi reamintesc cum se fac lipituri, pentru partea de baterii si la ecran (nu avea pinii pusi).
 ===== Jurnal =====
 <note tip>
-Puteți avea și o secțiune de jurnal în care să poată urmări asistentul de proiect progresul proiectului.
+  - 29 Aprilie - Alegere tema proiect
+  - 11 Mai - Realizare schema bloc si schema electrica in Fritzing
+  - 18 Mai - Realizarea hardware-ului in prima etapa
+  - 25 Mai - Realizarea software in prima etapa
+  - 29 Mai - Definitivarea hardware, software si a aspectului final al proiectului
 </note>
@@ Line 75: / Line 305: @@
 <note>
-Listă cu documente, datasheet-uri, resurse Internet folosite, eventual grupate pe **Resurse Software** şi **Resurse Hardware**.
+[[https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_en.pdf|Datasheet ESP32]]
+[[https://docs.espressif.com/projects/arduino-esp32/en/latest/api/ledc.html|Ledc library for PWM]]
+[[https://github.com/semibran/tetromino|Inspiratie pentru reprezentarea de tetromino-uri]]
+[[https://en.wikipedia.org/wiki/Tetromino|Tetromino]]
+[[https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/adafruit-gfx-graphics-library.pdf | Adafruit library for gfx]]
+[[https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/2-0-inch-320-x-240-color-ips-tft-display.pdf | Adafruit manual pentru ecran]]
 </note>
-<html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>