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带有PS3遥控器的ESP32上的Arduboy TV
廉鼎琮
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描述
目标
我着手做一个简单而省力的 Arduboy 游戏机。设计目标是
- 便宜又简单
- 电视输出
- 不错的控件
- 各种有趣的游戏
我现在对使用 ESP32 和 Arduboy 代码感到很自在，并认为这将是一个有趣的项目，可以推动自己学习一些新事物。
将目标一一确定
便宜又简单
KISS - 保持简单愚蠢。
几乎唯一要购买的大产品就是这个
TTGO T-Display ESP32，这个板实际上比我买它时很多没有显示器的板便宜，但几乎任何 ESP32 板都可以。
我一直在不断地构建控件，这一次我希望我可以利用 ESP32 中的一些额外硬件来实现这一目的。我选择了 PS3 控制器，任何无线通用 PS3 控制器都应该是完美的。
你还需要一些 RCA 插孔，我选择了母头，这样我就可以在电视和我的电脑之间快速轻松地来回运行，还需要一根公对公延长线，以便将背面也插入电视。 .. 最终我确实得到了一个 RCA 到 HDMI 转换器并将它连接到我的第二台显示器，我对设备非常满意，并且在闪烁和测试之间的周转时间更少。
电视输出
电视输出是我真正想了解更多的第一个也是最重要的事情。
我启动并运行了它，看到我从裸 ESP32 发送到电视的一些实际视频信号真的很酷。
未修改的代码存在一些问题，它实际上是为带有 PSRAM 的 ESP32 设计的，它将通常可用的 520kb 增加了另外 8mb！
问题是做颜色会占用大量空间，并且对于库和它的工作方式，它有非常严格的时间要求，所以你实际上使用了一个双缓冲区，这意味着当你绘制一个缓冲区（屏幕）时，您致力于更新另一个缓冲区。在完成对一个缓冲区的渲染时，将其换出，然后显示该缓冲区，然后开始绘制到备用缓冲区。这允许您在游戏处理下一帧时将一个缓冲区连续渲染到电视。
通过从彩色转换为黑白，我绕过了我所面临的大小限制，这使缓冲区从一个字节缩小了 8 倍......所以我们又回到了游戏中：）
生成电视信号的另一个有趣问题是，它需要满足非常严格的时序约束，而 ESP32 有 2 个内核，我通过将其中一个内核专门用于电视信号来解决这个问题。
我本可以走另一条路，得到一个带有 PSRAM 的 ESP32，大多数相机模块都有它们，因为它们经常咀嚼超过 520kb，尽管回到我最初的廉价和简单的目标，即没有额外内存的“裸”ESP32更容易掌握。
不错的控件
我最初的选择是使用蓝牙，它实现了我的一些目标，它很好的控制，硬件内置在 ESP32 中（虽然需要一些软件黑客），而且因为我们正在做电视输出，所以它'当我们玩的时候，会给我们一些范围来打沙发。
我碰巧有一个废弃的 PS3 和 2 个控制器，所以在弄乱了一些原始的蓝牙外围设备之后，我决定看看使用这些。
PS3 控制器几乎是一个令人着迷的案例，从技术上讲，它使用蓝牙，但通过序列号有一个自定义配对过程。
我将我的 PS3 控制器连接到我的 PC 并使用 SixAxisPair 工具将其序列号设置为 01:02:03:04:05:06（我知道非常原始！）
我从这里得到了这个网站，这似乎是合法的....
使用 Wifi 和蓝牙启动 ESP32 项目时要注意的一件事是库非常庞大！你炸掉大约 1Mb 的 ROM 只是为了获得 BT 和 Wifi 堆栈，我相信有更轻的可用，但不是我可以使用 Arduino。
完成此操作后，我的输入和输出开始工作了！
现在我的游戏在哪里！
各种各样的游戏
到目前为止，Arduboy 已经给我带来了一个有趣的世界，它是我放在面包板上的第一个真正的硬件，然后焊接到原型板上并构建了我自己的 ESP32 版本，最后现在制作了一个电视输出版本。我对我在这个生态系统中和周围的乐趣感到非常满意。我什至构建了一款令我引以为豪的游戏 Game Plug ArduRacer https://community.arduboy.com/t/arduracer-a-trackmania-type-time-trial-game/8850 ，它具有平滑滚动、放大功能起跑线和 10 个关卡为特色！
一个早期的控制台原型（错误的芯片，但我保证我有一个非常相似的带有按钮的 Arduino Pro Micro）。
启动和运行它的实际过程非常有趣。
最初我尝试使用 Blinky 先生的图书馆
https://github.com/MrBlinky/Arduboy-homemade-package
这很棒，并且在不同的屏幕上为许多不同类型的 Arduboy 和 Arduino 的不同引脚做了诀窍。经过一堆错误的开始后，我找到了 ESPBoy https://www.espboy.com/的 ESP8266 转换
一旦我抓住了这个，我做的第一件事就是让它在它所构建的硬件上启动并运行，所以我抓住了一个 ESP8266、一个兼容的屏幕和面包板，一直在研究它，直到我启动并运行它（并且然后玩了一会儿游戏）
完成此操作后，接下来的步骤是更换处理器，进行了很多更改，但主要是删除和更改库。我将列出一些亮点
- PROGMEM 不是 ESP32 上的东西，删除引用
- avr/pgmspace.h 已移至 ESP32 上的 pgmspace.h
- EEPROM不是很好，必须工作
- 音调不起作用，不得不重新编写代码，它仍然有点hacky
- 更改控件以使用 PS3 控制器
- 将输出代码大幅更改为线程化并输出到电视
- 因为需要线程，我不得不修改每个游戏的代码！
PROGMEM - 这有点简单，你需要做的就是#define PROGMEM 没有任何意义，等 viola，完成
avr/pgmspace.h - 我有点懒，在 Visual Studio Code 中对整个文件夹进行了完整的搜索和替换，这很快就解决了这个问题
Tones - 我写了一些非常适用于诅咒地下墓穴的 hacky 代码，我喜欢它！不幸的是，其他一些游戏也在为此苦苦挣扎……我应该稍后再研究一下
EEPROM - 我在游戏过程中运行良好，可以存储它，但实际上它需要一个完整的实现，我希望它知道哪个游戏正在运行并将 EEPROM 文件存储在 SPIFFS 分区上，这更像文件系统并允许文件，可能是与游戏名称匹配的格式，并将特定游戏 EEPROM 存储在 SPIFFS 上的文件中，因此它永远不会被覆盖。待定
PS3 控制器连接- PS3 库实际上有一个经常运行的通知检查，我只是将它的值存储在一些全局变量中，然后我可以在 Arduboy2Core::buttonsState 过程中使用它来设置值。
电视输出- Arduboy 有它自己的帧缓冲区，理想情况下我会使用它来避免代码重复和复制，但它的水平条纹格式有点奇怪。缓冲区模仿您一次写入几个水平像素的屏幕的方式，这使得我的电视输出代码很难使用，所以我有一个过程，我把它放入 Arduboy 输出代码中，而不是输出到屏幕，它准备缓冲区并使用锁处理缓冲区的交换。有一个线程一直在运行，只是使用当前设置的输出缓冲区进行 TV 输出，当它们准备好时，它将获取更改。
修改每个游戏的代码- 这实际上非常有趣，因为它意味着源代码兼容我想找到一种修改每个 Arduboy 游戏的方法，我研究了很多解决方案。但让我先设置前提。
我需要为线程添加初始化代码，电视输出代码对于它生成的 NTSC 信号非常敏感，所以我希望它本身有一个完整的核心。默认情况下，Wifi 和蓝牙代码也在默认使用的一个核心上运行。这对电视输出来说是有问题的，所以我希望它在不同的核心上。
第一次尝试- 手动修改游戏这是一件很痛苦的事情，并且不能对所有游戏进行维护或扩展。
第二次尝试- 用我自己的替换主 ino 文件，同时将 ino 重命名为 mytvgame.cpp 或类似的，我能够通过一两个游戏摆脱这个问题，但由于一些原因而出现了一些问题。Ino 文件就像一个全局命名空间，可以按照您喜欢的任何顺序定义函数（就像您在导入的头文件中指定它们一样），但是当我以编程方式生成头文件时，我开始遇到更多错误。这是一个单一的源文件，一旦它们被复制到 CPP 文件中，它实际上就能够从我的 Arduino INO 文件https://fossil-scm.org/home/doc/trunk/src/makeheaders.html制作标题。
第三次尝试- 实际上我需要的只是将 setup() 和 loop() 重命名为其他名称，然后创建自己的启动和循环方法来调用它们！
我最近在 Python 上玩得很开心，并决定在其中编写脚本。首先，浏览所有 GAMES 目录，寻找与文件夹名称匹配的 a.ino 文件（这是我从未理解的 Arduino IDE 限制，但谢谢！）
找到文件后，请进行备份（始终进行备份！）。然后复制到我愿意修改的文件，我运行了一些更改
最后，一旦完成所有磨机更改，它会使用我的新设置和循环创建一个新的 ino 文件，一旦完成，它就会调用重命名的游戏设置和循环方法
我的设置运行游戏设置代码并为游戏逻辑循环设置线程。
我几乎可以在这里做任何我想做的事情，目前它只是尝试进行无线更新，但以后可能会添加一个 flash 菜单，如果我们有 SD 卡，你可以在设备上玩多个游戏
你会看到循环只是一种延迟方法。它不需要做任何 gameLogicLoop 线程负责运行原始循环代码的事情。
其中一个不错的功能是实际上使其可多次运行（有点幂等），因此每次运行它时，它都会修改原始文件而不是已经更改的文件，这对快速迭代有很大帮助。
从这里到哪里
如果您有兴趣四处寻找，可以查看我的所有代码
https://github.com/tonym128/ESP32_Arduboy
这个项目目前都在 tvout 分支下
我已经在 BSides Cape Town 2019 Badge 上运行了它，我在这里详细介绍了徽章项目本身的软件。
ESP32 电子纸显示器
现在有了带有 PS3 控制器的电视输出，我认为这是最简单、最快捷的方式来开始这一点并获得一些乐趣。
我希你在我的旅程中发现了一些有趣的地方，如果你想聊聊这方面的任何事情，请给我留言，我很乐意参与。
在那之前，我会玩一些该死的地下墓穴。
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