如何自制一台开源掌机

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0. 这个项目不错
嗨，我是新昼。这次我们要说掌机，但这次有点不一样，我们要做点新东西。
掌机这类产品的爆发大概是在1989年，它给人带来随处享受游戏的便利，我印象比较深的还是小学时候有个同学带了一台GB，一台初代的任天堂GameBoy，也就是在那时，我对那能更换卡带的机身、趣味的画面和厚重的外壳非常感兴趣。

后面我的母亲大人因为我考试考得好，买了一台我清晰描述的“插卡游戏机”给我，只是当我拿到时候，样貌好像有点差别，和下面这个差不多。他确实能插，就是位置不对。

后面买了PSP，至今还在使用，那也是我玩的最多，最疯狂的时候。

这一次，我将说明如何【最低限度的】在家自制一台掌机，它最终是长这个样子。

和多数教你动手类书籍类似，这一篇也会默认读者在阅读之前并不了解如何制作，会尽可能说明多和详细的内容，当然也难免遗漏。文中出现的任何品牌仅供参考，它们与我并没有合作关系。

目前互联网上开源掌机，虽然有很多自称开源，但能在家做的并没有特别多，要么有的是“我开了，但我没完全开”，要么就是最终做出来的只不过是一台NES模拟器，这缺乏成就感，甚至让人觉得有点多余。

经过一些尝试，我最终成功的找到一款我感觉很适合的开源的掌机以及相关固件，这一位国内网友基于原版进行电路修改，整个外型更改为竖持。

原版项目的名称为ESPLAY，除了可以支持NES，还可以支持SMS，GG，GB甚至GBC，所以不用担心搞半天结果是一台NES仿制机型。

这个项目优点蛮多，我随便列举一下：
相对容易的操作方法
在家里也能完成的难度
可以接受的操控体验
可随时保存和读取
低价，元件容易获取
Type-C接口通讯+充电，自带电量检测
抛开外壳设计，这俨然就是一款成熟的产品，当然这是得益于原作者和后来者的努力，所以，首先要感谢他们
7. 工具的准备
先说明必须的工具和通用耗材。首先是一把恒温电烙铁，当然我日常会使用T12这种类型的电烙铁，如果你感觉自己可以乐在其中，也能花一百多买上这样一套。得益于大学课程和一些体验项，我想应该多数人都有一点经验。

对了，事实上我完全没有使用右边那个架子，我都是用钢丝球作为支架，用来清理电烙铁

搭配烙铁使用的烙铁头需要这种刀头，因为这里的烙铁并不作为主要焊接工具，刀头作用是为了有效拆除元器件。

塑料镊子主要是为了减少难度，这种可以防静电，减少静电效应主要是为了防止一些细小的电容电阻黏在镊子上。

防静电金属镊子，塑料镊子虽然不会黏元件但不耐热，很容易融化，所以在要高温的情况下还是需要金属镊子，推荐一下威特。

灯珠拆焊台，这个是本次主要的加热工具，价格很低，同时因为采用PTC材料所以虽然简陋却能自动恒温。

为了方便使用这个PTC加热器，我其实有额外购买这样一条220V开关线，搜索台灯电线可以很容易找到。

我个人自制的长这样，虽然它看起来有点旧了，并且看起来很简陋，但是依然好用。我使用一个亚克力片辅助固定，底部的底座是一块红木的零散片用来增重。

中温有铅锡膏的作用很简单，在一个合适的温度内融化变成焊锡，来让元器件和焊盘正常的结合，在这一次手工过程中发挥核心作用。

助焊剂的左右是降低熔点，在本次主要是为了解决一些人为失误的问题。比如两个引脚之间有焊锡，亦或是芯片反了。

硅胶工作垫，这个东西耐热，将作为整个DIY过程中的垫底防止你的桌面烫伤，同时也方便放置一些元件和芯片，但是要注意不耐刀割，比较容易被裁纸刀损坏。

在一票操作过后，电路板上往往会残留松香痕迹，不够美观也会造成腐蚀，所以我们需要清洁剂，可以选择使用酒精，但如果要高效还是应该使用洗板水和毛刷。有轻微毒性，必须通风。

刷子可以使用牙刷，也可以购买这样一种。

装它的容器，洗板水瓶。

8mm小颗粒积木，这个主要用于在没有设计基础知识的情况下，制作一个外壳用来保护电路板和增加手感，也是目前最简单的方法。需要注意不同店家积木可能不兼容。

万用表，这个东西我差点儿忘记了，如果有条件最好是买一个。

8. 相关资料和用法
这一次提供的资料包有这些，固件，下载工具，sd卡文件，PCB制版文件包，以及电路原理图，下载地址：
链接：点击跳转
提取码：ppqz 

关于使用方法这块很简单，sdcard所有资料复制到一张格式化为FAT32的TF卡中，如何烧录固件，我会在组装流程结束后进行说明。
9. 元器件的购买
我大概估计了一下，在整个过程中，30%的时间是在元件采购上，我非常推荐使用下面这张BOM，也就是物料清单（Bill of Material）表格来对照你当前的元件储备，比如登记下购买状态以及到货状态。
链接：点击跳转
提取码：xf6y 

我先默认当前你什么都没有，所以我们先从最基本的电阻电容开始买。贴片电阻和电容等贴片元件有一个国标尺寸，比如0805，0603，0402等，这些尺寸决定大小。
所以你要买对应尺寸，以第二行为例，购买这个型号元件时候搜索的关键词就是【100nf 0805】

通常零散贩售是以100个为单位，为了更好管理，每加一项到购物车，都进行一次标注，我通常会使用黄色表示加了购物车，蓝色表示付款/正在运输，使用绿色表示已经收到。

接着说一下芯片的采购，本次制作所遭遇的一个事情是芯片缺货，但还好，我们主要的那些芯片都正常的购置了。为了方便大伙，我配置了一个表格，追加了一列网址，这些网址是我购买过的，但为了避嫌还是要说一句仅供参考。
链接：点击跳转
提取码：6kh4 
在组装时候我又进行了改版，所以你需要额外采购以下元件：
6.3V 100UF 107K A型
6.3V 47UF 476K A型
喇叭的购置可以有很多的选择，事实上这个方案有个优点就是它的声音可以很大。你可以像是这样选择使用手机喇叭，从而实现较小的体积。

也可以买这种比较大的扬声器，从而获得更好的音质。

电池这块选购，可买这种聚合物电池，使用简单同时会配备有保护板，防止被你的游戏机吸干。

当然如果你想要更凑挤一点可以选用这种带有线的圆柱电池。

4.PCB制作和元件安装
那么，怎么样能快速拿到使用刚刚提供的Gerber_PCB.zip这个制板文件所做的电路板？这里可行的有几种方法，比如说委托一些公司制作，或者是在家使用化学方式制作，亦或是使用雕刻机直接对覆铜板进行雕刻，这样的优点是最环保，但综合来说，我推荐最简单一种，委托制作。
在电子相关的DIY爱好者中，嘉立创，捷配，这两家都很常用，你可以选其中一家，先是注册一条龙，然后可能会有电话回访，你可以自称学校学生或者电子工作室种种，当然如果你的经济还可以，我也非常建议使用现金支持一下行业。
如果你使用的是我提供的文件，那么板子的尺寸为68mm*100mm，修改几个选项，确认收货地址之后就可以提交制作。
如果一切顺利，在拿到PCB后他们应该是这样子。

镊子，图，锡膏，烙铁，几盒子元器件，这些就绪后就可以开始。

接着要做的事情很简单，当然必须要在你完成了元器件购买这一个步骤之后，因为锡膏会氧化变干。你要做的事情就是，使用锡膏，把所有银白色的部分都黏上一点锡膏。

之后把元件放上去，按照元器件表以及编号。

如果你是第一次上手这种制作，应该了解的是大部分电阻电容器都没有极性，也就是没有正负差别，只有少量几个钽电容具有正负，还有二极管。
然后芯片是这样对准的，设计上在电路板上面焊接位置会有一个点，对应的是芯片的左下角，通常来说，芯片上也会有一个点。

如果没有的话，就根据文字方向来判断吧。

接着要说一些要点，第一点是，你应该保证芯片这边引脚不应该有太多的锡膏。

不然融化后引脚和引脚之间会黏一起。

这种情况下，首先应该在这部分引脚处涂抹助焊剂。

然后使用烙铁去融化这一块，得益于烙铁头部是紫铜镀层，相比引脚的铝或者镀锡，和焊锡具有更强的结合力，所以多余焊锡会被烙铁“吸走”。

当然这一个过程中要时不时的清理一下。

为了防止遗漏，最好是打印刚才提供的表格，然后使用笔做记号，这是一个需要时间和耐心的事情但我想只要有热情就可以完成。

在采购篇中我们有提及一些额外修改，这些钽电容被安装在下图的这些位置，需要注意一下上面横向的朝向，如果反向可能导致爆炸（物理）。这里也可以看一下LED灯的安装方向，有绿点部分朝向丝印更窄部分。

在撰写这份文章时候，我一次做了两块来保证东西没问题，如果你也已经到这里，应该执行四个检查来确定可以进行下一步：
主要的部件是否对齐
芯片和电路板小白点方向对不对
SD卡槽和Type-C接口是否对齐

我觉得很需要注意的还是芯片有没有对齐，因为使用最低限度的设备，拆除芯片确实有点麻烦。
接着要小心的把你的电路板放在购买的PTC加热板上面，并且插上电，经过一点时间后，锡膏会融化变成焊锡，并且固定元件。

当然因为一些人为原因通常不会一次成功，例如有的地方焊锡没有到位或者元件歪了。

那么这时候就应该使用镊子和电烙铁，简单摆正，像是肩部按键，以及另一面方向键，AB键按钮的焊接应该放在最后完成。我用一些易碎贴来标注某个部分芯片有没有正常的工作。

5.其余附件的安装
首先是屏幕部分，这部分需要对准，我们可以先撕下排线位置的双面胶，并且让屏幕四角的圆形凸起，对齐四角的孔洞，这时候往下轻按屏幕。

可以看到，排线和电路板完美的对齐。

接着是把背面的双面胶撕下，正常粘贴到电路板上面即可。

当然如果这一步你失误了，比如没有看我说的方法，导致屏幕现在贴不上，那也没关系，可以使用泡沫胶来简单的黏上去。但要注意最好少一点，它真的很黏。

然后我们需要一条Type-C线来接到电脑上面，我想文件应该都准备好了吧，打开我提供的文件夹中的flash_download_tool_3.9.2 ，这是固件烧写工具。
在chipType这边，我们需要选择ESP32，其他保持不变。

在这一个界面中，你需要一个一个选择文件，并且填写地址，最后给他们全部打勾，之后点击START进行下载，正常情况下应该会看到进度条在走动。

如果出错，首先还是检查焊接，为了能方便各位应该检查的部分，我这里提供一个问题和检查点的标注图。

假如说顺利，那么应该插入SD卡，SD卡中有前面提及的文件，这有点像是烧录卡的意思，如果读出来会显示下面这一个界面，我们需要先行安装一下emu软件，点击A开始。

因为大伙应该都会，所以用积木拼出外壳这部分内容我觉得可以略过。

最终效果还是不错的，看起来没什么问题。

这里我使用的方法是用了一个有点大的扬声器，还有一个圆柱电池，是14500尺寸而没使用常见的18650，我的想法是平衡重量。

记得要在都搞好之后再组装外壳。

屏幕容易划伤，所以自制一块贴膜也很必要，我的想法是扫描一下得出一个等比图像然后去裁剪贴膜就可以。当然很多朋友也许并没有这种设备，因此可以直接裁剪一块52mmx42mm的长方形。

为了确保一次成功我弄的麻烦了一点，在一张纸张上面打印了刚刚提及的屏幕轮廓，之后贴在一张没用的手机贴膜上。

需要做的事情是裁剪，但我并不太推荐使用剪刀，应该用小刀和尺子来进行这一步操作。

最后贴在屏幕上面，看起来并没有什么问题，上面有一些气泡，但我确认过，它们会在第二天消失。

尾声
这次运气看来是不错的，这一个掌机我制作了一些，他们在经过一些查错后都能正常的运行。 

我是新昼，很高兴你能来看我的文章，我们下次再见。