Osu! Tastatūra: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Nesen sāku spēlēt ritma spēli ar nosaukumu osu! un, redzot komerciālas mini tastatūras videoklipu, es domāju, ka būtu jautrs projekts pats to izveidot. Neilgi pēc tam es nolēmu, ka būtu laba ideja to ievietot pamācībās kā savu pirmo projektu.

Ja vēlaties šo projektu atkārtot līdz pēdējai instrukcijai, tad esiet mans viesis, taču daži no maniem ieteikumiem nav balstīti uz zemāko cenu vai labāko kvalitāti. Dažas sastāvdaļas ir izvēlētas gandrīz tikai tāpēc, ka man tās bija blakus. Ja jūs varat ar to rīkoties, es jūs mudinātu pielāgot savu projektu.

1. piezīme. Tiek izmantoti SMD komponenti (maza elektronika), tādēļ, atkārtojot šo projektu, ir nepieciešamas lodēšanas prasmes. varbūt tiks pievienota viegli pielodējama versija, taču šīs gaismas diodes neietilpst caurumu iepakojumā

2. piezīme. Esmu vairākas reizes atjauninājis kodu un tagad sasniedzu 3. versiju. Es atstāšu visu kodu tiešsaistē, bet iesaku izmantot pēdējo versiju. Pašlaik tam nav LED funkcionalitātes, taču tam vajadzētu būt vislabākajam.

1. darbība: materiāli un skaidrojumi

Atkarībā no tā, kā veidojat savu projektu, jums var būt nepieciešami dažādi komponenti, taču šie komponenti ir tie, kurus es izmantoju. Ja jums ir laiks un vēlaties ietaupīt naudu, pasūtiet veidlapu aliexpress un nepasūtiet PCB.

1 Arduino pro micro + USB kabelis

3 Kailh BOX sarkanie slēdži

3 10k rezistors (0805 SMD)

3 100 nF kondensators (0805 SMD)

4 APA102 rgb LED (5050 SMD)

3 Atslēgas

1 Šajā projektā ir iespiedshēmas plate (PCB)

Šajā projektā tiek nodrošināts 1 3D drukāts korpuss

Kāpēc es izmantoju Arduino pro micro?

Lielākajai daļai arduino dēļu, piemēram, Uno (Atmega328) nav vietējā atbalsta USB sakariem. Jā, jūs varat tos ļoti viegli ieprogrammēt, izmantojot USB, un es domāju, ka ir risinājumi, taču man patīk, ja tas ir vienkāršs, runājot par USB sakariem, un es nezinu, vai risinājumi ir tik atsaucīgi. Šīs plates izmanto ārēju mikroshēmu, lai padarītu iespējamu USB saziņu, turpretī Arduino pro micro (Atmega32U4) ir iebūvēts.

Slēdži

Jūs varat izmantot daudzus mehāniskos slēdžus. Lineārs, taustāms vai klikšķinošs no Kailh vai Cherry MX. Izvēlieties, kas jums patīk. Es izmantoju Kailh slēdžus, jo tie bija lēti Ailexpress. Ja izvēlaties izmantot PCB, jums būs nepieciešami Kailh BOX slēdži. Krāsa nosaka sajūtu.

Elektroniskie komponenti

Šajā nodaļā par tiem nav daudz jāpaskaidro, bet, ja jūs neizmantojat PCB, es ieteiktu tikai parastos siles caurumu komponentus, lai atvieglotu lodēšanu. Diemžēl izmantotās gaismas diodes nav pieejamas caurumu iepakojumos. Es arī neiesakītu izmantot vadus SMD iepakojumos, ja vien neesat ļoti pārliecināts par savām lodēšanas prasmēm. Pat attiecībā uz SMD uz PCB ir uzlabotas lodēšanas prasmes.

Korpuss

Es šajā projektā nodrošinu mājokli, bet šobrīd tas ir kļūdains. Lai piestiprinātu skrūves, ir nepieciešamas izmaiņas, gaismas diodes atveres nav optimālas, arduino ir atklāts un daļa ir jāizgriež, lai ietilptu USB. Nākotnē var tikt pievienots jauns mājoklis. Ja jums ir 3D printeris, dodieties uz priekšu un izdrukājiet to, bet, lūdzu, neizdodieties, lai izdrukātu šo kļūdaino futrāli, ja to nedarāt, un vienkārši izmantojiet kaut kādu projekta lodziņu.

2. darbība. Shēma

Šī projekta shēma ir diezgan vienkārša, taču es vēlos izskaidrot komponentus cilvēkiem, kuri ir ieinteresēti un nezina šo ieviešanu.

Pārslēdziet savienojumus ar Arduino

Slēdži ir savienoti ar Arduino tapām 0, 2 un 3, jo šīs tapas var izmantot kā ārējus pārtraukumus. Tas ir sīkāk izskaidrots koda sadaļā.

Atkāpšanās ķēde

Shēmas kreisajā pusē ir ķēde, kas tiek kopēta 3 reizes. Šo shēmu izmanto slēdža atslēgšanai. Lai zinātu, kas ir atkāpšanās, jums ir jāsaprot slēdžu atlēkšana, un to nav grūti saprast.

Vispirms apskatiet šo simulāciju, lai uzzīmētu pirmo attēlu (ātri noklikšķiniet uz slēdža un apskatiet zemāk redzamo signālu)

Nospiežot vai atlaižot slēdzi, tas atlec, un signāls pāris reizes mainās starp augstu un zemu dažas milisekundes. Arduino ir patiešām ātrs un šajā īsajā laikā nolasa katru augstāko un zemāko līmeni. Programma nosūta taustiņa nospiešanu vai atlaišanu katru reizi, kad tiek nolasīts augsts vai zems līmenis, tāpēc ar katru nospiešanu jūsu dators saņems vairākas taustiņu nospiešanas reizes. Nav ideāli piemērota ritma spēlei.

Šī atkāpšanās ķēde palēninās signāla krītošo malu. Signāls uz Arduino nevarēs mainīties tik ātri, kā notiek atlēkšana, tāpēc tas tiks nolasīts kā viena nospiešana. Neuztraucieties par to, ka nākamajai īstajai presei tas palēnināsies, jo tā būs.

Uzlabots:

Atmaga32U4 nolasa digitālo zemo vērtību pie 0,2 Vcc - 0,1 V = 0,9 volti. Kondensatora spriegums jebkurā izlādes brīdī ir Vcc * e^(-t/RC). Ja uz slēdža mēra atšķirīgu atkāpšanās laiku, varat aprēķināt rezistora un kondensatora vērtības.

formulas veidlapa

Gaismas diodes

RGB gaismas diodes ir APA102 gaismas diodes, kuras var individuāli adresēt, izmantojot pulksteni un datu līniju. Lai tie darbotos, nav nepieciešami ārēji komponenti. Daudzām gaismas diodēm jums jāizmanto kondensators paralēli 5 voltiem un zemē, bet tikai ar 4 gaismas diodēm jums tas nav vajadzīgs.

3. solis: dēļa dizains

PCB tika izstrādāts JLCPCB. Es viņus nesponsorēju, bet par lētiem prototipiem viņi ražo izcilus PCB. Par 2 dolāriem jūs saņemat 10 no tā paša dēļa, bet piegāde man bija aptuveni 11 dolāri. Ja jūs noteikti nevēlaties rgb apgaismojumu un plānojat izgatavot tikai vienu, jums vajadzētu apsvērt iespēju izveidot tastatūru bez PCB.

Dēļa dizains bija diezgan vienkāršs. Man tikai vajadzēja pievienot slēdžu komponentu, bet pēc dažu videoklipu skatīšanās es to sapratu. Vienīgais, ko es sapratu, ir caurumu izvietojums mazliet par tuvu slēdžiem.

Lai pasūtītu PCB, dodieties uz vietni https://jlcpcb.com/ un izvēlieties 2 slāņu opciju. Tas lūgs jums Gerber failu. lejupielādējiet ".zip" failu un velciet to uz logu. Jums nav nepieciešams to izpakot. Iestatījumiem vajadzētu būt labiem, un jūs varat turpināt un pabeigt pasūtījumu.

4. solis: lietas dizaina un montāžas padomi

Dizains

Kā jau iepriekš minēts, mans dizains ir kļūdains, bet jūs joprojām varat to izdrukāt, ja vēlaties. dizains tika izgatavots programmā Fusion 360. Tā ir bezmaksas 3D modelēšanas programmatūra, un ar manu izgudrotāja un solidworks pieredzi man bija diezgan viegli strādāt. Apļi korpusa stūros ir paredzēti, lai novērstu lobīšanos no drukas gultas.

Ja jūs izveidojat savu lietu, tikai viena lieta ir patiešām svarīga. Jūsu slēdžiem jābūt stingri novietotiem un nespēj pārvietoties. Es esmu iesniedzis kvadrātveida izgriezumu attēlus ar izmēriem, lai jūs varētu tos izmantot savam dizainam, pieņemot, ka izmantojat Kailh BOX slēdžus.

Montāža

Tagad jums ir visas sastāvdaļas, kas nepieciešamas salikšanai. Ir pasūtījums šīs pirmās versijas montāžai, jo slēdži ir pielodēti.

1. Lodēt SMD komponentus. tie ir rezistori, kondensatori un gaismas diodes.

2. Lodēt Arduino pro micro.

3. Pirms lodēšanas ievietojiet 3 slēdžus 3D drukātajā vāka plāksnē. Pārsegu nevar noņemt pēc slēdžu lodēšanas. Slēdžu atkausēšana nav ieteicama un var tos iznīcināt.

4. Tagad pielodējiet slēdžus vietā. Dariet to pēc iespējas ātrāk, jo plastmasas slēdži var tos izkausēt un sabojāt vai krasi samazināt klikšķu skaitu.

5. Ievietojiet samontēto pārsegu 3D drukātajā korpusā un nostipriniet ar lenti vai izmantojiet skrūves, ja tās netraucē taustiņu vāciņiem.

6. Novietojiet keyCaps uz slēdžiem un esat pabeidzis.

Ieteikumi

Pēc koda augšupielādes atkausējiet vai maskējiet arduino gaismas diodes. Gaismas diodes ir jaukas, ja jūsu kods netiek augšupielādēts, bet nav patīkami izskatīties kā gatavs produkts. Nepieciešamas prasmes un smaili pinceti.

Arī dažas saķeres pēdas apakšā ir jaukas, lai pasargātu no slīdēšanas un ļautu rgb gaismai spīdēt cauri.

5. darbība: kods V1 (aparatūras atspējošana)

Šī projekta kods nav draudzīgs iesācējiem, tāpēc, ja jūs tikko sākat programmēt arduino, tad šis kods, iespējams, jūs nedaudz nobiedēs. Tomēr es centīšos pēc iespējas labāk izskaidrot notiekošo. Dažas lietas ir izskaidrotas vēlāk šajā tekstā, tādēļ, ja jums ir jautājumi, lūdzu, vispirms izlasiet visu.

Koda augšupielāde

Vispirms lejupielādējiet visus 3 ".ino" failus un ievietojiet tos vienā mapē. Ja jums nav Arduino IDE, vienkārši lejupielādējiet to bez maksas oficiālajā arduino vietnē.

Savienojiet savu Arduino ar datoru un atveriet "OSU_Keyboard_code_V1.ino". Rīku panelī atlasiet “Arduino/Genuino Micro”. Arī izvēlnē Rīki izvēlieties pareizo COM portu. Tas dažreiz var mainīties. Lai augšupielādētu kodu savā Arduino, vienkārši noklikšķiniet uz bultiņas ekrāna augšējā kreisajā stūrī un pagaidiet, līdz apakšējā kreisajā stūrī tiek norādīts, ka tas ir pabeigts.

OSU_Keyboard_code_V1

Ieskaitot un definējot

Vispirms jums jāiekļauj tastatūras bibliotēka. Tas ļauj izmantot Arduino kā tastatūru.

Tālāk es definēju dažas vērtības. Definēt ir līdzīgs mainīgajam, taču tos nevar mainīt, kamēr programma darbojas. Pirmie 9 ir par tastatūras rakstzīmi, arduino pin numuru un porta bitiem.

Pēc tam LED datu un pulksteņa porta biti.

Ir noteikts arī gaismas diožu skaits un mainīgs krāsu riteņa leņķis.

Uzstādīt

Šī koda daļa tiks izpildīta tikai vienu reizi, kad arduino ir pievienots.

Vispirms gaismas diožu pulkstenis un datu tapas tiek iestatītas kā izejas, bet slēdža tapas - kā ieejas. Šī ir uzlabotā pinMode () versija. Ja jūs interesē, meklējiet "tiešas manipulācijas ar ostu".

Keyboard.begin () vienkārši sāk USB savienojumu kā tastatūru.

Nākamie 3 pārtraukumi ir saistīti ar slēdža tapām. Katru reizi, kad slēdža tapā tiek konstatētas izmaiņas, tiks izpildīta neliela programma. Šī mazā programma tiks veidota turpmāk.

Cilpa

Šī daļa nepārtraukti atkārtosies, kamēr arduino tiek darbināts.

Es to izmantoju tikai, lai mainītu un atjauninātu gaismas diodes krāsu.

Pārtrauc

Šeit tiek veiktas mazās programmas, kuras tiks izpildītas tikai tad, kad slēdža tapās tiks konstatētas izmaiņas. Tie ir identiski, izņemot to, uz kuru tapu viņi reaģē.

Vispirms tā pārbauda, vai poga ir nospiesta vai atlaista, un nosūta pareizo tastatūras komandu.

LED (izskaidrots citā secībā)

Ja jūs interesē, kā tiek kontrolētas gaismas diodes, apskatiet APA102 datu lapu.

OneBit

Šī atkal ir digitālās rakstīšanas tiešā portu manipulācijas versija.

Vispirms tā pārbauda, vai tai vajadzētu nosūtīt 0 vai 1, un attiecīgi pavelk datu tapu zemu vai augstu. Tad tas raksta pulksteņa tapu augstu ļoti īsu un atkal uzraksta zemu.

OneByte

Tas atkārto oneBit 8 reizes ar cilpu "for". Tas nolasa baitu pirmo bitu un nodod tā vērtību funkcijai oneBit un dara to pašu nākamajiem 7 bitiem.

LedData

Tas atkārto oneByte 4 reizes, lai sniegtu datus, kas nepieciešami vienam vadītājam. Pirmais baits sākas ar 111xxxxx un 5 bitu spilgtuma vērtību xxxxx vietā. Spilgtumu var iestatīt no 0 līdz 31 (2^5 = 32 līmeņi).

Nākamie 3 baiti ir paredzēti zilai, zaļai un sarkanai vērtībai. Viens baits katrai krāsai.

ColorWheelThisLed

Šī funkcija sauc ledData, piešķir tai rgb krāsas atkarībā no krāsu riteņa leņķa.

16 bitu vērtība ir dividende 6 vienādos 60 grādu intervālos. Aplūkojot attēlus, jūs varētu labāk izprast.

(tiek nodrošināta arī 8 bitu versija, taču tā tika komentēta, jo tā ir pārāk mirgojoša)

StartEndFrame

Sākuma rāmis jāizmanto katru reizi, kad vēlaties sūtīt jaunas krāsas uz gaismas diodēm un vēlaties atjaunināt LED faktisko krāsu

Es izmantoju tikai sākuma rāmi, jo gala rāmis nav vajadzīgs. Sākuma rāmis ir 4 baiti no 0. Beigu rāmis ir 4 baiti no 255 (11111111).

6. darbība: kods V2 (programmatūras atsākšana ar taimeriem)

Pēc kāda laika spēlēšanas es pamanīju dažas dubultklikšķināšanas problēmas ar aparatūras debounce. To varētu novērst ar dažiem citiem vērtību rezistoriem vai kondensatoriem, taču, tā kā pogas un vāks nav noņemami, es domāju, ka programmatūras atcelšana būtu jauks risinājums. Programmatūras atcelšanai vajadzētu darboties, vai aparatūras atcelšana ir ieviesta vai nē. Pašreizējā iestatījumā es nevarēju noņemt vāku, tāpēc es vienkārši atstāju rezistorus un kondensatorus.

Es nepaskaidrošu kodu tik plaši kā iepriekšējā versija, jo to ir nedaudz grūtāk izskaidrot.

Būtībā lielākā daļa koda darbojas vienādi, un led kods tiek atstāts neskarts. kas ir mainījies, ārējie pārtraukumi vairs neizmanto arduino funkcijas. Tagad tas darbojas tīrā C kodā. Un tagad tiek pievienots programmatūras pārtraukums. Šim nolūkam es izmantoju AVR taimeri, lai pagaidītu noteiktu laiku, līdz atlēkšana tiks pārtraukta. Tā kā taimeri tiek pārtraukti, atvienošanās laiku neietekmē nekas, kas notiek ciklā.

Vienīgais mīnuss, ko varu izdomāt, ir tas, ka arduino aiztures funkcijas vairs nevar izmantot. Tā kā aiztures funkcijas izmanto taimeri 0, un šī programma izmanto taimeri 0, lai atspēkotu.

Attēlā jūs varat redzēt, kā kods darbojas aptuveni. Mem bits norāda, vai darbojas taimeris. Nav attēlots gadījums, kad pogas beigās nospiediet ievades līmeni. Šādā gadījumā tiks nosūtīts tikai taustiņa nospiešana, kamēr poga jau ir atlaista. Tas nozīmē, ka atslēga tiks turēta nospiesta, ciktāl tas attiecas uz datoru. Šim retajam izņēmumam pārbaude tiks veikta iepriekš, kad beidzas taimera laiks. Ja taimera beigās poga netiek nospiesta, tiks nosūtīta taustiņu atlaišanas komanda.

7. darbība: kods V3 (programmatūras atslēgšanās ar vertikālo skaitītāju) (ieteicams) (bez gaismas diodes)

Šim kodam ARĪ ir versija, kurā jums nav nepieciešami nolaižamie rezistori. Pārliecinieties, ka katra poga ir pievienota ieejai un GROUND! Tiek izmantota iebūvētā pievilkšanās

Es arī pieredzēju dažas nereģistrētas preses kodā V2. Es domāju, ka kods vienkārši kļuva pārāk sarežģīts ar savu taimera un ārējo pārtraukumu, un, iespējams, esmu palaidis garām dažus izņēmumus. Šī iemesla dēļ es sāku no nulles, meklējot internetā programmatūras atcelšanas metodes.

(godīgi sakot, vismaz puse no šī projekta ir kļuvusi par pogas atcelšanu šajā brīdī)

Pēc nelielas meklēšanas es saskāros ar šo ziņu:

www.compuphase.com/electronics/debouncing….

Godīgi sakot, man vajadzēja diezgan daudz laika, lai pilnībā saprastu, kā tas tieši darbojas. Tas ietver dažas diezgan sarežģītas manipulācijas ar bitiem, bet es centīšos to padarīt pēc iespējas vieglāku. Tomēr mani paskaidrojumi būs tikai ziņas papildinājums, tāpēc jums vajadzētu vismaz izlasīt "vertikālos skaitītājus", "anotēto ieviešanu" un "latentuma samazināšanu".

Mans skaidrojums

Manis pievienotajai laika diagrammai (izgatavota vietnē WaveDrom) vajadzētu vismaz nedaudz saprast šo bitu matemātiku. Ņemiet vērā, ka attēlā ir 2 skaitītāju biti, bet manam kodam ir 3. Tas nozīmē ilgāku atkāpšanās laiku.

Viens bits par vērtību

Izmantojot vertikālo skaitītāju, ir iespējams vienlaikus paralēli atslēgt vairākas pogas. Visas vērtības ir baitu tipa (uint8_t) un sastāv no 8 bitiem. mēs neuztraucamies par to, kādu vērtību satur kāds no šiem baitiem, bet drīzāk mūs interesē atsevišķi biti. Katrs atslēgšanas taustiņš izmanto tikai vienu bitu no katra baita. Pirmā poga izmanto tikai katra baita pirmo bitu, otrā poga izmanto otro bitu utt.

Visi vienlaicīgi

Izmantojot bitu matemātiku, ir iespējams izpildīt šīs tapas atkāpšanās paralēli. Un, lai gan bitu matemātika ir diezgan sarežģīta, tā ir ļoti efektīva procesoram.

Izmantojot 8 bitu datu tipu, to var izdarīt ar 8 pogām. Izmantojot lielākus datu tipus, vienlaikus var veikt vairāk atkāpšanās.

Atkāpšanās

Atlādēšanas rutīna tiek izpildīta ik pēc 1 milisekundes ar taimera pārtraukumu.

kad poga tiek nospiesta, pogaStāvoklis, kas ir debounced stāvoklis, nekavējoties samazināsies, norādot uz pogas nospiešanu. Lai atklātu atbrīvošanu, pogai jābūt pietiekami augstai pietiekami ilgi, norādot, ka tā nav atlekusi noteiktu laiku. Pārslēgšana tiek izmantota, lai norādītu uz pogas maiņu. Skaitītāju biti tiek izmantoti…. skaitot, cik ilgi nav bijis atlēciens.

Delta norāda atšķirību starp ievadi un atkāpto stāvokli. Tikai tad, ja ir atšķirība, skaitītājs tiks skaitīts. skaitītājs tiks atiestatīts, kad tiks konstatēts atlēciens (delta ir 0).

8. solis: rezultāts

Ja viss gāja labi, jums tagad vajadzētu būt strādājošai tastatūrai, lai spēlētu Osu! uz. Es personīgi neesmu pamanījis nekādu latentumu. Ja jūs, lūdzu, dariet man to zināmu. Arī tad, ja ir kādi jautājumi, jautājiet brīvi jebko.

Iepriekš minētie par V2 nav domāti kā solījums, tāpēc neatlieciet šo projektu uz vēlāku laiku, jo vēlaties gaidīt V2.

Es ceru, ka jums patiks tastatūra!

Osu! nosaukums: Thomazzz3

Traucējummeklēšana

Ja domājat, ka jums ir problēmas ar tastatūru, vispirms atveriet teksta redaktoru un vienu reizi īsu brīdi nospiediet katru taustiņu.

Vai nedarbojas viena vai vairākas atslēgas?

Iespējams, ka lodēšanas laikā jūs iznīcinājāt slēdzi iekšēji. Ja jums ir multimetrs, ieslēdziet nepārtrauktību/pīkstienu, novietojiet to paralēli slēdzim, kamēr Arduino nav pievienots, un nospiediet taustiņu. Tam vajadzētu pīkstēt.

Vai tikko ievadītās rakstzīmes atbilst taustiņiem, kurus konfigurējāt Osu! ?

Mainiet arduino koda rakstzīmes pirmajos 3 #Defines ('' nav nepieciešams!).

Vai arī nomainiet savu Osu! uzstādījumus, lai izmantotu konfigurētos taustiņus.

Vai viena vai vairākas atslēgas tiek atkārtotas vairākas reizes?

Izlādes ķēde, iespējams, nedarbojas jūsu slēdžiem vai nav pareizi pielodēta. Pārbaudiet lodēšanas savienojumus. Ja tas joprojām notiek, izmēģiniet kondensatora vērtību 1uF. Tas būs ļoti grūti PCB lietotājiem.

Ja rodas problēmas ar gaismas diodēm

Vai gaismas diodes mirgo?

Lodēšanas savienojums var būt vaļīgs. Ja izmantojat PCB, pārliecinieties, vai lodēšanas skārda tiešām plūda uz drukas paliktņa.

Vai neviens no gaismas diodēm nedarbojas vai no noteikta skaita gaismas diodes pārstāj darboties?

Pārbaudiet, vai starp pirmās gaismas diodes savienojumiem nav īssavienojumu (sekojiet sliežu ceļiem) un pārbaudiet, vai Arduino izejās ir labi savienota alva un atkal pirmā gaismas diode. Ja apstiprinājums ir pareizs un joprojām ir bojāts, iespējams, būs jāmaina pirmā gaismas diode.

Ja tas tiek novērsts, vajadzības gadījumā atkārtojiet nākamās gaismas diodes.