【ESPboy】ESP8266で動かす携帯ゲーム機ESPboy。基板を製作して完成させました！【JLCPCB】

『ESPboy』というESP8266開発ボード(WeMos D1 Mini)で動かす携帯ゲーム機を先日ブレッドボードを使って作ったのですが、これが非常に面白かったので基板を製作して組み直し完成させました！

ESPboyはオープンソースハードウェアとして開発が進められているようで、いくつかのバージョンがあります。
ESPboy公式サイトには初代バージョンにあたるESPboyやその改良版にあたるESPboy2が製品版として販売もされています。

オープンソースなプロジェクトなので上記公式サイトには回路図や基板データなど詳細な情報が公開されています。

サイトに公開されているこれら情報を参考に、製品版として販売されているESPboyと同じ仕様のものを自分で作ることや、カスタマイズさせて自分仕様のオリジナルESPboy互換機を作ることもでき、ESPboy用に作られた専用ゲームやレトロゲームなどのゲームデータをインストールして遊ぶことが出来ます。

ESPboyの回路構成は簡単です。
電子パーツも比較的入手しやすいものばかりなので、ブレッドボードやユニバーサル基板を使って簡単に試すことが出来ます。
私もまずブレッドボードで組んで動かしてみました。

この投稿をInstagramで見る

東京バード(@bird_tokyo)がシェアした投稿

ESPboyで使われているWeMos D1 Mini(Lolin)はESP8266開発ボードとして使いやすく普段よく使っています。

ESP8266開発ボード『WeMos D1 mini(Lolin)』の基本的な使い方！

普段よく使っているマイコンボードでこのようなゲームを楽しむことが出来る・・・非常に面白かったので、操作しやすいようにユニバーサル基板を使って組み直したりもしました。

この投稿をInstagramで見る

東京バード(@bird_tokyo)がシェアした投稿

【電子工作】ESP8266(WeMos D1 Mini)で動かすオープンソースの携帯ゲーム機『ESPboy』が面白い！

興味ある方は比較的簡単に作ることが出来るので、まずはブレッドボードやユニバーサル基板を使って組んで遊んでみるのがおすすめです！

そして今回は、基板を製作して製品版として販売されているESPboyとほぼ同仕様のものを作った話となります。

先述のようにESPboy公式サイトには基板データ(ガーバーファイル)なども公開されています。
いくつかのバージョンがありますが、これらデータを使い製品版として販売されているESPboyと同仕様のものやさらにカスタマイズさせてオリジナルのESPboy互換機を作ったりも出来ます。

携帯ゲーム機なのでこのように基板を製作して完成させた方が操作性は非常に良くなります。
また拡張ポートを使ったデバイス接続など出来る事の幅も広がります。

この投稿をInstagramで見る

東京バード(@bird_tokyo)がシェアした投稿

WeMos D1 Mini WiFi開発ボードESP8266 CH340モジュール

created by Rinker

Aideepen

PCB基板を製作しESPboyを完成させる！

PCB基板を製作しESPboyを完成させる！

冒頭でご紹介したように、ESPboyはESP8266開発ボードを使った携帯ゲーム機です。

マイコンを使って動かす携帯ゲーム機は非常に面白く前々から興味を持っており、最近KiCadを使った基板設計も行うようになったことからいろいろと試しています。

ESPboy公式サイトにはゲームプレイ動画なども多数アップされ紹介されています。
懐かしいレトロゲームを見ているだけでもワクワクしますよね！

ESPboyのサイトから製品版を購入する事も出来ますが、回路構成は簡単で通常のスルーホールパーツを使えば比較的簡単にブレッドボードやユニバーサル基板を使って組むことが出来ます。

前回、ブレッドボードやユニバーサル基板を使って組んだ時の回路構成です。
公式サイトで紹介されている簡易回路構成では上手く動作しない部分があったので一部修正しています！

そして今回は、公開されている基板データを使い製品版として販売されているESPboyと同仕様のものを作ってみました。

PCB基板を製作し製品版と同仕様のESPboyを作る！

ESPboy公式サイトには基板データも公開されています。
これを使い製品版として販売されているものと同仕様のESPboyを作ることが出来ます。
もちろん回路設計など出来る方は、さらにカスタムさせてオリジナル仕様のESPboy互換機を作る事も出来ます。

公開されているデータはいくつかのバージョンがありますが、公式サイトのリンクを辿っていくとV4.3が最新のものになるようです。(2022.11月現在)

使用されているパーツやそのサイズなどバージョンによって若干違いがあるようなので、製作する際はバージョンに合ったパーツを入手する必要があるので注意して下さい！

今回このV4.3のデータを使い基板を製作しました。
少し基板製作の流れもご紹介しておきます。

今回JLCPCB(中国のPCB製造メーカーです)に発注して基板を製作しましが、JLCPCBさんでは海外からの送料を入れても500円程でこの基板を作ることが出来ます。
この価格で基板が作れちゃうのは驚きで、ユニバーサル基板で完成させるよりコスパはいいと思いますが、表面実装パーツとなるので当然はんだ作業の難易度は上がります！

回路構成および基板データの確認

基板発注までの流れを見ておきます。
こちらが今回使わせて頂いたV4.3のページです。

参考 ESPboy_v4.3ESPboy

上記V4.3のページに詳細な回路図および基板データが掲載されています。
まず回路構成を確認しておきます。

先程のブレッドボードやユニバーサル基板を使って組んだ時の簡易回路と構成はほぼ同じですが、TP4056を使ったリポバッテリー充電回路や拡張ポートなど細かい部分がいくつか追加されています。

[Open in editer]をクリックするとEasyEDA(Webで動作する基板設計ソフト)で確認する事ができます。

同様に基板データもPCBの項目にある[Open in editer]をクリックしEasyEDAから確認する事が出来ます。

今回このV4.3のデータをそのまま使い基板を発注しました。
使われているESP8266開発ボードとなるWeMos D1 Miniは技適の問題もあるので技適取得済みのESP-WROOM-02を使った回路構成にカスタマイズさせたり、さらに基板形状自体を変更しオリジナルのものを作ったりしてみるのも面白いと思います。

JLCPCBでの基板発注

EasyEDAでのガーバーファイル(基板データ)のエクスポート方法です。
EasyEDAで上部にある[G]マークをクリックするとこのような画面が表示されます。

デザインルールチェックは公開されているもので問題ないと思いますが、[Yes,Check DRC]をクリックします。
[Generate Gerver]をクリックするとガーバーファイル(zipファイル)をPCにダウンロードする事が出来ます。

基板製作依頼の際にこのダウンロードしたガーバーファイルを基板製造メーカーのサイトにそのままアップロードすれば基板の発注を行うことが出来ます。(JLCPCBを使う場合、上記画面で[One-click Order PCB/SMT]から直接発注することも出来ます)

今回はダウンロードしたガーバーファイルをJLCPCBさんのサイトに直接アップロードして行っていきます。
基板発注が初めてという方でもユーザー登録無しで料金やプレビュー等の確認を行うことが出来ます。

下記ページはJLCPCBの日本語トップページとなります。
ユーザー登録がまだの方はこちらから初回特典クーポンを入手する事が出来るので更にお安く基板を製作できます。

参考 JLCPCB日本語トップページJLCPCB

MEMO

[追記2024/03/06]JLCPCBのサイトが日本語に完全対応しました！

基板発注方法は簡単です。
上記日本語トップページの[JLCPCBロゴ]をクリックし本来のトップページに移動します。
先程ダウンロードしたガーバーファイル(zipファイル)をアップロードすれば、基板製作料金および送料の確認ができます。

このサイズの基板(10cm×10cm以下)だと送料区分にOCS NEPを選択すれば500円程度で製作でき、10日前後で到着します。
この料金&日数で製作出来るJLCPCBは非常に魅力的ですね。

基板設定はほぼデフォルトで問題ありません。
基板色(PCB Color)はお好みで選択して下さい。
私は青色で製作しました。

あと[Remove Order Number]の項目は[Specify a location]を指定して下さい。
これは基板発注の際のオーダー番号がランダムな位置に入るのを防ぎ指定した位置に入るようにするためです。

V4.3の基板データではピンソケットが取り付けられる位置にオーダー番号が入るように指定されています。

[Specify a location]を選択することにより[JLCJLCJLCJLC]の部分にオーダー番号が入ります。
ピンソケットで隠れる位置なのでオーダー番号が任意の位置にシルクプリントされ見栄えが悪くなるのを防ぎ追加料金もかかりません。
基板設定は以上です。

あとは実際に発注するわけですが、これにはユーザー登録や支払い方法・発送先住所の登録等必要になってきます。
JLCPCBでの発注に関してはこちらの記事で詳しく解説しているので参考にして下さい！

【電子工作】はじめての基板製作！JLCPCBさんに基板を発注してみました。ユーザー登録・データ納品・基板到着までの一連の流れをご紹介！

基板製作料金と送料合わせて500円ほどで製作でき、10日前後で基板が手元に届きます。

必要なパーツ一覧

V4.3の基板では0805サイズのパーツが使われています。(他のバージョンの基板では若干異なる場合があります)

JLCPCBではPCBAサービス(パーツ実装)を利用することも出来ますが、今回全て個別でパーツを入手しました。
海外サイトを利用しないと入手出来ない物も多いため、パーツ一覧のリンクも載せておきます。

パーツ	個数	リンク
1.タクトスイッチ(SMD) 6×6×6mm	6	Aliexpress
2.コンデンサ10μF(0805)	1	Amazon / Aliexpress / 秋月電子
3.Wemos D1 Mini	1	Amazon / Aliexpress
4.フューズ(0805)	1	秋月電子
5.ピンソケットL型(2×10)	1	Amazon / 秋月電子
6.LCD TFT1.44インチ(128×128)	1	Amazon / Aliexpress
7.LED RGB WS2812B	1	Aliexpress / 秋月電子
8.サイドボタン(SMD)	2	Amazon / Aliexpress
9.UMH3N	1	Aliexpress
10.抵抗10Ω(0805)	1	Amazon / Aliexpress
11.抵抗4.7kΩ(0805)	2	Amazon / Aliexpress
12.抵抗470Ω(0805)	1	Amazon / Aliexpress
13.抵抗12.1kΩ(0805)	1	Amazon / Aliexpress
14.可変抵抗300Ω(SMD)	1	秋月電子
15.スピーカー	1	Aliexpress
16.スライドスイッチ(SMD)	2	Amazon / Aliexpress
17.TP4056	1	Amazon / Aliexpress
18.MCP4725	1	秋月電子
19.MCP23017-E/SO(SMD)	1	Aliexpress
20.リポバッテリー	1	容量はお好みで！