Arduboy 互換機 (Arduboy Clone)

Arduboy 互換機を作ってみました。

部品購入

いきなりですが完成品です (3.3V 版 / 5V 版)。

Arduboy 互換機を作るのに必要な部品は以下の通りです。

Pro Micro と OLED に関しては詳細な別記事があるのでそちらにも目を通しておいてください。

• (Arduino) Pro Micro
• [SPI] 0.96 inch OLED ディスプレイ

GAME POKE MIX は元々クレーンゲームのプライズだったようです。探せば 250 円前後で入手できます。品番は HAC5788、JAN コードは 4580278047878 です。クレーンゲームのプライズなので、未開封新品でも中古として売られているかもしれません。POP Station (SY-3040) と同じ物のようですね。

• GAME POKE MIX (Amazon)
• GAME POKE MIX (駿河屋.jp)
• GAME POKE MIX (ヤフオク！)
• GAME POKE MIX (PIRATES SHOP / 楽天)

GAME POKE MIX は筐体として最適で、0.96 inch OLED が丁度収まりますし(要加工)、電池 BOX とスイッチも手に入ります。スピーカー (圧電素子) も付いているので、Arduboy 互換機を作るにはうってつけです。 唯一残念なのは、右側の 4 つあるように見えるボタンは実は 1 個で、どれを押しても同じという点です (これ以外のボタンはすべて独立しています)。

昇圧 DCDC コンバータは乾電池駆動のために必要です。また、5V 版と 3.3V 版、どちらの Pro Micro で Arduboy 互換機を作るかが重要になってきます。5V 版で作るとオリジナルと同じ動作になりますが電池の持ちは悪いです。3.3V 版で作ると電池は持ちますが、ゲーム速度が遅くなります (後述しますがスケッチの転送にもコツが必要です)。特に理由がなければ 5V 版を作るのがいいでしょうね。

• 5V 出力コイル一体型昇圧 DCDC コンバータ (秋月電子)
• 3.3V 出力コイル一体型昇圧 DCDC コンバータ (秋月電子)

スライドスイッチは小さめのものがいいでしょう。

• HiLetgo 20 pcs SS12D00G5 スライド スイッチ トグルスイッチ SPDT 1P2T 2 位置 3 ピン シャフト 5 MM ピッチ 2.5 MM [並行輸入品]
• NKKスイッチズ 2.54mmピッチ端子形スライドスイッチ ON-ON 【SS12SDP2】

３色 LED ですが、私は実装しませんでした。5mm の LED はこの筐体には少々大きいのです (入れられない事はありませんが...)。

• SODIAL® 50個 5mm ラウンドヘッド共通カソード RGB LED ライト発光のダイオード - R が 330Ω、G と B が 470Ω位でいいようです。
• RGB フルカラー LED 5mm 4本足 OSTA5131A カソードコモン (秋月電子)

部品代は全部で 2,000円弱といった所でしょうか？

今、作るなら...？

今作るなら、Pro Micro ではなく Adafruit Itsy Bitsy 32u4 を使う事をオススメします。

• Itsy Bitsy 32u4 (Adafruit)
• Adafruit Itsy Bitsy 32u4 - 5V / 16MHz(スイッチサイエンス)
• Adafruit Itsy Bitsy 32u4 - 3.3V / 8MHz(スイッチサイエンス)

こちらは Pro Micro と違い、D11～D13 及び A4 / A5 も使えるため、(後述しますが) ライブラリの改変が必要ありません。基板サイズも Pro Micro よりわずかに 3mm 長いだけです。

Pro Micro のクローンと比べるとちょっと高めなので...お財布と要相談ですね。

各部詳細

ボタンのアサインなど外観の詳細です。

配線は以下のようになっています。

左上の部品は昇圧 DCDC コンバータです。ボタンは GAME POKE MIX の基板から配線を引き出しています。

ピンアサインは以下のようになっています。

• ３色 LED はオミットされています。
• TX LED のピンアサインが違いますが、どうせ見えません (^^;A
• Pro Micro は D11～D13 が使えないため、OLED の CS が 12->2 へ変更されています。
• オリジナルのスピーカーは D5 (-) と D13 (+) に接続され、電位差で鳴っているようですが、Pro Micro は D11～D13 が使えないため、D5 (+) と GND に接続しています。
• C ボタンが実装されています。
• RESET ボタンが実装されています。
• 左上の S/P ボタンには結線していません。
• 配線はすべて AWG30 のジュンフロン線で行いました。手持ちのワイヤーストリッパー HOZAN P-967 でギリギリ剥けますが、本当は HOZAN P-963 でやるべきなのでしょうね。
• 電池ボックスにハンダ付けする場合には、金具を外してハンダ付けしてから戻すようにしないとケースが焦げて臭いです。

ケースに余裕があれば (GAME POKE MIX 筐体を使わないのなら) Da Vinci 32U や Arduino Micro を使うといいでしょう...ライブラリの修正が必要なくなりますので。

３色 LED を実装したいのなら、以下の配線も行ってください。

Arduboy の 3 色 LED は PWM を要求しますので、ピンアサインを変える場合には注意してください。また、適切な抵抗を付けるのをお忘れなく。

See Also:

• Arduboy Schematic (community.arduboy.com)

セットアップ

使い方は Arduboy ともちろん同じなので、事前にArduboy ライブラリを導入しておく必要があります。

ライブラリの修正 (Arduboy Library 1.1)

Arduboy Library 1.1 の場合には core.h を書き換える必要があります。ライブラリマネージャで追加した場合、ライブラリは "%HOMEPATH%\Documents\Arduino\libraries" 以下に格納されていると思います ([ファイル | 環境設定] の "スケッチブックの保存先" を確認してください)。

#ifdef ARDUBOY_10

#define CS 2
#define DC 4
#define RST 6

#define RED_LED 10
#define GREEN_LED 3
#define BLUE_LED 9
#define TX_LED 24
#define RX_LED 17

  ...

#define PIN_SPEAKER_1 5
#define PIN_SPEAKER_2 5

ライブラリの修正 (Arduboy Library 2)

Arduboy Library 2 なら Arduboy2Core.h を書き換える必要があります。ライブラリマネージャで追加した場合、ライブラリは "%HOMEPATH%\Documents\Arduino\libraries" 以下に格納されていると思います ([ファイル | 環境設定] の "スケッチブックの保存先" を確認してください)。

// ----- Arduboy pins -----
#ifdef ARDUBOY_10

#define PIN_CS 2        // Display CS Arduino pin number
#define CS_PORT PORTD   // Display CS port
#define CS_BIT PORTD6   // Display CS physical bit number

#define PIN_DC 4        // Display D/C Arduino pin number
#define DC_PORT PORTD   // Display D/C port
#define DC_BIT PORTD4   // Display D/C physical bit number

#define PIN_RST 6       // Display reset Arduino pin number
#define RST_PORT PORTD  // Display reset port
#define RST_BIT PORTD7  // Display reset physical bit number

  ...

#define RED_LED 10   /**< The pin number for the red color in the RGB LED. */
#define GREEN_LED 3 /**< The pin number for the greem color in the RGB LED. */
#define BLUE_LED 9   /**< The pin number for the blue color in the RGB LED. */

ライブラリの修正 (TEAM a.r.g. のゲーム)

TEAM a.r.g. のゲームの場合には、Arglib.h を書き換える必要があります。

#ifdef AB_DEVKIT
#define CS 6
#define DC 4
#define RST 12
#else
#define CS 2
#define DC 4
#define RST 6
#endif

修正は主に OLED のピンアサイン変更によるものです。

スケッチの転送

スケッチ転送の際にはスイッチを OFF にするか、電池を抜いて USB ケーブルを接続します。Pro Micro のボードを追加していなければボードマネージャから追加しておきます。スケッチの転送で、ちょっとしたコツがいる場合があります。

• ボードは SparkFun Pro Micro を選択する
  この互換機では Pro Micro を使っているので、基本的にボードは SparkFun Pro Micro にします。プロセッサで 5V / 3.3V を選択できる事に注意してください。
• 3.3V 版ではメモリ不足になる
  3.3V 版の Pro Micro (または 3.3V の ATMega32U4 搭載 Arduino 互換機) を使った場合、メモリ不足でスケッチが転送できない事があります。メモリ不足の場合にはボードを "Arduino Leonardo" 等に変更するか、プロセッサを "ATMega32U4 (5V, 16MHz)" に変更してみてください。
  
  但し、これをやってしまうと次回のスケッチ転送がちょっと面倒になります。
• リセットスイッチを活用する
  Pro Micro の記事でも書きましたが、ダブルクリックによるリセットが必要になる事があります。リセットスイッチさえ付けていれば慌てる必要はありません。

See Also:

• Arduino Leonardo へのガイド (スイッチサイエンス)
• うまく認識しないことがある (Strawberry Linux)
• Troubleshooting and FAQ (Sparkfun)
• [トラブル]スケッチ転送開始直後にシリアルポートが消える (Arduboy)

セットアップ (その２)

Arduboy の本物と互換機の両方を持っているとライブラリの管理が面倒になります。条件コンパイルできるように環境を構築しましょう。

クローンボードの追加

IDE にクローンボードを追加します。

1. Pro Micro のボードを追加していなければボードマネージャから追加しておきます。
2. Arduboy のボードを追加していればボードマネージャから削除しておきます。
3. Pro Micro の boards.txt を開きます。デフォルトでは %LOCALAPPDATA%\Arduino15\packages\SparkFun 以下にあるハズです。
4. Arduboy 用の定義を追加します。
   

   ############################################################## ######################### Arduboy ############################ ############################################################## arduboy.name=Arduboy arduboy.upload.tool=arduino:avrdude arduboy.upload.protocol=avr109 arduboy.upload.maximum_size=28672 arduboy.upload.maximum_data_size=2560 arduboy.upload.speed=57600 arduboy.upload.disable_flushing=true arduboy.upload.use_1200bps_touch=true arduboy.upload.wait_for_upload_port=true arduboy.bootloader.tool=arduino:avrdude arduboy.bootloader.low_fuses=0xff arduboy.bootloader.high_fuses=0xd8 arduboy.bootloader.extended_fuses=0xcb arduboy.bootloader.unlock_bits=0x3F arduboy.bootloader.lock_bits=0x2F arduboy.build.mcu=atmega32u4 arduboy.build.f_cpu=16000000L arduboy.build.vid=0x2341 arduboy.build.pid=0x8036 arduboy.build.usb_product="Arduboy" arduboy.build.board=AVR_ARDUBOY arduboy.build.core=arduino:arduino arduboy.build.variant=arduino:leonardo arduboy.build.extra_flags=-DARDUBOY_10 {build.usb_flags} ############################################################## ###################### Arduboy Clone ######################### ############################################################## arduboy_clone.name=Arduboy Clone arduboy_clone.upload.tool=avrdude arduboy_clone.upload.protocol=avr109 arduboy_clone.upload.maximum_size=28672 arduboy_clone.upload.maximum_data_size=2560 arduboy_clone.upload.speed=57600 arduboy_clone.upload.disable_flushing=true arduboy_clone.upload.use_1200bps_touch=true arduboy_clone.upload.wait_for_upload_port=true arduboy_clone.bootloader.tool=avrdude arduboy_clone.bootloader.unlock_bits=0x3F arduboy_clone.bootloader.lock_bits=0x2F arduboy_clone.bootloader.low_fuses=0xFF arduboy_clone.bootloader.high_fuses=0xD8 arduboy_clone.build.board=AVR_PROMICRO arduboy_clone.build.core=arduino:arduino arduboy_clone.build.variant=promicro arduboy_clone.build.mcu=atmega32u4 arduboy_clone.build.usb_product="Arduboy Clone" arduboy_clone.build.vid=0x1b4f arduboy_clone.build.extra_flags=-DARDUBOY_CLONE {build.usb_flags} ############### Arduboy Clone 5V / 16MHz ##################### arduboy_clone.menu.cpu.16MHzatmega32U4=ATmega32U4 (5V, 16 MHz) arduboy_clone.menu.cpu.16MHzatmega32U4.build.pid.0=0x9205 arduboy_clone.menu.cpu.16MHzatmega32U4.build.pid.1=0x9206 arduboy_clone.menu.cpu.16MHzatmega32U4.build.pid=0x9206 arduboy_clone.menu.cpu.16MHzatmega32U4.build.f_cpu=16000000L arduboy_clone.menu.cpu.16MHzatmega32U4.build.extra_flags=-DARDUBOY_CLONE {build.usb_flags} arduboy_clone.menu.cpu.16MHzatmega32U4.bootloader.extended_fuses=0xCB arduboy_clone.menu.cpu.16MHzatmega32U4.bootloader.file=caterina/Caterina-promicro16.hex ############### Arduboy Clone 3.3V / 8MHz #################### arduboy_clone.menu.cpu.8MHzatmega32U4=ATmega32U4 (3.3V, 8 MHz) arduboy_clone.menu.cpu.8MHzatmega32U4.build.pid.0=0x9203 arduboy_clone.menu.cpu.8MHzatmega32U4.build.pid.1=0x9204 arduboy_clone.menu.cpu.8MHzatmega32U4.build.pid=0x9204 arduboy_clone.menu.cpu.8MHzatmega32U4.build.f_cpu=8000000L arduboy_clone.menu.cpu.8MHzatmega32U4.build.extra_flags=-DARDUBOY_CLONE -DARDUBOY_SET_CPU_8MHZ {build.usb_flags} arduboy_clone.menu.cpu.8MHzatmega32U4.bootloader.extended_fuses=0xFE arduboy_clone.menu.cpu.8MHzatmega32U4.bootloader.file=caterina/Caterina-promicro8.hex ############################################################## ##################### Arduboy Dev Kit ######################## ############################################################## arduboy_devkit.name=Arduboy DevKit arduboy_devkit.upload.tool=arduino:avrdude arduboy_devkit.upload.protocol=avr109 arduboy_devkit.upload.maximum_size=28672 arduboy_devkit.upload.maximum_data_size=2560 arduboy_devkit.upload.speed=57600 arduboy_devkit.upload.disable_flushing=true arduboy_devkit.upload.use_1200bps_touch=true arduboy_devkit.upload.wait_for_upload_port=true arduboy_devkit.bootloader.tool=arduino:avrdude arduboy_devkit.bootloader.low_fuses=0xff arduboy_devkit.bootloader.high_fuses=0xd8 arduboy_devkit.bootloader.extended_fuses=0xcb arduboy_devkit.bootloader.unlock_bits=0x3F arduboy_devkit.bootloader.lock_bits=0x2F arduboy_devkit.build.mcu=atmega32u4 arduboy_devkit.build.f_cpu=16000000L arduboy_devkit.build.vid=0x2341 arduboy_devkit.build.pid=0x8036 arduboy_devkit.build.usb_product="Arduboy DevKit" arduboy_devkit.build.board=AVR_ARDUBOY_DEVKIT arduboy_devkit.build.core=arduino:arduino arduboy_devkit.build.variant=arduino:leonardo arduboy_devkit.build.extra_flags=-DAB_DEVKIT {build.usb_flags}

5. Arduino IDE を再起動すると Arduino / Arduboy Clone / Arduboy DevKit というボードが出てきます。
   

ライブラリの修正 (Arduboy Library 1.1)

core.h に 赤字の部分を追記します。ライブラリマネージャで追加した場合、ライブラリは "%HOMEPATH%\Documents\Arduino\libraries" 以下に格納されていると思います ([ファイル | 環境設定] の "スケッチブックの保存先" を確認してください)。

#define PIN_SPEAKER_1_BITMASK _BV(5)
#define PIN_SPEAKER_2_BITMASK _BV(4)

#endif


#if defined(ARDUBOY_CLONE)

#define CS 2
#define GREEN_LED 3
#define TX_LED 24
#define PIN_SPEAKER_2 5

#endif


// OLED hardware (SSD1306)

#define OLED_PIXELS_INVERTED 0xA7 // All pixels inverted
#define OLED_PIXELS_NORMAL 0xA6 // All pixels normal

ライブラリの修正 (Arduboy Library 2)

Arduboy2Core.h に 赤字の部分を追記します。ライブラリマネージャで追加した場合、ライブラリは "%HOMEPATH%\Documents\Arduino\libraries" 以下に格納されていると思います ([ファイル | 環境設定] の "スケッチブックの保存先" を確認してください)。

#define RAND_SEED_IN_PORTF
#define RAND_SEED_IN_BIT PORTF1
// Value for ADMUX to read the random seed pin: 2.56V reference, ADC1
#define RAND_SEED_IN_ADMUX (_BV(REFS0) | _BV(REFS1) | _BV(MUX0))

#endif

// ----- Arduboy Clone pins -----
#ifdef defined(ARDUBOY_CLONE)

#define PIN_CS 2        // Display CS Arduino pin number
#define GREEN_LED 3  /**< The pin number for the greem color in the RGB LED. */

#endif
// -----------------------


// --------------------

// OLED hardware (SSD1306)

#define OLED_PIXELS_INVERTED 0xA7 // All pixels inverted
#define OLED_PIXELS_NORMAL 0xA6 // All pixels normal

ライブラリの修正 (TEAM a.r.g. のゲーム)

TEAM a.r.g. のゲームの場合には、Arglib.h に赤字の部分を追記します。

#ifdef AB_DEVKIT
#define CS 6
#define DC 4
#define RST 12
#else
#define CS 12
#define DC 4
#define RST 6
#endif

#ifdef defined(ARDUBOY_CLONE)

#define CS 2

#endif

// compare Vcc to 1.1 bandgap
#define ADC_VOLTAGE _BV(REFS0) | _BV(MUX4) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1)

これで条件コンパイルできるようになりました。

Arduboy Clone を選んだ時はプロセッサで 5V / 3.3V を選ぶ事もできます。

ギャラリー

GAME POKE MIX の広告です。360個 (または 180個) 単位で仕入れる必要があるようですね (w

• ポケット液晶ゲーム GAME POKE MIX (180個入) (Yahoo!ショッピング)
• ポケット液晶ゲーム GAME POKE MIX (180 / 360個入) (中部商事株式会社)

オリジナルの状態の GAME POKE MIX です。LCD ゲーム機です。

分解した状態です。

LCD 固定枠を少し削ると OLED をはめ込めます。GAME POKE MIX のプラスチックは硬い (= 割れやすい) ので注意。ネジ穴もすぐに割れてしまい、バカ穴になってしまいます。OLED のピンヘッダは最終的には取り払っています。OLED の固定はホットボンドで行っています。

元々のゲームチップは不要なので、金切狭でカットし、ここへ Pro Micro を入れます。

ボタンはパターンを追って信号線を引き出しておきます。赤はパターンカット (要テスター確認)、水色は GND です (すべて結線)。左上の灰色のボタンだけは変な所から信号線を引き出す必要があります。パターンカットはＰカッターでやると簡単です。紙やすりで削ってそこへジュンフロン線をハンダするのですが、フラックスがあるとハンダの乗りがいいです。

最終的な内部の構造はこんな感じになります。黄色のカプトンテープのトコは電源用スライドスイッチ取り付け用です。カプトンテープは OLED や Pro Micro の絶縁にも使っています。

スライドスイッチを取り付けた様子です。これにて完成！

実際に動作している様子はこちら。プレイしているのは TEAM a.r.g. の Sirène。

See Also:

• ジュンフロン線 AWG30 (Amazon)
• ホーザン ワイヤーストリッパー 極細線用 P-963
• ホーザン(HOZAN) フラックス 鉛フリーハンダ対応 便利なハケ付きキャップ付 容量30mL H-722 (Amazon)
• SK11 (エスケー11) 金切鋏 倍力型 SMS-250B (Amazon)
• オルファ (OLFA) P カッター S 型 204B (Amazon)
• ポリイミドテープ (カプトンテープ) 10mm 幅 (Amazon)
• ポリイミドテープ (カプトンテープ) 15mm 幅 (Amazon)
• ポリイミドテープ (カプトンテープ) 20mm 幅 (Amazon)

5V 版作成時の Togetter まとめ

• Arduboy 互換機の作り方 (Togetter)

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