基于树莓派RP2040的游戏机开发板设计

内容介绍

概述

本文使用树莓派RP2040，设计了一个游戏机开发板，计划实现经典游戏机功能。

系统主要由电源、单片机最小系统、开关量输入、LED显示、PWM输出、SPI屏幕接口、MP3播放器接口等部分组成。

目前已经完成打板，并初步调试完成了按键输入及LED显示功能。其它功能需要后续逐步完善。

搜集素材

搜集素材主要参考了以下资料

树莓派官网，PICO开发板的设计文档

【核心板】RP2040最小系统

https://oshwhub.com/course-examples/he-xin-ban-rp2040-zui-xiao-xi-tong

该资料比较全面，对硬件设计及软件调试有很大帮助。

电子森林网站基于树莓派PICO的一些项目创意

https://www.eetree.cn/doc/detail/2293

下面是microPython开发的几个例程

https://blog.csdn.net/qq_50955050/article/details/121085780

https://bytesnbits.co.uk/raspberry-pi-pico-spi-lcd-display/

https://www.instructables.com/Mandelbrot-Set-on-Pi-Pico-ILI9341/

硬件设计

硬件设计方案如下图所示

FsULeSV24AloSxeFy2pZBhE7OtRG

电路原理图主要参考了树莓派PICO，另外增加了一些外围电路和接口。

电源电路

FtbfHjl6WkSiv5l5tRiOD0UZmAiB

按键输入

Fomd63na6v5J5F9IGgmuN7vsQ9JE

手柄输入

Fkt2xO-W-GLewdfGwCJ-nfUeCs3u

LED及PWM输出

FtSor5NuoHT5G3PSARotDSLJkU4C

SPI屏幕

Fuoa7OdNgGMpRRnTWS99zsS6Fhcy

MP3播放模块接口

FhLfSvsgh9dqGWoZRjd8MSOOD0Hy

单片机最小系统

FilBdvqsVmiqBH_QiTLTmbGTo_6P

PCB效果图

Fo05Bp4F06w8L6B1bmy_s7Fl-Sqw

下面是焊接效果

FhpBZ3fFv7JSlXcOj00BBThEBRfI

软件设计

软件设计，目前使用microPython进行开发。首先需要下载并刷入固件。

按住bootsel按钮，将板子通过USB连接电脑，就能发现电脑多出了一个USB设备，此时已经进入bootloader模式，松开按钮，将下载的uf2文件拖入U盘即可。

然后板子会自动重启，如果发现设备管理器增加了一个串口，说明固件更新成功。

然后使用Thonny软件即可进行开发。下面是测试例程。控制两个指示灯交替闪烁

from machine import Pin 
import time #导入时间包
led1=Pin(21,Pin.OUT) #定义引脚编号21(LED灯1)，引脚模式为输出#
led2=Pin(22,Pin.OUT) #定义引脚编号21(LED灯2)，引脚模式为输出#
while True:
    led1.value(1)
    led2.value(0)
    time.sleep(1)
    led1.value(0)
    led2.value(1)
    time.sleep(1)

下面是按键控制指示灯的程序

from machine import Pin 
import time #导入时间包
key1=Pin(11, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
key2=Pin(12, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
key3=Pin(13, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
key4=Pin(14, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

key5=Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
key6=Pin(16, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
key7=Pin(17, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
key8=Pin(18, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

led1=Pin(21,Pin.OUT) 
led2=Pin(22,Pin.OUT) 
while True:
 if (key1.value()  & key2.value()  & key3.value()  & key4.value() )== 0:
    led1.value(1)
 else:
    led1.value(0)
    
 if key5.value() == 0 or key6.value() == 0 or key7.value() == 0 or key8.value() == 0:
    led2.value(1)
 else:
    led2.value(0)

效果演示

使用指示灯测试程序时，绿色和红色指示灯会交替闪烁。

使用按键测试程序时，按下左侧4个按键，绿色灯亮，按下按下右侧4个按键，红色灯亮。

Fpv7REHcglV2h3XhZN8VuuG-tgNB