Сам себе игровая консоль: превращаем планшет с нерабочим тачскрином в игровой девайс из 8 кнопок и микроконтроллера
К сожалению, в наше время многие старые, но весьма неплохие по характеристикам гаджеты отправляются напрямую в помойку, и их владельцы не подозревают, что им можно найти применение. Сервер, мультимедийная-станция, да даже просто как TV-приставка — люди в упор не замечают сфер, где старенький планшет мог бы быть полезен. Но как быть, если посвящаешь жизнь портативным гаджетам, кодингу и копанию в железе? Правильно: сделать довольно мощную игровую консоль из старого планшета самому! Сегодня вам расскажу, как я сделал свою портативную приставку из планшета с нерабочим тачскрином, Raspberry Pi Pico и 8 кнопок! За рабочим результатом прячется несколько дней работы: поиск UART на плате, разработка контроллера геймпада на базе RPi Pico, написание приложения-сервиса, которое слушает события и отправляет их в подсистему ввода Linux в обход Android. Интересно? Тогда жду вас под катом!
❯ Мотивация
Прошло уже практически 10 лет с того момента, как у меня появилась моя первая портативная консоль. Несмотря на то, что я был заядлым ПК-игроком, я уже успел посмотреть на PS3 и PSP, но денег на их покупку у меня особо не было, да и к тому времени уже был в наличии Android-планшет. Но к моему 13-летию в 2014 году, когда я ходил и выбирал себе будущий девайс на день рождения, отец и мама решили подарить мне мою первую портативную консоль. Изначально, я уговаривал её купить мне целых два девайса, но бюджет был ограничен 4.000 рублей, а я хотел взять смартфон Fly IQ239 и консоль JXD S601 одновременно:
Однако, увидев здоровую 7-дюймовую консоль в магазине TREC (думаю, жители южной части РФ помнят такой), мама уговорила меня взять именно её, мотивируя это «ну и чего ты будешь тыкаться в этот мелкий экран? Возьми большую». После покупки гаджета, я был доволен: играл какие-то игрушки с ретро-платформ, устанавливал игры на Android, сидел в ВК через Kate Mobile. Что еще нужно было школяру? Однако, планшет прожил у меня недолго: с очередного лага я психанул и ударил по нему кулачком, унеся на тот свет и дисплей и тачскрин. Так консолька и пролежала в подвале около 8 лет. Впрочем, мне продолжали импонировать подобные устройства и в прошлом году я купил и написал про несколько подобных девайсов.
Несколько месяцев назад, мой читатель Кирилл Севостьянов с Хабра прислал мне HTC HD2 в качестве донора и планшет Prestigio PMP7170B3G, который был рабочим, но… у него отказал тачскрин. Я всё думал, чего бы с ним сделать и решил реализовать игровую консольку своими руками из подручных средств. Идея крутилась в голове довольно давно, но реализовал я её только сейчас.
❯ Что нам нужно сделать?
Итак, что должно быть у портативной консоли? Чипсет, дисплей, звук, ОС — это всё нам уже предоставляет планшет. Нам остаётся лишь сделать свой геймпад. Давайте подумаем, что нам будет нужно для того, чтобы его сделать и передавать от него события на планшет:
Контроллер для геймпада: тут нам подойдет практически любой микроконтроллер, который работает от 3.3в. Выбор большой: Arduino Pro Mini 3.3v, ESP32, RPi Pico. Я остановился на последнем: недавно я взял себе две штучки «пощупать» их — и они мне очень понравились!
Физический интерфейс: с планшетом нужно как-то общаться. У нас есть три варианта: USB (не факт, что поддержка преобразователей включена в ядре), UART и SPI/I2C на пятачках тачскрина (потребуют написания драйвера т. к. в android-устройствах нет прямого доступа к SPI/I2C из userland'а). Я остановился на UART: его легко найти на большинстве китайских планшетов, а если не получилось — то на помощь может прийти схема платы.
Программная реализация: как это будет работать? Я решил реализовать геймпад в виде сервиса на Android, который слушает состояния кнопок с UART и «инжектит» события напрямую в драйвер ввода. Таким образом, поддержка нашего геймпада появляется даже в самой системе — можно управлять менюшкой или приложениями как с клавиатуры!
С планом определились, пора начать с программной части: сначала нам обязательно понадобится ROOT-доступ. Его получение на разных девайсах отличается — на prestigio уже был порт CWM и я просто поставил SuperSU. Без ROOT доступа мы не сможем использовать UART!
Теперь нам нужно найти пятачки UART на плате. Разведен он не везде, но в случае устройств на MediaTek — почти всегда, ещё и пятачки подписаны. На моём планшете он нашёлся сразу: был между двух металлических экранов и соответствовал 4-ому каналу UART. Получить к нему доступ можно в /dev/ttyMT3. Я использую ESP32 в качестве UART преобразователя: подпаиваемся к RX/TX, запускаем putty и заходим в adb shell. Определяем бодрейт (скорость) нашего UART порта — на MediaTek он обычно равен 921600, на других чипсетах — 115200. Пытаемся что-то вывести и хоба — мы уже можем «поболтать» с планшетом!
❯ Приложение-сервис
Итак, у нас уже есть доступ к UART и мы можем общаться с планшетом из внешнего мира. Но получить события с кнопок пол дела, нужно их ещё и послать в систему. Для этого есть целых три способа:
InputManager.injectInputEvent — именно этим методом пользуется команда input, которую вы можете использовать через adb. Но увы, он работает только при наличие разрешения INJECT_EVENTS, который доступен только системным приложениям — находятся они в /system/app и подписаны тем же сертификатом, что и остальная прошивка.
Модуль uinput дает возможность создать виртуальное устройство ввода и посылать события из userland'а — т. е. из прикладного приложения. У моего планшета было устройство /dev/uinput, но lsmod показывал, что сам модуль не загружен. Так что отметаем — он есть не везде.
Прямой инжект событий в character устройство — весьма грязный хак, который позволяет инжектить события, не притворяясь системным приложением, но имеет некоторые ограничения. Именно его я и выбрал и о ограничениях ниже.
Сначала нам нужно узнать, какие кнопки поддерживают загруженные устройства ввода в системе. Для этого используем команду getevent -li. Там есть разные устройства ввода, в том числе и тачскрин (если вам нужно симулировать нажатия на экран), мне же подошёл драйвер физических кнопок mtk-kpd. Он занимается обработкой кнопок громкости, включения и т. п. Тут важно обратить внимание на то, что если попытаться послать кнопку, которое устройство не реализует (например пробел), то ничего не произойдет:
Инжект событий я писал на C, т. к. это требовало прямой записи input_event, а в Java прокинул его через Jni. Концепция простая: открываем устройство /dev/input/event2 и посылаем в него события ввода и синхронизации (это обязательно!), которые затем Android читает и обрабатывает:
#include <linux/uinput.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <android/log.h>
#include <jni.h>
int uinput;
extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_monobogdan_inputservicebridge_InputNative_init(JNIEnv *env, jclass clazz) {
uinput = open("/dev/input/event2", O_WRONLY);
__android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG , "Test", uinput >= 0 ? "Open event OK" : "Failed to open event"); }
void emit(int fd, int type, int code, int val) {
struct input_event ie; ie.type = type;
ie.code = code; ie.value = val;
ie.time.tv_sec = 0;
ie.time.tv_usec = 0;
write(fd, &ie, sizeof(ie)); }
extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_monobogdan_inputservicebridge_InputNative_sendKeyEvent(JNIEnv *env, jclass clazz, jint key_code, jboolean pressed) {
__android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG , "Test", "Send");
emit(uinput, EV_KEY, key_code, (bool)pressed ? 1 : 0);
emit(uinput, EV_SYN, SYN_REPORT, 0);
}
Основной обработкой занимается сервис, который я реализовал в отдельном потоке: он слушает события с UART и посылает соответствующие изменения состояния через sendKeyEvent. На вход приходят простые сообщения вида:
U L где U/D — нажато, не нажато, а L — однобайтовый идентификатор кнопки. В случае L — это влево, R — вправо и т. п. Вся доступная раскладка хранится в словаре. Причём само чтение из UART реализовано костылем с чтением «чужого» stdout, т. к. android-приложения не умеют сами по себе работать с root правами. В теории, это могло дать неприятный оверхед, но на практике никакого серьезного инпут лага это не создает. Не забываем сделать устройство event записываемым — ставим ему права 777:
package com.monobogdan.inputservicebridge;
public class InputListener extends Service {
private static final int tty = 3;
private InputManager iManager;
private Map<Character, Integer> keyMap;
private Method injectMethod;
private Process runAsRoot(String cmd)
{
try {
return Runtime.getRuntime().exec(new String[] { "su", "-c", cmd });
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
return null;
}
}
public void onCreate() {
super.onCreate();
// According to linux key map (input-event-codes.h)
keyMap = new HashMap<>();
keyMap.put('U', 103);
keyMap.put('D', 108);
keyMap.put('L', 105);
keyMap.put('R', 106);
keyMap.put('E', 115);
keyMap.put('B', 158);
keyMap.put('A', 232);
keyMap.put('C', 212);
InputNative.init();
try {
runAsRoot("chmod 777 /dev/input/event2").waitFor();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {
public void run() {
Process proc = runAsRoot("cat /dev/ttyMT" + tty);
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(proc.getInputStream()));
while(true)
{
try {
String line = reader.readLine();
if(line != null && line.length() > 0) {
Log.i("Hi", "run: " + line);
boolean pressing = line.charAt(0) == 'D';
int keyCode = keyMap.get(line.charAt(2));
Log.i("TAG", "run: " + keyCode);
InputNative.sendKeyEvent(keyCode, pressing);
}
}
catch(IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
/*try {
Thread.sleep(1000 / 30);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}*/
}
}
});
}
public IBinder onBind(Intent intent) {
return null;
}
}
Таким образом, если мы отправляем с ПК «D L» — система считает, что мы зажали стрелку влево, а U L — считает что мы отпустили. Но если mtk-kpd поддерживает стрелки и еще некоторые действия без каких либо проблем, то enter в список обрабатываемых кнопок не входит: придется мудрить! И тут нам приходит на помощь механизм трансляции кодов кнопок в действия: они хранятся в специальных файлах .kl в /system/usr/keylayout/. Я назначил DPAD_CENTER на… кнопку регулировки громкости звука! Ну, а почему бы и нет. :) Таким образом можно переназначить уже имеющиеся кнопки громкости на, например, start/select.
❯ Геймпад
После того, как сервис был готов и отлажен, нужно было реализовать хардварную часть проекта — сам геймпад. В качестве контроллера я, как уже говорил, выбрал Raspberry Pi Pico на базе МК RP2040 — бодреньком контроллере с двумя ARM Cortex-M0 ядрами. Стоит копейки, а в отличии от ESP'шек, его SDK не такое перегруженное и выглядит более приближенным к bare-metal.
На данный момент, я решил развести все кнопки на бредборде — макетной плате без пайки, т. к. макеток для пайки у меня под рукой не было. Сделал примитивный геймпад:
Развел на соответствующие GPIO:
И написал примитивную прошивку, которая отслеживает состояние кнопок. В прошивке точно так же есть словарь, задающий ассоциацию между физическими пинами и «виртуальными» кнопками. При нажатии или отжатии кнопки, программа изменяет стейт и отсылает новое состояние планшету.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "pico/stdlib.h"
#include "pico/time.h"
#include "hardware/uart.h"
struct keyMap
{
int gpio;
char key;
bool pressed;
int lastTick;
};
keyMap keys[] = {
{
15,
'L',
false,
0
},
{
14,
'U',
false,
0
},
{
13,
'D',
false,
0
},
{
12,
'R',
false,
0
},
{
11,
'E',
false,
0
},
{
10,
'B',
false,
0
},
{
20,
'A',
false,
0
},
{
21,
'C',
false,
0
}
};
#define KEY_NUM 8
int main() {
stdio_init_all();
uart_init(uart0, 921600);
gpio_set_function(PICO_DEFAULT_UART_TX_PIN, GPIO_FUNC_UART);
gpio_set_function(PICO_DEFAULT_UART_RX_PIN, GPIO_FUNC_UART);
sleep_ms(1000); // Allow serial monitor to settle
for(int i = 0; i < KEY_NUM; i++)
{
gpio_init(keys[i].gpio);
gpio_set_dir(keys[i].gpio, false);
gpio_pull_up(keys[i].gpio);
}
while(true)
{
int now = time_us_32();
for(int i = 0; i < KEY_NUM; i++)
{
char buf[5];
buf[1] = ' ';
buf[3] = '\n';
buf[4] = 0;
if(!gpio_get(keys[i].gpio) && !keys[i].pressed && now - keys[i].lastTick > 15500)
{
buf[0] = 'D';
buf[2] = keys[i].key;
puts(buf);
keys[i].lastTick = now;
keys[i].pressed = true;
continue;
}
if(gpio_get(keys[i].gpio) && keys[i].pressed && now - keys[i].lastTick > 15500)
{
buf[0] = 'U';
buf[2] = keys[i].key;
puts(buf);
keys[i].pressed = false;
keys[i].lastTick = now;
}
}
}
}
Собираем всё вместе и тестируем. Хоба, всё работает, мы можем перемещаться по менюшке используя наш геймпад!
А почему бы не попробовать поиграть в какую-нибудь игру? Ну мы же консоль вроде делаем: берём эмулятор NES, биндим кнопки в настройках и наслаждаемся игрой в Марио!
❯ Заключение
Реализация этого проекта заняла у меня не так уж и много времени: всего около 3-х дней работы по вечерам. Вероятно кто-то спросит: «а чего ты просто Bluetooth геймпад не купил?». Так это не прикольно ведь. Гораздо приятнее играть в девайс, к которому ты приложил руку сам. Более того, не у всех старых планшетов есть BT. Обошёлся на данной стадии проект недорого: планшет мне подарили бесплатно (точно также у вас дома может лежать подобный), RPi Pico — 350 рублей, кнопки по 10 рублей/штучка.
В целом, я сам по себе обожаю копаться в различных железках и их софтварной части (вспомнить хотя-бы статью про перекомпиляциюu-boot из вендорских исходников для нонейм консоли), а созидать что-то свое вообще вызывает какие-то нереальные всплески эндорфина — оно и понятно! :)
Однако несмотря на то, что мы уже имеем рабочий «прототип», проект далёк от завершения: я намерен довести его до конца и окончательно перевоплотить старый планшет в автономную игровую консоль (и рассказать об этом во второй части статьи). Для этого мне понадобится распечатать корпус и кнопки на 3D-принтере. К сожалению, у меня в городе ни у кого особо нет 3D-принтеров, поэтому начну копить на Ender 3, а от вас, читателей, с удовольствием почитаю мнение в комментариях и советы касательно выбора принтера!
Статья подготовлена при поддержке TimeWeb Cloud. Подписывайтесь на меня и @Timeweb.Cloud, чтобы не пропускать еженедельные статьи про моддинг различных гаджетов!
SkittishBirds
Последнее время,
![SkittishBirds Игры, Программирование, C++, Гифка](https://cs12.pikabu.ru/post_img/2022/02/20/9/1645370346174293675.jpg)
Друзья, как лучше сделать данное чудо на плюсах.
- формируем массив координат
- заполняем массив деревьями
- заполняем случайным образом птицами
- вертим массив вокруг собаки (?)
Моя первая игра (часть 2)
Привет, Пикабу! Я продолжаю делиться со всеми желающими тем, что делаю в свободное от работы время, а именно создаю свою аркадную космическую леталку с астероидами, вражескими кораблями и собираемыми улучшениями. Главная задача продержаться как можно дольше, заработав ранг в конце. В новой версии добавлено много визуальных эффектов, проработана физика астероидов и самое главное - добавлен босс. Пишу на С++, используя библиотеку SFML. Увы, мне не с кем этим поделиться, поэтому оставлю ссылку для скачивания игры, если вдруг кто-то захочет протестировать. Работает это дело под Windows, но есть версия и под Linux. Также прикрепляю видео с игрой для ЛЛ.
Моя первая игра
Привет, Пикабу. Уже больше года я изучаю прогерское ремесло, а именно язык С++. Пару недель назад открыл для себя игровую библиотеку SFML. Набросал простенькую леталку с астероидами, вражескими кораблями и собираемыми улучшениями. Главная задача продержаться как можно дольше, заработав ранг в конце. Для ЛЛ прикрепляю скрин процесса игры и видео на ютуб. К сожалению, мне не с кем поделиться своим творением, поэтому буду безмерно рад, если хоть кто-то затестит это дело. Сылка для скачивания внизу поста. Работает на ПК под Windows. Всем добра :)
Сылка для скачки игры с GoogleDisk:
https://drive.google.com/file/d/1_9rn0IVNRUUdETLgZ4rsUQ8vZ4j...
Готовы к Евро-2024? А ну-ка, проверим!
Для всех поклонников футбола Hisense подготовил крутой конкурс в соцсетях. Попытайте удачу, чтобы получить классный мерч и технику от глобального партнера чемпионата.
А если не любите полагаться на случай и сразу отправляетесь за техникой Hisense, не прячьте далеко чек. Загрузите на сайт и получите подписку на Wink на 3 месяца в подарок.
Реклама ООО «Горенье БТ», ИНН: 7704722037
Выбор игрового движка и языка программирования для разработки своих игр
Java. Современные и неплохой язык, который живет и процветает. Раньше,на нем писались ява игрушки для твоих любимых Siemens и Sony-Ericsson (у меня, кстати, был k750i). Идеально подходит для мобильных игр, а так же очень неплохо подходит для игр на ПК. Для примера, используется в игре - Minecraft. Могу посоветовать jMonkey Engine и LibGDX, как движки для создания игр на яве, будь это 2D игры на смартфоны или 3D игры в браузере.
Objective-C. Любишь яблока? Дело в том, что язык был создан и используется в основном для продукции Apple. Так что, если хочешь писать любые игры и приложения исключительно для яблока - тогда давай малыш, дерзай. Но хотя смысла нет, потому Apple создали новый язык под название Swift, который должен стать заменой этому языку, да и вообще стать типо крытым и новым языком программирования. Пока он в развитии и неизвестно, что с него выйдет.
JavaScript. Не путай с Java. Серьезно, а то за такое программисты тебе мышку в зад засунут. Это их бесит так же само, как когда им говорят "ты ж программист". JavaScript используется в основном для постройки веб приложений и динамичных сайтов, но в связке с другими инструментами например как Node Js + html5, можно создать неплохую браузерную онлайн игру, аля Agario. Так же используется в движке Unity, на котором можно создать любую 2D или 3D игру для любой платформы, будто телефоны или даже телевизоры
Pascal. *Похоронный марш*
C#. Современный и мощный язык компании Майкрософт, широко используется в мире, поддерживается многими игровыми движками. Официально работает только с Windows, но игровые движки и дополнения могут Легко снять этот головняк, как рассол утреннее похмелье. Можно создать практически любую игру, любого жанра и для любой платформы (наверное даже для калькулятора). Используется в основном для того же движка Unity, который является быстрорастущим и популярным игровым движком в мире.
C++. Кароче, на нем можно сделать все что хочешь и для чего угодно. Абсолютно. Поддерживает многими игровыми движками. Не заморачивайся с ограничениями, хотя может жестко трахнуть твой мозг. На нем кстати Windows написан. Но хрен его знает, он может через пару лет отойти на задний план и быть вытеснен теми же C# и Java, ибо язык довольно таки старый. Но если ты хочешь написать очень красивую игру, к тому же 3D, как BT, Готика или GTA, то под C++ используются такие гиганты движки как CryEngine, Unrial Engine и FrostByte.
PHP. Толковый игры ты на нем не сделаешь, даже приятный 2D платформер. Уж прости. Он Используется для построения веб сайтов и общения клиента с сервером, но в основном в связке с JavaScript и HTML.
Python. Не так популярный как тот же C#, Java или JavaScript, и не так много русской литературы для игр, но он может многое. Простой, шустрый, красивый и современный. На нем очень быстро писать код, можно сделать тот же сайт или программу, что есть его особенностью, но не особо предназначен для игр. Для пайтона (или питона, кто как говорит), могу посоветовать Cocos2d. Кроссплатформенные 2D игры он все же сумеет создать.
Ruby. Нуууу... В принципе, можно написать игру. Хоть веб игру, телефона или ПК. Он правда не так сильно развит в этом, и ты не особо много уроков найдешь об этом, как, например, о том же C# или Java, но этот язык вроде как набирает свои обороты.
Как видишь, у каждого языка или игрового движка есть свои цели. Ей Богу, если ты ща задашь тупой вопрос типа: "а создаст ли например ваш Unity для меня красивую РПГ?"
Фак, просто загугли примеры игр любого интересующего движка и сравни со своими интересами.
От себя могу посоветовать Java, потому что, он как будто рожден для этого игр. Или, так же, могу посоветовать C#, ибо очень популярный язык и много игровых движков его поддерживает. Но это лишь мое мнение.
С тобой по-прежнему был - Флатинго (Flatingo). Если тебе так же интересна разработка игр, то можешь иногда посещать мой YouTube канал. Не забывай говорить будь здоров, после того как чихнул. Удачи, игродел.