Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

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Barito
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Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda Barito » 06/02/2017, 19:41

Anno nuovo, scheda di interfaccia PC - Jamma nuova!
Dopo la prima versione (Jammarduino) dell'anno scorso, oggi ti mostrerò come creare una interfaccia Pc-Jamma che svolga tutte le funzioni necessarie di:

- amplificazione del segnale video in uscita dal Pc

- blocco delle frequenze dannose per i nostri amati monitor CRT a bassa risoluzione

- interfacciamento dei controlli della plancia con il PC

Rispetto alla prima versione, questa è caratterizzata da:

- possibilità di gestione di più ingressi per i tasti (fino a 54!!)

- più performante

- più veloce da realizzare (meno saldature da fare)

- altrettanto economica!!

Sostanzialmente, una JPac o JammASD fatta in casa, a meno della metà del prezzo.

Sfrutteremo la scheda della famiglia Arduino più fichissima che ci sia: Arduino DUE. Questa è una scheda a microcontrollore Atmel SAM3X8E con processore 32-bit ARM Cortex-M3. Tanto per capirci, la frequenza di clock è 84MHz, contro i 16MHz di Arduino Leonardo!
Eccola, la meraviglia:

SAM_2712.JPG


Come Arduino Leo, questa scheda può simulare una tastiera e/o un mouse, funzioni che sappiamo essere estremamente utili nel mondo dell'emulazione.

Hardware
I componenti della scheda sono (prezzi per eccesso!):

- 1x Scheda a microcontrollore Arduino DUE (14 neuro)

- 1x amplificatore video THS7374 (2 neuro)

- 1x basetta TSSOP14 to DIP14 (con 1 neuro ne compri 10)

- 1x amplificatore audio (esterno) (2 neuro)

- 1x jamma fingerboard (2 neuro)

- 1x millefori 5x7 cm double side (1 neuro)

- 1x diodo 1N4148 (con 1 neuro compri anche tutte le resistenze)

- 7x resistenze da 1Kohm

- 1x resistenza da 820 ohm

- 3x resistenze da 220 ohm

- 1x strip line passo 2,54 mm (1 euro)

- 1x cavo VGA (1 neuro)

- 1x cavo audio (1 neuro)

Costo totale: circa 26 euro!

Data la velocità di calcolo della schedina arduino DUE, rispetto al progetto iniziale possiamo eliminare la scheda secondaria (arduino nano, ATtiny85 o altro) che nella prima versione controllava la frequenza di sync.

Schemi
Lo schema delle connessioni (molto poco ortodosso ma spero chiaro) è il seguente:

7374 Arduino DUE.png


Le connessioni sono più complicate a vedersi che a farsi:

- i tre canali colore escono dal connettore VGA del PC ed entrano direttamente nell'amplificatore video. Una resistenza da 1Kohm riduce la corrente in ingresso all'amplificatore video (ricordo che l'uscita VGA è a bassa impedenza, quindi "alta" corrente e bassa tensione).
In uscita dall'ampli video, poi, una resistenza in serie da 220 ohm riduce la corrente in ingresso al monitor (che essendo a bassa impedenza si aspetta un segnale a bassa corrente e "alta" tensione).

- la linea del sync è quella un po' più "complessa": abbiamo prima la trasformazione da sync separati a sync composito tramite la resistenza da 820 ohm e il diodo 1N4148; successivamente un paritore di tensione (voltage divider) costituito da una reistenza da 1 Kohm in serie e una da 2Kohm (o meglio, due da 1Kohm in serie) verso massa. Il partitore di tensione ha la funzione di portre i circa 5V del segnale di sync a circa 3V, tensione gestibile da arduino DUE (ricordo che arduino DUE lavora con logica a 3.3V, non 5V). In uscita dall'ampli una ulteriore resitenza che abbassa la corrente in ingresso al monitor.

- Arduino DUE monitorizza la frequenza di sync connessa al suo pin di ingresso "Hsync".

- l'ampli video può essere alimentato sia a 3.3V che a 5V; dato che alimentare l'ampli video a 5V permette una amplificazione su un range maggiore di tensioni in ingresso e dato che l'ampli comunque può essere controllato ai suoi pin DISABLE e BYPASS a 3V, ho perferito alimentarlo al suo pin 10 direttamente dal pin 5V di arduino DUE.

- le masse (1) video, (2) Arduino DUE, (3) THS7374 e (4) del connettore jamma vanno cortocircuitate fra loro.

- la linea dei 5V di Arduino DUE e del connettore jamma NON VANNO ASSOLUTAMENTE CORTOCIRCUITATE fra loro!!!

Avevo pensato di costruire un amplificatore audio ad-hoc, ma onestamente per 2 euro ho preferito comprarne uno già bello che pronto dai cinesini. Oltretutto, avere l'ampli audio offboard permette di posizionarlo comodo (es. vicino alla gettoniera) consentendo così di regolare il volume molto più agilmente.
Ho provato vari ampli audio economici, e posso dire che quelli basati su TDA2030A sono quelli che mi hanno colpito maggiormente, con un audio pulito e volume adeguato anche con alimentazione a 5V. TOP del TOP.

Nota che Arduino DUE e amplificatore VIDEO vengono alimentati completamente (e tranquillamente) dalla porta USB. L'amplificatore audio, invece, necessita di una sorgente esterna (non ti sognare di alimentare l'ampli audio da USB o rischi di rovinare il PC!). Se prendi la tensione per l'ampli audio dall'alimentatore ATX del PC, puoi escludere lo switching del cab, con un certo risparmio di corrente.

Nota sulla saldatura del THS7374: questo integrato è microscopico, con spaziatura fra pin di 0.65 millimetri. Per facilitare la saldatura ti consiglio vivamente di procurarti una penna di flussante da applicare sulle piazzole di saldatura prima della saldatura stessa; io ho usato una penna "no-clean" RMA (Rosin Mildly Activated) da due euro e mi sono trovato molto bene. Ci sono pacchi di ottimi tutorial in rete su come utilizzare il flussante su componenti SMD. Magari procurati un paio di THS7374, così potrai perfino permetterti di scassarne uno ;).

Software
Lo sketch da caricare sulla nostra arduino DUE è sostanzialmente l'unione degli sketch caricati sulle due schede a microcontrollore che costituivano la prima versione di jammarduino.
Include il monitoraggio della frequenza di sync nonchè blocco delle frequenze dannose per il monitor a bassa risoluzione; si, volendo può essere modificato per essere utilizzato su monitor media frequenza ;)
Include inoltre la mappatura dei tasti secondo default MAME, con debounce e funzioni shiftate. Ecco l'elenco delle funzioni shiftate:

jammarduino DUE default keymap it.png


Ecco il codice (lo sketch) da caricare sulla schedina.

Codice: Seleziona tutto

// Interfaccia PC-to-Jamma
// Per Arduino DUE
// Sezione controlli (mappatura secondo MAME default) e
// blocco frequenze >15KHz.
// il circuito complessivo prevede l'uso di un amplificatore
// integrato THS7374.
//
// by Barito, 2017

#include <Keyboard.h>

#define INPUTS 24

const int HSyncPin = A8;
const int disablePin = A11;
const int bypassPin = A10;
const int ledPin = 13;

const int BYPASS = 1;

const int delayTime = 20;

boolean startBlock = 0;

//31KHz  -> 32 us
//25KHz -> 40 us
//15KHz -> 66 us
unsigned long periodoSum = 0;
unsigned long periodoIst = 0;
unsigned long FREQKHz=0;
unsigned long periodoMedio=0;
int samplesm;
const int samples = 50;

struct digitalInput {const byte pin; boolean state; long dbTime; const byte key; const byte key_shift;}
digitalInput[INPUTS] = {
{40, HIGH, 0, 49, 49}, //1 - P1 START
{41, HIGH, 0, 50, 177}, //2 - P2 START (ESC)

{38, HIGH, 0, 218, 189}, //up arrow - P1 UP (tilde)
{36, HIGH, 0, 217, 112}, //down arrow - P1 DWN (p)
{34, HIGH, 0, 216, 176}, //left arrow - P1 LEFT (ENTER)
{32, HIGH, 0, 215, 179}, //right arrow - P1 RIGHT (TAB)
{30, HIGH, 0, 128, 53},  //left ctrl - P1 B1 (5)
{28, HIGH, 0, 130, 54},  //left alt - P1 B2 (6)
{26, HIGH, 0, 180, 180}, //space - P1 B3
{24, HIGH, 0, 129, 129}, //left shift - P1 B4
{22, HIGH, 0, 122, 122}, //z - P1 B5
{2, HIGH, 0, 120, 120}, //x - P1 B6

{39, HIGH, 0, 114, 114}, //r - P2 UP
{37, HIGH, 0, 102, 102}, //f - P2 DWN
{35, HIGH, 0, 100, 100}, //d - P2 LEFT
{33, HIGH, 0, 103, 103}, //g - P2 RIGHT
{31, HIGH, 0, 97, 97},   //a - P2 B1
{29, HIGH, 0, 115, 115}, //s - P2 B2
{27, HIGH, 0, 113, 113}, //q - P2 B3
{25, HIGH, 0, 119, 119}, //w - P2 B4
{23, HIGH, 0, 105, 105}, //i - P2 B5
{3, HIGH, 0, 107, 107}, //k - P2 B6

{42, HIGH, 0, 53, 53}, //5 - P1 COIN
{43, HIGH, 0, 54, 54}, //6 - P2 COIN
};

void setup(){
 
for (int j = 0; j < INPUTS; j++){
  pinMode(digitalInput[j].pin, INPUT_PULLUP);
  digitalInput[j].state = digitalRead(digitalInput[j].pin);
  digitalInput[j].dbTime = millis();} 

  pinMode(HSyncPin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(bypassPin, OUTPUT);
  pinMode(disablePin, OUTPUT);

  digitalWrite(disablePin, HIGH);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
 
  if (BYPASS){digitalWrite(bypassPin, HIGH);}
  else {digitalWrite(bypassPin, LOW);}

Keyboard.begin();

} // chiudo setup

void loop(){
 
//general input handling
for (int j = 1; j < INPUTS; j++){
 if (millis()-digitalInput[j].dbTime > delayTime && digitalRead(digitalInput[j].pin) !=  digitalInput[j].state){
    digitalInput[j].state = !digitalInput[j].state;
    digitalInput[j].dbTime = millis();
    if(digitalInput[0].state == HIGH){ //shift button
      if (digitalInput[j].state == LOW){
        Keyboard.press(digitalInput[j].key);}
      else {Keyboard.release(digitalInput[j].key);}
    }
    else{
      if (digitalInput[j].state == LOW){
        startBlock = 1;
        Keyboard.press(digitalInput[j].key_shift);}
      else {Keyboard.release(digitalInput[j].key_shift);}
    }
  }
}

//reversed input handling (P1 START) - shift button
if (millis()-digitalInput[0].dbTime > delayTime && digitalRead(digitalInput[0].pin) !=  digitalInput[0].state){
    digitalInput[0].state = !digitalInput[0].state;
    digitalInput[0].dbTime = millis();
    if (digitalInput[0].state == HIGH && startBlock == 0){
      Keyboard.press(digitalInput[0].key);
      delay(30);
      Keyboard.release(digitalInput[0].key);
    }
    else{startBlock = 0;}
}

periodoSum = 0; 
samplesm = samples;
for(unsigned int i=0; i<samples; i++){
  periodoIst = pulseIn(HSyncPin,HIGH);
  if(periodoIst < 100 && periodoIst > 10){
  periodoSum += periodoIst;}
  else {samplesm--;}
  periodoMedio = (periodoSum/samplesm)+5;}

FREQKHz=1000/periodoMedio;

if(FREQKHz<21){
  digitalWrite(disablePin, LOW);
  digitalWrite(ledPin, HIGH);}
else {
  digitalWrite(disablePin, HIGH);
  digitalWrite(ledPin, LOW);}

} // chiudo loop




Per poter caricare il codice, dopo aver scaricato il software di Aruino (Arduino IDE), devi includere i sotware necessari alla gestione della scheda (Core), non presenti di default. Vai su "Strumenti", poi "Scheda", poi "Gestore schede". Scarica il pacchetto "Arduino SAM boards (32-bits ARM Cortex-M3)".
L'installazione dei drivers per la scheda invece varia da sistema operativo a sistema operativo. In XP l'installazione è manuale (XP non troverà i drivers, quindi ti chiederà di cercarli; dagli il percorso della cartella "drivers" nella directory di arduino, e sei apposto); In seven invece se li installa da sè, basta avere pazienza. Ci sono info aggiornate e dettagliate ovunque in rete, quindi non mi dilungo su questo punto.

Installati Core e drivers, devi collegare il PC alla porta micro-USB "Programming"; una volta caricato lo sketch, scollega il cavo micro USB dalla porta "Programming" e infilalo nella porta "Native USB". Se non lo fai la gestione dei tasti non può funzionare!
La tua schedina Arduino una volta programmata funzionerà su qualsiasi PC, con qualsiasi sistema operativo (Win, Linux o Mac) previa installazione dei drivers (il core invece va installato solo nel PC in cui vuoi programmare la scheda).
Se non hai mai armeggiato con arduino, puoi trovare informazioni utili nella nostra guida introduttiva ad arduino.

Naturalmente con semplici, minime modifiche e soprattutto senza programmi esterni puoi cambiare la mappatura dei tasti! Il bello dell'Open Source e Arduino. Puoi anche aggiungere funzioni shiftate. Facciamo un esempio. Voglio controllare il volume del mio emulatore, il quale ha, per esempio, i caratteri "+" e "-" del keypad per regolarlo; in particolare voglio alzare il volume tenendo premuto la shift key (P1 START) e premendo il tasto P1 bottone 3; voglio abbassarlo tenendo premuto shift key e premendo il tasto P1 bottone 6. Per farlo, basta sostituire le righe

Codice: Seleziona tutto

{26, HIGH, 0, 180, 180}, //space - P1 B3


e

Codice: Seleziona tutto

{2, HIGH, 0, 120, 120}, //x - P1 B6


con

Codice: Seleziona tutto

{26, HIGH, 0, 180, 223}, //space - P1 B3 (+)


e

Codice: Seleziona tutto

{2, HIGH, 0, 120, 222}, //x - P1 B6 (-)


I valori "223" e "222" sono i codici ASCII per keypad "+" e "-" rispettivamente. Tutto qua [weight_lift.gif] .
Nota che in MAME solo l'emulazione del controllo volume del service menu della scheda può essere assegnato ad un tasto, non il volume generale; questo significa che se la scheda non supporta il controllo software del volume nativamente, non funzionerà.

Qualche fotina!
Ecco alcune fotine del giocattolino finito. Naturalmente sei libero di riposizionare gli elementi a tuo piacimento e secondo le tue necessità.

Lo shield...

SAM_2716.JPG


la parte inferiore...

SAM_2715.JPG


... e lo shield montato a dare la nostra Jammarduino DUE

SAM_2709.JPG


SAM_2708.JPG


Si ma... e l'input lag?
L'input lag introdotto dal codice è inferiore a 4 ms premendo 3 tasti contemporaneamente; questo significa che se anche smanetti tutti i tasti a disposizione, non supererai mai i 33 ms (30 FPS) necessari a perdere un frame!
Non hai i permessi necessari per visualizzare i file allegati in questo messaggio.
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda bisus » 06/02/2017, 21:32

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Non esitate a contattarmi in privato se doveste avere problemi sul forum http://www.arcademania.eu
grazie

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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda giuppo » 06/02/2017, 22:10

ehm.... che dire [on_eek2.gif]
Barito sei un grande [flexion.gif]
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda dr.prodigy » 06/02/2017, 23:54

Vabbè, ma.. chapeau marchetto!!! [shake2.gif]

Come cacchio è che mi hai nascosto queste enormi capacità di elettronico/maker/sviluppatore hw e sw tutto questo tempo?!?! [ranting3.gif]
..Altro che coccolarti con gli sviluppi più astrusi che mi chiedi.. mò ti metto io a lavorare!!!! [rofl.gif]

A parte gli scherzi, davvero complimenti per tutto! [clap2.gif]
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda Barito » 07/02/2017, 4:10

Esagerato
Grazie regá. Lo faccio per voi. Non vi nascondo che mi piacerebbe vedere qualcuno che se ne monta una: per quanto semplice, ci è voluto un po' di tempo per mettere su tutte le info (il percorso che ha portato a jammarduimo DUE è tutto documentato su questo forum).

Sarà un effetto placebo, ma la resa video che ho ora sul cab con questa scheda è (a mia opinabile sensibilità) migliore di quella che avevo prima con la jammasd...
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda b4nd1t0 » 07/02/2017, 8:52

Complimenti barito, che gran progetto. Respect!

Inviato dal mio XT1032 utilizzando Tapatalk
Ultima modifica di b4nd1t0 il 07/02/2017, 23:16, modificato 1 volta in totale.


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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda biasini » 07/02/2017, 9:18

Complimentissimi! Per adesso ho smesso coi mamecab, ma se ne uscirà un prossimo, non potrò fare a meno di provare questa soluzione.
Bravo Marco...

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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda adolfo69 » 07/02/2017, 10:28

WoW!!!
x me è arabo ma la trovo davvero una soluzione 'professionale' e se un giorno trovassi il 'coraggio' di provare a farne una sta sicuro che ti contatterò x romperti i maroni... PROMESSO! [w00t-anim.gif] [shake2.gif]

Ancora complimenti [clap2.gif]


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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda dr.prodigy » 07/02/2017, 11:42

Barito ha scritto:Esagerato

Non essere troppo modesto, è davvero un lavoro notevole!

Vista la qualità dello studio e la realizzazione lato componentistica e software, meriterebbe un montaggio su circuito stampato ad hoc.. potresti addirittura pensare di farne una piccola serie (che so, componenti + board): allora sì che diventerebbe alla portata di molti utenti! :)
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda Barito » 07/02/2017, 11:53

Uno stampato porterebbe i tempi di realizzazione da 4 ore circa ad un'oretta al massimo, non ci piove, però mi piace l'idea che uno possa farsela come vuole, con layout diversi magari... oh, a ben vedere è un circuito proprio semplice!
Inoltre, non dimentichiamo che modificando un po' lo sketch (basta seguire le indicazioni sulla nostra guida introduttiva) uno può farsi un'interfaccia per QUALSIASI plancia originale... giochi di guida, spinner... basta solo infilare nello sketch di jammarduino DUE le righe degli esempi che ho già riportato nella guida introduttiva!)
Rispetto ai prodotti commerciali questa interfaccia può essere una base di partenza, adattabile secondo le proprie esigenze, non un punto di arrivo (non so se mi spiego).

Sto anche armeggiando con le lightgun, ma per ora i risultati sono pessimi (per miei limiti).
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Messaggioda giuppo » 07/02/2017, 13:25

conoscendoti sono sicuro che troverai una soluzione anche per le lightgun [yes.gif]
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Messaggioda dr.prodigy » 07/02/2017, 22:52

Barito ha scritto:Uno stampato porterebbe i tempi di realizzazione da 4 ore circa ad un'oretta al massimo, non ci piove, però mi piace l'idea che uno possa farsela come vuole, con layout diversi magari... oh, a ben vedere è un circuito proprio semplice!

Beh si è semplice.. giusto perchè lo hai già congegnato tutto da capo a piedi! :)
Certamente come progetto "open" può stare benissimo come sta.. certo è che se lo facessi su piastrina ramata (magari anche solo fatta a mano alla vecchia maniera, pennarellino e acido!) potresti ottimizzare alla grande il tutto, e disegnare una schedina piggy-back da piazzare sopra l'arduino e che poi finisce col connettore jamma, senza nessun cablaggio extra.. al di là del risultato, alla fine c'è del divertimento anche lì :)
Barito ha scritto:Inoltre, non dimentichiamo che modificando un po' lo sketch (basta seguire le indicazioni sulla nostra guida introduttiva) uno può farsi un'interfaccia per QUALSIASI plancia originale... giochi di guida, spinner... rispetto ai prodotti commerciali questa interfaccia può essere una base di partenza, non un punto di arrivo (non so se mi spiego).

Questo riconferma l'approccio open, che in effetti ci sta tutto..
Barito ha scritto:Sto anche armeggiando con le lightgun, ma per ora i risultati sono pessimi (per miei limiti).

Bah, per quel che ho potuto capire con le lightgun non c'è moltissimo da fare, per quanto ci si sforzi vanno sempre maluccio.. e non credo nemmeno dipenda granchè dall'elettronica della sincronia (che poi penso sia quello su cui ti stai concentrando).. che difficoltà stai incontrando, per curiosità?
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda Barito » 08/02/2017, 6:42

Ho usato il termine lightgun impropriamente. Volevo pensare a qualcosa di universale, fuori dagli schemi, e ho fatto alcuni test con un modulo giroscopio/accelerometro MPU6050 (e arduino naturalmente).
La mia "idea" è quella di tradurre i movimenti dell'accelerometro o giroscopio in movimenti del mouse (supportato da tutti gli emulatori nei giochi con pistole). Ho già visto usare um approccio simile in giochi FPS e progetti di head tracking, ma li il puntatore è fisso al centro dello schermo, quindi più facile da gestire. Con gli emu il puntatore si muove sullo schermo ed è molto difficile rendere compatibili la sensibilità del modulo e la accuratezza richiesta dai giochi con pistole.
Esiste una libreria molto complessa per moduli MPU ... devo studiarmela un po' prima di proseguire, ma ormai conosco i miei limiti e vedo poco probabile di riuscirci.
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda Kumalo » 08/03/2017, 20:26

Presente!! spendo il mio secondo messaggio per ringraziarti e farti ci complimenti per il lavoro!

Vorrei seguire la tua guida e invece di acquistare una JammASD provare a divertirmi creandomela da solo, sono piuttosto bravino con saldature e integrati, meno nella programmazione ma spero, nel caso di bisogno, nel tuo intervento :D :D

Al momento sto reperendo il materiale, peccato per i tempi di consegna (se si vogliono prendere a quei prezzi) altrimenti la prossima settimana ero già al lavoro!

Un Saluto


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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda Barito » 08/03/2017, 21:00

La programmazione è già tutta li, ma nel caso basta chiedere
I tempi di consegna sono lunghini, si... ma vedrai che la soddisfazione compenserà!
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda b4nd1t0 » 18/05/2017, 16:24

Barito ha scritto:- 1x strip line passo 2,54 mm (1 euro)


perdonami ma non ho capito cosa è, sto facendo l'ordine su Ali e mi manca questa per completare [on_eek.gif]


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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda Barito » 18/05/2017, 17:19

Sono i connettori che si agganciano sulle femmine in corrispondenza agli switch (gli ingressi/uscite) di arduino

Tipo questi
Non é vero che siamo quello che mangiamo: siamo quello che non dimentichiamo.


antoniomauro
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Re: Jammarduino DUE - interfaccia PC to Jamma fai-da-te

Messaggioda antoniomauro » 22/05/2017, 17:23

Che bel progettino!
Ti posso chiedere come sei arrivato ad elaborare il codice relativo al blocco delle frequenze > 15khz?
Hai seguito qualche documentazione oppure con metodi empirici?
Complimenti ancora!



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