This is an old revision of the document!
GameBoy
Introducere
- Ce face: Proiectul nostru este un mini GameBoy bazat pe Arduino Nano, care poate rula jocuri clasice retro precum Tetris, Space Invaders și Super Mario. Acesta include un display, butoane pentru controlul direcției și a acțiunii, și un buzzer pentru sunet.
- Scop: Recreaza experiența de joc a unui console portabil retro folosind hardware simplu și accesibil. Acesta este un proiect educativ care îmbină învățarea conceptelor de electronică și programare cu un rezultat fun și interactiv.
- Inspiratie: Ideea a pornit de la dorința de a construi un mini-console de jocuri portabil fiind pasionat de jocuri retro si modificand console, astfel ca am decis ca ar fi interesat o consola mica custom.
- Utilitate: Util pentru alții deoarece poate încuraja învățarea interactivă a electronicii și programării, iar pentru mine este o oportunitate de a aplica concepte teoretice într-un proiect practic.
Descriere generală
Microcontroler - Arduino Nano: Arduino Nano va acționa ca unitatea principală de control a întregului sistem. Acesta va gestiona inputurile de la butoane, va rula jocul și va controla afișajul OLED/TFT, iar prin intermediul unui buzzer va emite sunete.
Display OLED/TFT (SPI/I2C): Display-ul va fi folosit pentru a reda grafica jocurilor. Acesta va comunica cu Arduino prin SPI sau I2C, în funcție de tipul de display ales.
Butonul D-pad (4 direcții) și 2 butoane A/B: Butoanele vor fi folosite pentru a controla mișcarea (sus, jos, stânga, dreapta) și acțiunile în joc (ex: sări, trage).
Buzzer: Buzzer-ul va emite sunete pentru diverse evenimente din joc (ex: când se câștigă un nivel sau când apare o coliziune).
Card SD: Intr-o varianta de optimizare a fost atasat si un card SD in vederea incadrarii tuturor jocurilor in acelasi “cod”, fara reusita insa.
Codul jocurilor (Breakout, Space Invaders, Super Mario): Codul jocurilor va fi stocat în memoria flash a Arduino-ului și va interacționa cu hardware-ul pentru a genera jocuri interactive. Nivelele și grafica vor fi stocate în PROGMEM pentru a economisi memoria RAM.
Utilizatorul va putea selecta folosind butonul A jocul pe care il doresc si apoi va rula ca variantele originale.
Hardware Design
1. Descrierea hardware-ului
Arduino UNO Microcontroller: ATmega328P
RAM: 2KB, Flash: 32KB
Tensiune operare: 5V
Interfețe folosite:
I2C: pentru display
SPI: pentru modulul SD card
Display OLED 128×64 (I2C) Model: SSD1306
Rezoluție: 128×64 pixeli
Interfață: I2C
Adresă implicită: 0x3C
Pini folosiți:
SDA → A4
SCL → A5
Modul SD Card (SPI) Interfață: SPI
Suportă FAT16/FAT32
Pini folosiți:
CS (Chip Select) → D10
MOSI → D11
MISO → D12
SCK → D13
2. Distribuția pinilor Arduino
3. Justificare
🔌 1. OLED Display 128×64 (SSD1306) Interfață: I2C (Inter-Integrated Circuit)
Pini folosiți:
SDA → A4 (Serial Data)
SCL → A5 (Serial Clock)
De ce pe acești pini?
Pe Arduino Uno, interfața I2C este hardware-mapată exclusiv pe pinii A4 (SDA) și A5 (SCL). Nu pot fi schimbați fără librării speciale.
I2C permite conectarea mai multor dispozitive pe aceeași magistrală (display, senzori etc.) – eficient în proiecte cu pini limitați.
💾 Modul Card SD (cu interfață SPI) Interfață: SPI (Serial Peripheral Interface)
Pini folosiți (standard SPI pe Arduino Uno):
MOSI → D11 (Master Out Slave In – date trimise de Arduino)
MISO → D12 (Master In Slave Out – date primite de la SD)
SCK → D13 (Serial Clock – semnal de ceas)
CS → D10 (Chip Select – activare SD)
De ce pe acești pini?
Pe Arduino Uno, interfața SPI este hardware-mapată pe pinii D11, D12, D13.
CS (Chip Select) poate fi orice pin digital liber, dar convențional este D10 pentru compatibilitate cu librăriile.
4. Galerie Proiect
Software Design
- mediu de dezvoltare (Arduino)
- Voi analiza codul pentru a explica implementarea software a proiectului conform cerințelor. Mai întâi, să vedem ce fișiere avem în proiect.
- 1. Stadiul Actual al Implementării Software
Proiectul este implementat ca un sistem de gaming portabil cu următoarele componente principale:
Meniu Principal (`menu/`): - Implementat folosind Arduino și un display OLED SSD1306 - Oferă o interfață grafică pentru selecția jocurilor - Include efecte sonore pentru feedback - Gestionează tranzițiile între diferite stări (boot, meniu, jocuri)
Cele Trei Jocuri: 1. Joc1 (Super Mario):
- Implementare 2D a unui joc de platformă
- Controlul personajului prin D-pad
- Sistem de coliziuni și fizică simplă
2. Joc2 (Space Invaders):
- Joc de tip shoot'em up
- Sistem de proiectile și inamici
- Sistem de scor
3. Joc3 (Breakout):
- Joc de tip arcade cu mingie și paletă
- Sistem de blocuri distructibile
- Fizică pentru mișcarea mingii
* 2. Biblioteci Folosite și Motivația Alegerii
1. Adafruit_GFX și Adafruit_SSD1306:
- Motivație: Oferă suport nativ pentru display-ul OLED
- Facilități: Funcții de desenare optimizate, suport pentru fonturi
- Performanță: Optimizată pentru microcontrolere
2. Wire.h:
- Motivație: Necesară pentru comunicarea I2C cu display-ul
- Facilități: Implementare standard pentru comunicare serială
* 3. Elementul de Noutate
Elementul de noutate al proiectului constă în: - Integrarea a trei jocuri clasice într-un singur sistem portabil - Implementarea unui meniu interactiv cu feedback sonor - Sistem de control unificat pentru toate jocurile - Adaptarea jocurilor pentru un display OLED de dimensiuni reduse
* 4. Utilizarea Funcționalităților din Laborator
Funcționalitățile din laborator sunt utilizate în următoarele moduri: 1. Controlul I/O:
- Utilizarea pinilor digitali pentru butoane
- Implementarea debouncing-ului pentru butoane
2. Comunicare Serială:
- Debugging prin Serial Monitor
- Comunicare I2C cu display-ul OLED
3. Gestionarea Muzica:
- Controlul buzzer-ului pentru efecte sonore cu PWM folosind tune()
* 5. Scheletul Proiectului și Interacțiunea
Arhitectura Software: 1. Sistem de Stări:
- STATE_BOOT: Secvența de pornire
- STATE_MENU: Meniul principal
- STATE_GAME1/2/3: Stările jocurilor
2. Interacțiunea între Componente:
- Meniul principal gestionează selecția jocurilor
- Fiecare joc poate reveni la meniu
- Sistem unificat de control pentru toate jocurile
3. Validarea Funcționalităților:
- Testarea butoanelor prin `test_dpad/`
- Verificarea display-ului în secvența de boot
- Testarea tranzițiilor între stări
- Validarea sistemului de scor și a coliziunilor în fiecare joc
* Concluzie
Proiectul demonstrează o implementare software robustă care integrează multiple jocuri într-un sistem portabil. Arhitectura modulară permite ușoara adăugare de noi jocuri sau funcționalități. Sistemul de meniu oferă o experiență de utilizare intuitivă, iar implementarea hardware-ului este optimizată pentru performanță pe platforma Arduino.
DE FACUT: Implementat uniform codul pentru a nu mai avea module si sa fie totul deodata
Rezultate Obţinute
Concluzii
Download
.
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.
Jurnal
Bibliografie/Resurse
