Arduino-alustan soveltaminen pelikonsolin kehittämisessä : Projekti teoriasta toteutukseen

Abstract

Arduino on avoimen lähdekoodin elektroninen kehitysalusta, jonka avulla voidaan toteuttaa yksinkertaisia ja monimutkaisiakin sulautettuja järjestelmiä sekä harraste- että oppimistarkoituksessa. Tässä työssä selvitetään, miten Arduino toimii ja miten sitä voi soveltaa omassa peliaiheisessa sulautetussa järjestelmässä. Työn tarkoituksena on rakentaa Arduino-pohjainen pelikonsoli, jossa on useampia pelattavia pelejä. Jokainen peli poikkeaa toisistaan siinä määrin, miten ne Arduinoa ja muita komponentteja kytkentälaudalla käyttävät hyödykseen. Projektin rakentamisessa käytetään hyväksi Arduino-yhteisön laajaa dokumentaatiota ja siihen pohjautuvaa kirjallisuutta. Inspiraationa peleille on käytetty suosittuja peliteemoja videopelimaailmasta. Työ jakaantuu kahteen isompaan kokonaisuuteen. Työssä tutustutaan ensin Arduinon perusteisiin ja arkkitehtuuriin. Työssä käytetään Arduino Uno -alustaa, joten tarkemmat arkkitehtuurilliset tekstit perustuvat kyseiseen malliin. Arduino tarjoaa paljon muitakin alustoja ja niitä on vertailtu sekä teknisellä tasolla että erilaisten projektien vaatimuksien kannalta. Eri mallit tarjoavat eri määrän esimerkiksi I/O-pinnejä sekä eri määrän muistia. Alustojen fyysinen koko määrittää myös sen soveltuvuutta eri käytännön toteutuksissa. Työn toinen kokonaisuus on oman pelikonsolin rakentaminen ja sen ohjelmoiminen. Projektin rakentaminen tapahtuu Arduinon myymän aloittelijoille tarkoitetun aloituspakkauksen pohjalta. Pakkauksen mukana tulleen opaskirjan avulla saadaan vaadittavat kytkennät asennettua kytkentälaudalle. Kytkentöjen mallintamisessa käytetään apuna selainpohjaista Tinkercad-mallintamisohjelmaa, joka auttaa kytkentöjen hahmottamisessa sekä kytkentäkaavion luomisessa. Varsinainen mikrokontrollerin ohjelmoiminen tapahtuu ohjelmistotuotannon perusteiden mukaisesti. Itse pelit ja pelivalikko jaetaan modulaarisen ohjelmoinnin periaatteiden mukaisesti omiin moduuleihin, jotta niiden kehittäminen ja ylläpitäminen olisi käytännöllisempää ja helpompaa. Ohjelmiston versionhallinnassa käytetään GitHub-versionhallintatyökalua, jotta ohjelmistokehitys voidaan jakaa sekä pää- että kehityshaaraan ja projektin etenemistä voi seurata pienemmissä osissa. Lopuksi valmis ohjelma testataan testikäyttäjillä ja sen perusteella ehostetaan pelien käyttäytymistä sekä käyttäjäkokemusta. Työ osoittaa, että aloittelevankin harrastelijan elektroniikkataidoilla saadaan rakennettua itse suunnittelema projekti alusta loppuun saakka. Tärkeässä osassa työn onnistumisessa on Arduinon laaja dokumentaatio kyseisestä mallista sekä ohjeet komponenttien käyttämisestä. Arduinon rakentaman yhteisön avulla harrastelijana voi tukeutua myös muiden netissä jakamiin projekteihin ja ottaa niistä mallia oman projektin suunnittelussa ja rakentamisessa, jotta lopputulokseksi saadaan toimiva sulautettu järjestelmä.