geki_pico/README_CN.md

Geki Pico - 音击风格的迷你控制器

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特性:

• 它很小，但尽量还原街机控制器的感觉。
• 相当丝滑的摇杆，阻尼可以调节。
• 带有声音反馈悬空虚拟侧面按钮。
• IO4 模拟。
• 内置 AIME 卡读卡器。
• 命令行配置。
• 所有源文件开放。

感谢许多尊敬的爱好者和公司将他们的工具或材料免费或开源（KiCad，OnShape，InkScape，Raspberry 相关工具, 嘉立创，等）。

特别感谢社区项目和开发者的帮助。

• Robin Grosset (https://github.com/rgrosset/pico-pwm-audio)
• GEEKiDoS (https://github.com/GEEKiDoS/ongeeki-firmware)
• Pololu (https://github.com/pololu/vl53l0x-arduino, https://github.com/pololu/vl53l1x-arduino)
• RP_Silicon_KiCad: https://github.com/HeadBoffin/RP_Silicon_KiCad
• Type-C: https://github.com/ai03-2725/Type-C.pretty

其他项目

你也可以查看我其他的酷炫项目。

• Popn Pico: https://github.com/whowechina/popn_pico
• IIDX Pico: https://github.com/whowechina/iidx_pico
• IIDX Teeny: https://github.com/whowechina/iidx_teeny
• Chu Pico: https://github.com/whowechina/chu_pico
• Mai Pico: https://github.com/whowechina/mai_pico
• Diva Pico: https://github.com/whowechina/diva_pico
• AIC Pico: https://github.com/whowechina/aic_pico
• Groove Pico: https://github.com/whowechina/groove_pico
• Geki Pico: https://github.com/whowechina/geki_pico

这个 Geki Pico 项目：

• 大量依赖 3D 打印，所以你需要一个 3D 打印机。
• 需要具备焊接细小元器件的能力。

声明

我在个人时间内制作了这个项目，没有任何经济利益或赞助。我将继续改进这个项目。我已尽我所能确保所有内容的准确性和功能性，但总有可能出现错误。如果你因使用这个开源项目而造成时间或金钱的损失，我不能负责。感谢你的理解。

关于许可证

它是 CC-NC 授权。所以你只能给自己和你的朋友 DIY，不能利用这个项目赚钱。

如何制作

PCB 和相关器件

• 前往 JLCPCB 下单，使用最新的 Production\PCB\geki_main_xxx.zip 文件，选择常规 FR-4 板材，黑色或者白色均可，厚度为 1.6mm。
  

• 1x 树莓派 Pico 或者引脚 1:1 全兼容的克隆版本。
  https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-pico

• 1x USB Type-C 插座 (918-418K2023S40001 或 KH-TYPE-C-16P)

• 35x WS2812B-4020 侧向发光 RGB LED (D2-D36)。焊接的时候注意朝向，D2 ~ D44 和 D34 ~ D36 是朝侧面发光，其他的则都是朝上发光。
  https://www.lcsc.com/product-detail/Light-Emitting-Diodes-LED_Worldsemi-WS2812B-4020_C965557.html

• 2x WS2812B-3528 RGB LED (D1, D37).

• 2x 8002A 迷你音频功放板 (AMP1, AMP2), 如果买不到现成的模块，你也可以对照电路图使用全分立元件 (R4, R5, R8, R9, C9 ~ 12)。
  
  https://www.nz-electronics.co.nz/products/4pcs-one-sell-3v-5v-supply-voltage-3w-8002-audio-player-power-amplifier-module-board-pcb-mono
  https://www.ebay.com.au/itm/225481264605

• 2x VL53L0x ToF 距离传感器, 最好也把光学盖片买上。
  https://kuriosity.sg/products/time-of-flight-tof-distance-sensor-vl53l0x-200cm-with-optical-cover
  https://www.smart-prototyping.com/VL53L0X-ToF-Distance-Sensor

• 2x 小扬声器，不要大于 20mm*20mm*5mm, 8ohm 或者相近的阻抗, (SPK1, SPK2), 买不到的话也可以从旧的电子玩具里拆。
  可以在搜索引擎里试试搜索 “贴片 扬声器 1540”。

• 1x SS49E 线性霍尔传感器 (U5).
  https://mou.sr/4gDuQKu
  https://www.digikey.com/short/fmm54dzq

• 1x 迷你的 3V 到 5V DCDC 转换器，升压或者升降压的都可以 (U6)。注意输出一定要 5V，输入电压范围要能够覆盖 3.3V。如果你买到的模块引脚不对，你需要手工飞线。
  https://www.dfrobot.com/product-1766.html

• 8x 0603 0.1uF (0.1~1uF 都可以) 电容 (C1 to C8), 可选，但是建议都焊上。

• 2x 0603 5.1kohm 电阻 (R1, R2) ，给 USB 口用的.

• 1x 0603 10ohm 电阻, (1-20ohm 都可以的) (R3).

• 1x 0603 10kohm 电阻 (R6).

• 1x 0603 20kohm 电阻 (R7).

• 8x 凯华巧克力 v1 或者 v2 矮键轴（其中 2 个必须是 v1）。记得选线性轴，比如 "Red Pro" 或者最新的洛斐定制的幽灵轴。
  

• 1x PN532 NFC 模块 (红色大方块那个，便宜的克隆版本也很好用)。可选，如果你希望内置读卡器，那就要用到。
  https://www.elechouse.com/product/pn532-nfc-rfid-module-v4/

• 如果你使用 8002A 的成品模块板子，那么 R4, R5, R8, R9, C9 ~ 12, U3, U4 都空着不焊。

• U2 空着就好，它用于稳定 ADC 参考电压，心理作用为主。

• 全部焊接完以后是这个样子，注意这是 v1 版本的 PCB，后续版本有一些优化。
  
  

• 小心这两个小焊接孔，一般容易忘记焊接它们，或者在焊接过程中留下气泡。为了避免这种情况，从孔的一侧开始慢慢焊接，使用很少的焊丝和较多的焊剂。
  

3D Printing

• 打印参数
  • PLA, PETG 都可以.
  • 层高：0.2 毫米
  • 支撑：始终需要

摇杆部分

• 摇杆底座: Production\3DPrint\geki_pico_lever_base.stl, 白色.
• 摇杆转轴: Production\3DPrint\geki_pico_lever_shaft.stl, 白色.
• 2x 轴承固定器: Production\3DPrint\geki_pico_lever_fixer.stl, 白色.
• 摇杆手柄: Production\3DPrint\geki_pico_lever_handle.stl, 红色.

外壳部分

你需要在 Z 轴上旋转 135 度来适应热床。

• 外壳底部: Production\3DPrint\geki_pico_bottom.stl, 我用了樱花粉，你选什么颜色？
• 外壳支撑: Production\3DPrint\geki_pico_support.stl, 半透明，如果你没有 ToF 的光学盖片，或者你对盖片的性能不满意，那用这个文件代替： geki_pico_support_no_cover.stl。
• 外壳上部: Production\3DPrint\geki_pico_top.*, 白色。如果你有多色打印的设备和技巧，那用 3mf 后缀那个，按钮框和 Logo 是黑色的。

按钮帽

• 6x 主按钮帽: Production\3DPrint\geki_pico_button_main_choc_*.stl, 白色，要上下颠倒打印，记得根据巧克力矮轴的 v1 或者 v2 版本选择正确的文件。
• 2x 辅助按钮帽: Production\3DPrint\geki_pico_button_aux.stl, 半透明，也是上下颠倒打印。

摇杆

• 需要的零件

  • PTFE 或者 UHMW 胶带, >=10mm 宽度, >=0.3mm (0.5mm 最好) 厚度, 单面自粘。
    https://www.3m.com/3M/en_US/p/d/b40072069/
  • 2x 6700zz 轴承 (10mm 内径, 15mm 外径, 4mm 厚度).
    https://www.amazon.com/Bearing-10x15x4-6700ZZ-MOCHU-Bearings/dp/B081Z6419H
  • 1x 双头螺栓，M4 螺纹，80mm 总长度。
    https://www.amazon.com/METALLIXITY-Double-Screws-Stainless-Threaded/dp/B0B7BX3CYH
  • 1x 5mm*2mm 或者 5mm*3mm 圆形小磁铁，必须是径向充磁的，也就是磁铁两极是在圆弧面上。
    https://wargameportal.com/products/special-diametrically-magnetized-50pcs-5mm-x-2mm-3-16-x-1-16-disc-magnets?variant=49014932209942
  • 6x M2*5mm 螺丝 用于阻尼调整。
  • 4x M2*16mm 螺丝 用于固定轴承。
  • 可选: 键轴润滑剂。

• 组装过程

  1. 打印相关的零件
     
  2. 把 PTFE/UHMW 胶带贴在摇杆和轴的滑动表面上，然后大致修剪成相应的形状。如果你有键盘轴润滑剂，可以在滑动表面涂一丁点。然后把 M2*5mm 螺丝半拧入轴承固定器，注意不要拧紧。
     
  3. 把 2 个轴承固定器固定在底座上，然后用 M2*16mm 螺丝固定轴承。
     
  4. 用 502 等快干胶把磁铁粘到旋转轴的底部。注意磁铁的极性朝向要尽量水平。你可以先把几个磁铁连在一起，然后画一条线穿过所有的磁铁，这样你就知道极性方向了。
     
  5. 把摇杆的手柄安装到螺栓上，先放到一边，后面等外壳都装好后再拧到轴上。

组装

• 其他需要的零件

  • 4x M3*8mm 螺丝 用来把摇杆总成装到底部。
  • 8x M3*20mm 螺丝 用来固定外壳。
  • 3M VHB 或者类似的神奇双面胶用来固定 ToF 传感器和扬声器。
  • 一些细软的电线，用来连接 ToF 传感器和扬声器。

• 步骤

  1. 用 M3*8mm 螺丝把摇杆总成固定到底部。
  2. 把 ToF 传感器焊接到主 PCB 上，每个需要 4 根线。
  3. 用 VHB 胶带把 ToF 传感器固定到底部的两侧座位上。
  4. 把扬声器焊接到主 PCB 上，每个需要 2 根线。
  5. 用 VHB 胶带把扬声器固定到底部的地板上。
  6. 把 PCB 安装到底部上，不需要螺丝。
  7. 把 PCB 上的霍尔传感器 (SS49E) 弯曲到摇杆磁铁的上方。记得留一点间隙让轴能自由移动。
     
  8. 如果你还没有焊接 PN532 模块，8002A 模块到主 PCB 上，现在就该焊上了。
  9. 把主按钮帽和辅助按钮帽安装到键轴上。
  10. 现在看起来是这样的。请注意图片中是 PCB v1 版本，后续版本有一些优化。
      
  11. 现在是调整摇杆阻力的最佳时机。慢慢小心地转动 M2 螺丝来调整滑动表面的张力，记得要均匀地调整所有相关螺丝。
  12. 把支撑部分放到底部上，然后把上部放到支撑部分上。
  13. 外壳对齐后，用 M3*20mm 螺丝把它们固定在一起。注意要小心地调整 ToF 传感器的位置，让 IR 盖片（或者微小的传感器）能够完全进入支撑部分上的窗口。
  14. 最后把带手柄的摇杆拧到轴上。
      

固件

• UF2 文件在 Production\Firmware 文件夹下。
• 全新烧录的话，按住 Pico Pi 的 BOOTSEL 按钮，然后连接 USB 到 PC，会出现一个名为 "RPI-RP2" 的磁盘，将 UF2 固件二进制文件拖入即可。Geki Pico 的底部有一个小孔，它正对着 BOOTSEL 按钮。
• 如果已经烧录了 Geki Pico 固件，后续你可以在命令行使用 "update" 命令进行更新，或者按住至少 4 个按钮后连接 USB 进入更新模式。
• 要访问命令行，你可以使用 Web 串口终端工具来连接到 Geki Pico 提供的 USB 串口。（提醒："?" 命令可以查看帮助）
  https://googlechromelabs.github.io/serial-terminal/

使用

• 烧录固件后，需要使用 "lever calibrate" 命令来校准摇杆。
• 如果你觉得摇杆方向不对，可以使用 "lever invert <on|off>" 命令来调整。
• 声音反馈的音量可以用 "volume <0~255>" 命令来调整。
• ToF 传感器有不同的触发区域，图中紫色区域用来触发侧面按钮，橙色的区域用作 SHIFT。
  
• 为了模拟 IO4 的 TEST/SERVICE/COIN 这些按钮和功能，你可以把手放到 SHIFT 区域，当你看到控制器两侧指示灯闪烁的时候，两个辅助按钮就变为了 TEST 和 SERVICE，摇动摇杆则是“投币”。
• AIME 在第二个串口端口，你可以设置工作模式或者开关虚拟 AIC 功能。

CAD Source File

我使用的是 OnShape 的免费订阅。它很强大，但是它不能将原始设计存档到本地，所以我只能在这里分享链接。STL/DXF/DWG 文件是从这个在线文档导出的。
https://cad.onshape.com/documents/eb38f3add988969c42b50060/w/86bcbeae8562f01c1a81c53e/e/feecb6f371a076c968584d3c