CASduino MEGA instrucciones paso a paso

Estas son las instrucciones de montaje paso a paso para el proyecto CASduino MEGA, para otros detalles del proyecto consulte aquí.

Hay un hilo de foro para discutir problemas encontrados y mejorar estas instrucciones en: msx.org-casduino

ÍNDICE

PASO 1: Adquisición de los componentes necesarios.

PASO 2: Primeras soldaduras.

PASO 3: Configuración de arduino.

PASO 4: Continuamos con el montaje de la placa.

PASO 5: Montaje de la LCD y ajustes.

PASO 6: Puesta en funcionamiento y ajustes finales.

CASduino MEGA es un reproductor de imágenes de cinta para ordenadores de 8bits, que acepta diferentes tipos de formato de archivo (y de diferentes plataformas) gracias a firmwares como el que vamos a utilizar en estas instrucciones. Si utilizas un MSX el firmware acepta 2 tipos, ficheros con extensión “.CAS” y con extensión “.TSX”.

Este hardware ha sido probado con el firmware MegaDuino 1.3 y mostraremos como se puede instalar.

El diseño de este PCB parte originalmente del proyecto TSXDuino MEGA, aunque está rediseñado para facilitar su construcción a los menos iniciados, al componerse de componentes Through-Hole y módulos que nos evitan soldar componentes SMD.

A pesar de esto, y de manera totalmente opcional, hemos añadido unos componentes sencillos SMD para que podáis practicar este tipo de soldadura y así introduciros en esa habilidad.

Para ello se ha duplicado la circuitería de las resistencias y los leds en Through-Hole y SMD. Se pueden soldar indistintamente unos componentes u otros, incluso ambos, la idea es proporcionaros la técnica necesaria para futuros montajes.

A diferencia del TSXDuino MEGA, este proyecto acepta 4 tipos de pantalla diferentes, incluyendo las OLED de 0.96″ y 1.3″ originales del proyecto TSXduino, y además pantallas LCD de 16×2 y 20×4.

También hay que destacar que la alimentación del dispositivo puede ser por 2 vías, mediante el conector Micro USB incorporado en el propio Arduino lo que permite utilizar un cargador de móvil común, o mediante un alimentador de 7v a 12v estándar con conector redondo de 2,1mm que tenga el polo positivo en el centro.

A continuación os dejo un enlace donde están todos los archivos necesarios para fabricar y configurar el proyecto: https://github.com/capsule5000/CASduino-MEGA

Aunque en el enlace anterior hay una versión del software que funciona, también podéis acceder al siguiente github para descargar una versión actualizada, el proyecto ha cambiado de nombre y ahora se llama “MegaDuino Firmware 1.3” (de @merlinkv). https://github.com/merlinkv/MegaDuino_Firmware_1.3

PASO1. Adquisición de los componentes necesarios.

1- Arduino MEGA 2560 PRO Embed. Esta placa de microcontrolador es el cerebro al cargo de las funciones del CASduino MEGA y permite que carguemos el software elegido para su funcionamiento.

La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es mega2560.jpg

2- Microswitch 5.8×5.8mm (2 unidades). Uno se encargará de activar un pequeño speaker, para poder escuchar la imagen de cinta y el otro de activar el amplificador interno.

La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es microswitch-mute.jpg

3- Socket AUDIO OUT PJ-307. Un conector tipo jack 3,5mm encargado de transmitir la salida del audio del CASduino MEGA al MSX. Conecta con un cable idéntico al que usaban los antiguos reproductores de cinta.

La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es socket-audio-out.jpg

4- Socket REM PJ-204. Su función es idéntica a la de los antiguos reproductores, permite o detiene la reproducción de audio según ordene el MSX. Conector de jack 2,5mm.

La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es socket-rem.jpg

5- Módulo PAM 8406. Módulo amplificador de audio estéreo tamaño mini, es el encargado de regular y amplificar el volumen de AUDIO OUT y del altavoz interno (SPEACKER).

La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es modulepam.jpg

6- Módulo uSD mini. Este módulo permite conectar el arduino a la tarjeta uSD que contiene los archivos CAS y TSX. Se recomienda utilizar tarjetas SD de clases anteriores a la clase 10 y formateadas en FAT32.

7- Tira de pines. Necesitaremos una tira de pines rectos para seleccionar la configuración de la alimentación de la pantalla OLED/LCD que queramos instalar y otra tira en ángulo de 90 grados (únicamente si queremos utilizar pantallas LCD).

8- Pulsadores 12x12mm (6 unidades). Serán los encargados de controlar y configurar las opciones de menú del CASduino MEGA

9- Jumpers. Necesitaremos 2 jumpers para seleccionar la posición de VCC y GND en las pantallas OLED/LCD

10- Socket DC PCB 5,5×2,1mm. Mediante este zócalo podemos alimentar al CASduino MEGA con un transformador DC de entre 7v y 12v como máximo.

11- Resistencias Through-Hole y/o SMD 0805. Como antes hemos mencionado el CASduino MEGA posee dos circuitos para el control visual del dispositivo y se pueden instalar a elección del usuario. Este proyecto permite instalar ambos a la vez. Los valores de resistencia en cualquier caso son 3 de 7.5KOhms y 1 de 62 Ohms. También se pueden utilizar valores aproximados que no se alejen mucho. Una resistencia mayor disminuirá la luminosidad y una menor la aumentará.

12- Diodos LED Through-Hole o SMD 0805. A elección del usuario puede instalar los leds de 3 o 5mm Through-Hole, o los leds 0805 SMD o ambos. En este proyecto suelo utilizar los siguientes colores: Azul para indicar que el CASduino MEGA está en funcionamiento, amarillo se enciende cuando se accede al disco SD, rojo indica que está encendido el speaker interno y verde que está el encendido del amplificador, aunque cada uno puede elegir los colores a su gusto.

13- Speaker. Permite escuchar el AUDIO del fichero que se está cargando. Ni ajustar su volumen ni desconectarlo pulsando MUTE afecta a la salida AUDIO OUT, que está conectada al MSX.

14- Zócalo 3,5mm AUDIO REC PJ-313D ( Opcional ). El Casduino MEGA integra un zócalo experimental para la función grabación, que todavía esta pendiente de desarrollo. Por el momento no es funcional, pero está pensado para que se pueda añadir esta función sin tener que cambiar el circuito impreso.

15- Pantallas OLED/LCD. Casduino MEGA es un dispositivo que permite al usuario la elección de la pantalla que más se ajuste a sus necesidades. Entre las opciones disponibles están como se ha comentado anteriormente la OLED de 0.96″, la de 1.3″, la LCD de 16×2 dígitos y la LCD de 20×4. La diferencia básica entre estos dos tipos es que mientras las OLED permiten gráficos y son pequeñas, las LCD permiten sólo fuentes pero son mucho más grandes.

Aquí tenéis la lista completa

PASO 2. Primeras soldaduras.

Para realizar el montaje de esta placa seguiremos una serie de pautas, que en los siguientes tutoriales utilizaremos siempre que sea posible. Estas consisten en verificar el montaje en ciertos puntos del ensamblado (TEST) y confirmar que lo que hay instalado funciona correctamente. Con esto conseguiremos en caso de fallo sepamos por donde empezar a buscar el problema.

Para ello procederemos a soldar los componentes siguientes de menor a mayor medida, para facilitarlos la sujeción de los mismo al girar la placa.

Empezaremos primero por las resistencias y los diodos que además están juntos. Podemos soldar sólo los de tipo Through-Hole, sólo los SMD o ambos. En este último caso, empezaríamos por los de tipo SMD, luego las resistencias Through-Hole, y por último soldaremos los LEDS Through-Hole

Los LED smd suelen tener una franja en un extremo para indicar su polaridad aunque cuesta un poco de ver.

Para saber cual es la polaridad del led lo mejor es utilizar el polímetro en la posición de continuidad tal como muestro en la imagen siguiente. Cuando el polo rojo del polímetro está en el polo positivo del led y el negro en el negativo, este se enciende.

Una vez averiguada la polaridad podemos soldar los led en su lugar. El topo derecho de la placa es el positivo.

La técnica con el soldador se basa en poner flux en los topos, calentar uno de los topos con el soldador, con un poco de estaño en la punta, y entonces acercar el componente con unas pinzas. Aquí una foto con los cuatro LED soldados.

Una vez los LED y las resistencias están soldadas podemos verificar de nuevo que se encienden colocando el polímetro en las siguientes posiciones:

Podemos hacer la misma prueba una vez instalados los LED y resistencias grandes.

El segundo paso es colocar los pines al MEGA2560. Normalmente cada kit de MEGA2560 adjunta unos pines para su instalación, pero si no fuera así se pueden utilizar varias tiras de pin tal y como se observa en la imagen. Presentamos las tiras en el MEGA2560.

Colocaremos los pines al MEGA2560 sin soldarlos y seguidamente lo insertamos en la placa base del CASduino MEGA. Debemos insertar todo en su sitio antes de soldar para asegurarnos que una vez soldado podrá ser insertado en la placa principal, de lo contrario alguno de los pines del MEGA2560 podrían no coincidir con los pads de la placa base del CASduino, pero OJO que sólo vamos a soldar los pines en el extremo del MEGA2560 y no en la placa de Casduino, no todavía.

Una vez todos los pines estén colocados entre el MEGA2560 y la placa base procederemos a soldarlos sólo en el MEGA2560, sólo hasta que acabemos ciertas pruebas.

Los pines del ICSP es preferible no soldarlos.

PASO 3. Configuración de arduino.

Teniendo en cuenta que configurar el arduino tiene mucha miga y dado que esta explicación puede servir para más veces, he decidido ubicar esta en una página independiente.

Pongo aquí el enlace y algunos detalles que distinguen la configuración en este proyecto y con respecto de otros.

Este diseño es para el CasDuino Mega por lo que el modelo de placa arduino es la “Arduino Mega 2560” (o mas concretamente “Arduino Mega 2560 Pro Embed”), el procesador de este arduino es “ATMega2560” y el tipo de programador integrado es el chip “CH340G”.

Con estos detalles en mente accedamos a las siguientes instrucciones para instalar el firmware del circuito Arduino:

https://msxmakers.design.blog/articulos/arduino-ejemplo-de-programacion/

Si seguimos las instrucciones en su interior quedará probado el funcionamiento del arduino, el módulo I2C y la pantalla escogida.

PASO 4 Continuamos con el montaje de la placa.

Ahora ya podemos soldar todos los pines del arduino insertados en la placa principal del Casduino Mega, también vamos a soldar las tiras de pin V1 y V2, que configuran el VCC y GND, y los pines para conectar las pantallas OLED o los pines de LCD sólo los que sean necesarios. OJO!, los pines de la pantalla OLED puede que ya vengan soldados en su pantalla y los pines donde se conecta la pantalla LCD deben ser en forma de L para evitar que topen otros componentes del montaje. Las pantallas LCD llevan alojado en su parte trasera el módulo I2C y si soldáramos estos pines rectos tocarían con dicho módulo.

Configuraremos los pines VCC y GND de las pantallas mediante 2 jumpers. Esta configuración se debe principalmente a las pantalla OLED, ya que sus pines son fijos y hay pantallas que el VCC y el GND están invertidos. En las pantalla LCD al utilizar cableado ya no es tan importante, aunque la configuración que elijamos mediante los jumpers también afectará al conector de estos..

En este ejemplo configuramos V1 a GND y V2 a VCC. Si se quiere invertir el orden en los pines de las patallas cambiamos los pines a la posicion contraria.

Llegados a este punto y antes de seguir, podríamos hacer una prueba de verificación (TEST). Primero conectamos los jumper de configuración de VCC y GND, luego conectamos la pantalla LCD/OLED comprobando la conexión correcta de los pines SCL y SDA. Conectamos el MEGA2560 a la alimentación por el puerto MicroUSB vemos como se inicia el software. El resultado de este TEST es que se comprueba que la pantalla enciende e indica un mensaje de error porque no detecta la tarjeta SD, y se encienden las luces del power en color azul y destella intermitentemente la luz amarilla de la SD.

Si habéis seguido las instrucciones en el paso 3 esta prueba es una repetición de una muy parecida. Tened presente que los módulos I2C traen incorporado un potenciómetro, que su función es el contraste de las fuentes. Si ese potenciómetro está mal ajustado y se encuentra en sus extremos no se verán las letras.

OJO! aun no soldéis el módulo I2C al LCD, haced estos TEST presionando los pines como se mostró en el paso 3.

Ahora soldaremos el módulo SD, si los pines están soldados por encima de esta placa habrá que des-soldarlos, al final podríamos dejar la placa soldando los pines por arriba y por abajo con el plástico de los pines como separador, pero decidí que aún mejor si soldamos las 2 placas totalmente superpuestas, sin plástico de por medio..

Tras soldar el módulo volveremos hacer otro TEST de verificación para comprobar que el lector de tarjetas SD está funcionando correctamente. Para ello insertamos una SD formateada en FAT32, comprobamos de nuevo que la pantalla tiene los pines GND,VCC,SDA y SDL correctamente instalados y conectamos la alimentación Micro USB al MEGA2560. En este punto la pantalla ya no mostrará error sino que mostrará el menú principal de MegaDuino, y el led amarillo dejará de parpadear. Si todo es correcto podremos continuar.

El siguiente paso será soldar los pulsadores 12×12 y los interruptores mute y amplificador. Recalcar que en la versión 0.1 de la PCB, los agujeros para los pulsadores son un poco justos y cuesta un poco hacerlos entrar. En este paso volvemos hacer otro TEST de verificación y en este caso comprobaremos que nos podemos mover perfectamente por el menú de MegaDuino mediante los pulsadores y que al pulsar los interruptores se encienden los LEDS rojo y verde respectivamente.

Proseguiremos acabando de instalar los componentes restantes de la placa. Si tu versión de placa es la 0.1, deberás hacer una pequeña doblez a una de las patas del SPEAKER ya que la huella tiene una distancia entre taladros inferior a la debida. A la hora de ubicarlo, hay que tener presente el positivo y el negativo. Todos los SPEAKERS suelen tener marcado en la parte superior del componente un signo “+” que corresponde con el signo “+” de la huella de la placa.

Además instalaremos en modulo amplificador PAM 8406.En este componente tendremos que desoldar sus pines, ya que todos estos módulos vienen de serie con estos soldados por la parte superior. La instalación de los pines deberá ser la opuesta a como viene de fábrica, por tanto, colocaremos los pines igual entre la placa del módulo y la placa principal del CasDuino. Una vez ubicado, soldaremos ambas placas procurando no quemar los botones tal como se observa en la imagen. Por último soldaremos los zócalos de AUDIO OUT, REM y el zócalo de alimentación 7v-12v.

También podemos soldar el conector REC por la parte trasera aunque de momento este conector solo sirva para evitar que dicho conector ande suelto.

Llegados a este punto, el ensamblado de componentes estará finalizado y CASduino MEGA tendría que funcionar adecuadamente. Para asegurarnos hacemos un nuevo TEST de verificación, copiando un archivo CAS o TSX a la SD, y al reproducirlo verificamos que se escucha por el SPEAKER, y con unos auriculares conectados en el AUDIO OUT también se escucha (Tened cuidado con los oídos que la salida AUDIO OUT suele sonar bastante fuerte).

PASO 5. Montaje de la LCD y ajustes.

A partir de aquí hay varios montajes, primero teniendo en cuenta la pantalla.

Para las pantallas OLED basta con soldarlas directamente a los pines rectos de la PCB, donde hay una serigrafía que especifica (indicando OLED 0.96/1.3). Como esa opción es la más fácil, nos centraremos en la instalación con pantallas LCD ya que requieren de más pasos para su instalación.

Las pantallas LCD, tanto las de 16×2, como las de 20×4 ,necesitan un módulo de interconexión llamado I2C, para comunicar la PCB y la pantalla a través un cable de 4 hilos.

Si utilizamos una pantalla de 20×4 hay dos montajes definidos, el montaje tradicional o el nuevo que encaja con la caja de metacrilato de reciente creación. Veamos este último en primer caso.

Estos módulos llevan los pines soldados de serie, y tendremos que retirar los pines del LED y los que corresponden a VCC,GND,SLC,SDA, debido a que ocupan espacio y pueden tocar con los componentes de la placa CASduino MEGA. Además tambien tendremos que retirar todos los pines de la fila superior ya que hay que montar una tira de pines curvada a 90º.

El potenciómetro ajusta el contraste de las fuentes.

1- Retiraremos los pines descritos anteriormente y soldaremos un pequeño trozo de cable para unir el jumper de la izquierda. Este pin activa la iluminación en la pantalla.

2- Modificaremos la doblez que sujeta el marco de la LCD hacia arriba tal y como se observa en la imagen. Esto evitará que choque con el conector de alimentación de la placa base.

3- Ahora montaremos los tornillos de la placa base del Casduino. Para tomar la distancia idónea montaremos dos arandelas de protección, una a cada lado de la PCB.

4- Cortaremos un extremo de la tira de cables Dunlop midiendo lo que sobra al colocarlo sobre la placa, tal como muestra la imagen siguiente. Los usaremos para conectar los pines GND, Vcc, SDA y SCL.

5- Soldaremos el extremo cortado por detrás al módulo I2C y la LCD tal y como se observa en la siguiente foto. Apuntad en un papel que color corresponde a VCC,GND,SCL y SDA ya que una vez soldado costará más identificar cual es cual). Si hay que cruzar algún cable mejor hacerlo aquí.

6- Ahora soldaremos la tira de pines inclinados a 90º en la parte posterior del módulo I2C.

7- Por fin, soldaremos el módulo I2C a la pantalla LCD con la posición que se observa en la imagen inferior. Antes de soldar el módulo lo inclinaremos en lo posible contra la pantalla LCD, dándole una pequeña inclinación más allá de los 90º con respecto de la placa LCD. Forzaremos la posición para que no bloquee el acceso al conector micro-USB.

8- Terminaremos de colocar los separadores por encima del display 20×04.

9- Comenzarémos a montar la caja de metacrilato, el primer paso es atornillar unos señaradores de refuerzo en la placa inferior. Donde la placa base no tiene agujero alguno. Después añadiremos el lateral izquierdo.

A- Una vez ambos colocados añadiremos la placa base del Casduino y lo atornillaremos apretando moderadamente.

B- El siguiente paso es añadir las piezas de la botonera frontal

C- Y por fin podremos añadir el lateral derecho.

D- Llegados a este punto ya podremos añadir el resto y atornillarlo todo para que no se desmonte.

Para quienes prefieran el montaje tradicional, anterior a la creación de la caja, bastará con seguir las siguientes instrucciones.

Configuración clásica:

Estos módulos llevan los pines soldados de serie, y tendremos que retirar los pines del LED y los que corresponden a VCC,GND,SLC,SDA, debido a que ocupan espacio y pueden tocar con los componentes de la placa CASduino MEGA.

El potenciómetro ajusta el contraste de las fuentes.

1- Retiraremos los pines descritos anteriormente y soldaremos un pequeño trozo de cable para unir el jumper de la izquierda. Este pin activa la iluminación en la pantalla.

2- Modificaremos la doblez que sujeta el marco de la LCD hacia arriba tal y como se observa en la imagen. Esto nos permitirá cuando soldemos el módulo I2C dar una pequeña inclinación para que vaya totalmente ajustada detrás de la LCD.

Solo modificaremos la doblez que se observa en la imagen. El resto queda igual.

3- Cortaremos un extremo de la tira de cables dunlop a unos 9cm de longitud (aproximadamente) que usaremos para conectar los pines GND, Vcc, SDA y SCL, y soldaremos el extremo cortado por detrás al módulo I2C y la LCD tal y como se observa en la siguiente foto. Apuntad en un papel que color corresponde a VCC,GND,SCL y SDA ya que una vez soldado costará más identificar cual es cual).

4- Por fin, soldaremos el módulo I2C a la pantalla LCD con la posición que se observa en la imagen superior. Antes de soldar el módulo lo enrasaremos lo máximo posible contra la pantalla LCD, lo cual dará una pequeña inclinación tal y como se observa en la imagen inferior. La idea es que los componentes de este módulo no toquen con ningún componente soldado en la placa base del CASduino MEGA

Vista lateral del MODULO I2C y la pantalla LCD.

5- En este punto debemos colocar separadores en función de la pantalla LCD que tengamos. Para ello en la parte trasera de la placa CASduino MEGA estń la serigrafiados los agujeros que corresponden a las pantallas LCD 16×2 y LCD20x4.

6- Los separadores ajustan la pantalla LCD tanto en altura como en inclinación. Para este montaje hemos optado por darle la máxima inclinación que permiten los agujeros de la pantalla LCD. Antes de instalar la pantalla a los separadores, recordad conectar el cableado VCC,GND,SCL,SDA.

7- Las medidas de los separadores utilizados en este ejemplo son de 8mm y 18mm pero también se pueden utilizar otros algo mayores, con estos se obtiene el siguiente resultado.

8- A estas alturas la construcción del CASduino MEGA estaría finalizado, yo he añadido unos capuchones para las teclas y así darle un acabado más “profesional”, hay de múltiples tipos y colores.

Con todo esto ya tendríamos el CASduino MEGA totalmente preparado y funcional.

PASO 6. Puesta en funcionamiento y ajustes finales.

-A continuación detallaremos las partes de control, como las entradas y salidas del dispositivo.

-Para su puesta en funcionamiento recordar que el CASduino MEGA puede ser alimentado a través de transformador con unas tensiones de 7v-12V como máximo, y mediante un cargador de teléfono móvil a través del conector original del MEGA2560.

-La conexión al MSX, se hará mediante el cable del reproductor de cintas magnéticas conectando sólo el AUDIO OUT y el REM (en la versión 0.2 de la placa podremos conectar el cable del REC aunque aun no está desarrollada la aplicación que lo aproveche).

-La carga de programas de cinta requiere utilizar los típicos comandos de BASIC para carga según el juego:

BLOAD”CAS:”,R o RUN”CAS:

-Si utilizáis un MSX2 o superior, algunos juegos de cinta (diseñados para MSX1) necesitarán que ejecutéis antes el poke para fijar el expansor de RAM. Cada modelo de MSX2 o superior utiliza un poke diferente, por ejemplo en el OMEGA deberíais ejecutar:

POKE -1,170

Antes del comando de carga mencionado.

– Una vez todo conectado y con el amplificador desconectado empezaremos hacer pruebas de carga con el MSX. Empezaremos con el potenciómetro volumen AUDIO OUT, entre la mitad de su recorrido y 3/4, e intentaremos cargar una imagen hasta que salga el texto FOUND en la pantalla. Ir repitiendo el paso anterior hasta ajustar el volumen a un nivel óptimo donde carguen todas las imágenes. Haced uso del amplificador sólo en aquellos casos que se resistan las cargas de ciertas imágenes o que la carga se produzca sólo aleatoriamente. Hay que tener en cuenta que el amplificador está pensado para aquellos ordenadores que por su uso y tiempo tienen ciertos condensadores que han perdido sus cualidades y necesitan de esa amplificación extra. Una amplificación por exceso satura la señal de AUDIO y da errores de carga.

Imágenes con las diferentes pantallas OLED/LCD

Pantalla LCD20x4
Pantala LCD16x2
Pantalla OLED 0.96
Pantalla OLED 1.3

Para finalizar dar las gracias al creador de MaxDuino @RCmolina, que cada cierto tiempo va actualizando la firm, y también a @Melinkv encarcado de adaptar la firmware al MEGA2560. En su pagina https://github.com/merlinkv ya podemos encontrar una nueva actualización de MegaDuino a la versión 1.3. Y por supuesto debo mencionar también a Andrew Beer, el creador original de CASDuino y TZXDuino.

Redactado por Capsule5000 y J. Solís

MSXmakers

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