Kit pédagogique Arcade Proto Board compatible Arduino

Souder son matériel, le programmer, puis y jouer : la platine Arcade Proto Board condense ces trois étapes sur un seul circuit imprimé. Livrée en kit, cette petite console de jeux pédagogique compatible Arduino embarque 27 mini-jeux d'arcade rétro prêts à téléverser, dont les codes sources commentés servent ensuite de point de départ pour créer ses propres jeux. Le cœur du montage repose sur un module XIAO RP2040, un afficheur couleur et six boutons en façade.
  
 
         

On peut voir la console en fonctionnement sur la vidéo de démonstration de la console de jeu Lextronic.

Une console à assembler, à programmer et à faire évoluer

La platine Arcade Proto Board s'adresse autant aux makers et passionnés d'électronique qu'aux établissements (lycées, IUT, écoles d'ingénieurs, clubs scientifiques, fablabs). Elle aborde de façon concrète quatre domaines : la programmation d'un microcontrôleur moderne avec le langage et l'IDE Arduino, l'affichage graphique couleur, la lecture d'entrées utilisateur par boutons-poussoirs et la génération de sons sur buzzer piézo. La documentation fournie est en français. 
 

Spécifications techniques

Le cerveau de la console est un module XIAO RP2040 (Seeed Studio), une carte de développement très compacte (environ 21 × 17,5 mm) bâtie autour du microcontrôleur RP2040 de Raspberry Pi. Ce dernier associe un processeur ARM Cortex-M0+ double cœur cadencé jusqu'à 133 MHz, 264 ko de SRAM et 2 Mo de mémoire Flash. Le module expose 14 broches GPIO (11 entrées/sorties numériques, 4 entrées analogiques), des interfaces UART, I²C et SPI, un connecteur USB Type-C pour l'alimentation et la programmation, une LED RVB et des boutons RESET et BOOT.
 


 

L'affichage est confié à un écran TFT couleur 320 × 240 pixels piloté par un contrôleur ST7789VW via le bus SPI. Les commandes reposent sur six boutons-poussoirs en façade, câblés en clavier matricé 2 × 3 avec des diodes anti-retour pour éviter les détections parasites lors d'appuis simultanés. Un buzzer piézo-électrique produit bips, effets sonores et bruitages. Le kit comprend également le transistor BC548 et sa résistance de 10 kΩ associés au pilotage, ainsi qu'un cordon USB.

Dans la console, le module XIAO RP2040 lit l'état des six boutons, gère l'afficheur couleur, pilote le buzzer et exécute le programme de jeu stocké en mémoire. Cette base partage l'architecture des autres cartes sur RP2040 : les mêmes outils et bibliothèques s'appliquent.

Ce que la console apporte en travaux pratiques

L'intérêt de la platine Arcade Proto Board tient à son double usage. Assemblée, elle se joue tout de suite, ce qui entretient la motivation. Elle reste ouverte ensuite, puisque chaque jeu est livré en code source Arduino abondamment commenté. Les noms de variables sont explicites, de sorte qu'on peut ajuster une vitesse, ajouter des vies ou modifier un comportement sans repartir de zéro.
  

        
 

L'assemblage par soudure constitue en soi un exercice. Pour un public scolaire comme pour un maker qui se remet aux fers, monter sa propre console est une façon directe de revoir les gestes : préparation des composants, polarité des diodes et du buzzer, soudure soignée du module et du connecteur d'afficheur. Le résultat est tangible et fonctionne tout de suite, ce qui valorise le travail accompli. Le format reste assez lisible pour expliquer les liaisons entre microcontrôleur, écran, boutons et buzzer.

Les 27 jeux fournis avec la console

La console est livrée avec 27 mini-jeux prêts à téléverser. Leurs jaquettes affichées sur les visuels reprennent le nom des jeux, pas leurs graphismes réels. Chaque jeu s'inspire d'un grand classique des salles d'arcade, sans en reprendre le titre d'origine. Voici la liste complète :
 

 
 

• TONG (2 joueurs) — Reprise du tout premier genre de jeu d'arcade (1972), une partie de tennis de table où chaque joueur contrôle une raquette verticale. Il faut renvoyer la balle et marquer quand l'adversaire la manque ; premier à 10 points. Le joueur 1 monte et descend avec Haut/Bas, le joueur 2 avec Action A/Action B. La balle rebondit sur les murs haut et bas comme sur les raquettes, l'angle variant selon le point d'impact.
  
  
• TONG (1 joueur) — Version solo du précédent. Le second joueur cède la place à une IA réglable sur trois niveaux (Facile, Normal, Difficile), choisis sur l'écran titre. Des bips distincts marquent les rebonds (mur, joueur, IA) et une mélodie salue la victoire.
  
  
• INVADERS — Inspiré d'un classique de 1978. On pilote un canon laser mobile pour détruire des vagues d'aliens qui descendent en accélérant, à l'abri de boucliers destructibles. Abattre la soucoupe mère qui traverse le haut de l'écran rapporte un bonus. Déplacement Gauche/Droite, tir Action A.
  
  
• ASTERO CUBE — D'après un succès de 1979. Vu de dessus, un petit vaisseau évolue dans un champ d'astéroïdes (ici des cubes) qui se fragmentent en morceaux plus petits sous les tirs ; il faut aussi gérer des soucoupes. Rotation Gauche/Droite, accélération Haut, tir Action A. Survivre le plus longtemps en visant le meilleur score.
  
  
• BRIKANOID — Casse-briques inspiré d'un titre de 1986. Une raquette renvoie la balle pour détruire des briques disposées en motifs ; certaines demandent plusieurs impacts, d'autres sont indestructibles, d'autres encore libèrent des bonus selon leur couleur : cyan (raquette plus large), orange (plus étroite), rouge (plus rapide), vert (plus lente), jaune (collante), magenta (balles supplémentaires), bleu (balle perforante), blanc (vie en plus). Déplacement Gauche/Droite.
  
  
• GENPO — Jeu de labyrinthe de 1982. On dirige un pingouin dans un dédale de blocs de glace : il pousse ou casse les blocs (Action A) pour écraser ennemis et œufs, et peut étourdir un adversaire en frappant un mur que celui-ci touche. Aligner les trois diamants du niveau permet de le terminer plus vite. Déplacement aux quatre directions.
  
  
• LAGAXIAO — Shoot spatial inspiré d'un classique de 1979 réputé pour ses couleurs et ses animations. Le vaisseau, en bas d'écran, tire vers le haut sur des aliens en formation qui se détachent du groupe pour plonger en piqué. Déplacement Gauche/Droite, tir Action A.
  
  
• Missile Interceptor — D'après un titre de 1980 sur le thème de la défense antimissile. On protège plusieurs villes en lançant des contre-missiles qui explosent en une zone circulaire pour intercepter des salves ennemies, lesquelles se divisent parfois en plusieurs ogives. Viseur aux quatre directions, tir Action A. La partie s'achève quand toutes les villes sont détruites.
  
  
• ZERBERK — Tir en labyrinthe inspiré d'un jeu de 1980. Un humanoïde vu de dessus traverse des salles peuplées de robots : il tire pour les détruire, esquive leurs projectiles et les parois mortelles, puis gagne la sortie avant qu'un ennemi indestructible ne le rattrape. Déplacement aux quatre directions, tir Action A.
  
  
• PIX — Inspiré d'un concept original de 1981 fondé sur la capture de territoire. Un marqueur part du bord d'un grand rectangle et trace des lignes pour conquérir une part de la surface, tout en évitant une créature aux mouvements imprévisibles. Le tracé rapide se fait avec Action A, le tracé lent avec Action B, ce dernier rapportant davantage. Être touché en plein dessin coûte une vie.
  
  
• BALLS — D'après un classique de 1989 au gameplay simple et addictif. Un explorateur armé d'un grappin tiré vers le haut (Action A) fait éclater des bulles rebondissantes qui se divisent à chaque impact jusqu'à disparaître, sur fond de lieux touristiques. Déplacement Gauche/Droite. On nettoie chaque écran en profitant de bonus temporaires.
  
  
• CYCLE — Inspiré d'une adaptation de film de 1982 devenue une borne marquante du début des années 80. Des motos lumineuses laissent derrière elles un mur de lumière continu ; il s'agit de coincer la moto adverse pour la faire s'écraser, sans heurter soi-même un mur ou une traînée. Déplacement aux quatre directions.
  
  
• SUPER CYCLE — Variante du précédent où l'on affronte cette fois trois motos adverses simultanément, selon le même principe.
  
  
• MUCHWORM — Reprise d'un classique de la fin des années 1970. Un serpent vu de dessus avance en continu dans un cadre et grandit en mangeant des éléments, sans percuter les murs ni son propre corps. Notre version ajoute une large palette d'objets à effets : pomme (+1 segment), vitamine (+2), cisaille (−1), cure-dent (−3), frein, turbo, bouclier (absorbe une collision), phase (traverse sa queue un instant), score ×2, poison, vie supplémentaire, aimant, téléport et chaîne+. Déplacement aux quatre directions.
  
  
• MEMORY — D'après un jeu de mémoire électronique commercialisé à partir de 1978. L'appareil allume et sonne des boutons dans un ordre donné ; il faut reproduire la séquence, qui s'allonge d'un élément à chaque réussite jusqu'à la première erreur. Notre version comporte six boutons, contre quatre sur l'original. Toutes les touches sont sollicitées.
  
  
• TANK — Inspiré d'un titre de 1977. On pilote un char face à d'autres chars dans un décor de bâtiments vu de dessus ; chacun se déplace lentement, oriente sa tourelle et tire. Le blindage encaisse plusieurs impacts et la couleur du char s'assombrit à mesure qu'il s'use. Marche avant Haut, marche arrière Bas, rotation de la tourelle Gauche/Droite, tir Action A.
  
  
• ROAD — On pilote une voiture en bas de l'écran et l'on évite les voitures et camions qui descendent, ainsi que les sorties de route lorsque le tracé devient sinueux. Toucher les étoiles volantes déclenche divers effets. Déplacement Gauche/Droite. L'objectif est de tenir le plus longtemps possible en maximisant le score.
  
  
• TONGLET — Inspiré d'un titre de 1985 considéré comme l'un des premiers dungeon crawlers. On incarne un magicien vu de dessus dans des dédales remplis de monstres et de générateurs d'ennemis. On explore en temps réel, on ramasse nourriture (carré vert) et munitions (carré violet), et l'on détruit des générateurs pour limiter l'afflux de créatures, en surveillant une jauge de santé. Cinq générateurs détruits font apparaître une sortie (carré jaune) qui téléporte vers un autre labyrinthe. Déplacement aux quatre directions, tir Action A.
  
  
• XIAOTRIS — Inspiré d'un jeu de 1984 parmi les plus vendus de l'histoire. Le but est d'empêcher la grille de déborder. Sa particularité : une physique de type « sable » où les blocs posés comblent les vides, l'objectif étant de connecter au moins quatre blocs de même couleur pour les détruire. Un vent dévie la trajectoire (indiqué en bas d'écran), et la répartition des pièces fait basculer le cadre d'un côté ou de l'autre. Toucher les étoiles volantes active des effets : changement de couleur (bleue), nouvelle pièce (rouge), chute immédiate (jaune), métamorphose (rose), destruction d'une ligne (verte) ou d'une colonne (orange). Déplacement Haut/Bas, descente rapide Gauche, rotation Droite.
  
  
• BIGBUG — D'après un classique de 1982. Un personnage vu de côté creuse des galeries dans des couches de terre colorées et élimine des monstres, soit en les gonflant à la pompe jusqu'à l'explosion (Action A), soit en faisant tomber sur eux des rochers préalablement dégagés. Selon l'ennemi, il faut plus ou moins de coups de pompe. Déplacement aux quatre directions.
  
  
• GAUFFRER — Inspiré d'un classique de 1981. On dirige une grenouille vue de dessus qui traverse d'abord une route très fréquentée, puis une rivière en sautant de rondins en tortues sans tomber à l'eau, pour rejoindre les cases « maison » en haut de l'écran. Astuce : sauter le plus à droite possible sur les troncs. Déplacement aux quatre directions.
  
  
• MAZE — D'après un phénomène mondial de 1980. Notre version met en scène une entité dans une ville futuriste vue de dessus : elle doit semer des pastilles partout en échappant à trois bulles diaboliques. Quatre super-pastilles offrent chacune un pouvoir : gel des ennemis (qui restent mortels au contact), déroute (ils fuient un temps), invincibilité brève et super-vitesse temporaire. Déplacement aux quatre directions.
  
  
• XIAO LANDER — Inspiré d'un titre de 1979. On pose un module lunaire vu de côté en dosant orientation, poussée moteur (Action A) et carburant pour se poser en douceur sur de petites zones planes ; la précision et la difficulté de la zone déterminent le score. Notre version introduit un vent solaire dont la direction et l'intensité varient au hasard. Déplacement Gauche/Droite.
  
  
• XIAOGUM — Inspiration plus libre d'un classique de 1986 à la musique entêtante. Un petit dragon traverse des écrans fixes de plateformes : il souffle des bulles pour emprisonner les ennemis, puis les éclate pour les vaincre et faire surgir fruits et bonus, en évitant projectiles et limite de temps qui fait apparaître un ennemi plus dangereux.
  
  
• SCAM XIAO — D'après un shoot'em up à défilement forcé de 1981. Un vaisseau survole automatiquement un terrain qui défile ; le tir frontal (Action A) et les bombes (Action B) servent à détruire ennemis et réservoirs de carburant pour recharger la jauge, tout en évitant le relief et les projectiles. Déplacement aux quatre directions.
  
  
• XIAO RESCUE — Inspiré d'un jeu du début des années 1980. Un petit vaisseau se détache d'un vaisseau-mère, franchit un champ de météorites pour se poser et embarquer un astronaute, puis remonte en évitant les obstacles et en tirant sur les météores. Notre version ajoute un compte à rebours : s'il atteint zéro avant l'évacuation de tous les astronautes, la partie s'arrête. Déplacement Gauche/Droite, poussée Action A.
  
  
• XIAOYAN — D'après un classique de 1982 articulé autour du thème des cochons contre les loups, où l'on faisait éclater des ballons portant des loups. Notre version oppose un oiseau à des monstres parachutistes au comportement varié (rapides, erratiques ou armés) qui tombent d'un arbre : il faut empêcher trois ennemis de toucher le sol, sous peine de perdre une vie, tout en gérant des bombes rechargeables par séries d'éliminations. Déplacement Gauche/Droite, tir missile Haut, bombe Bas.

Assemblage du kit

Le montage de la platine Arcade Proto Board demande un fer à souder, une pince coupante et de la soudure, non fournis avec le kit. Les étapes s'enchaînent dans un ordre logique : pose des deux connecteurs du module, soudure du transistor BC548 et de sa résistance, mise en place du module XIAO RP2040 au dos du circuit, puis des six diodes (attention au sens), du connecteur support d'afficheur, des six boutons-poussoirs, de l'afficheur et enfin du buzzer en respectant sa polarité.
 
 
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Deux précautions méritent attention. D'abord, ne pas chauffer trop longtemps les broches du module : souder une broche, patienter quelques secondes, puis passer à la suivante préserve le composant. Ensuite, lors de la pose du connecteur support, les broches ne doivent pas dépasser de l'enveloppe noire, faute de quoi un court-circuit pourrait se former sous l'afficheur. Le film de protection de la dalle se retire en tirant la languette parallèlement à l'écran, jamais vers le haut.

Développer ses propres jeux avec l'IDE Arduino

La console se programme depuis l'IDE Arduino, le module XIAO RP2040 se comportant comme une carte Arduino classique une fois le support installé. En pratique, on ajoute l'URL de gestionnaire de cartes du package RP2040 d'Earle F. Philhower, on installe « Raspberry Pi Pico/RP2040 », puis on sélectionne la carte « Seeed Studio XIAO RP2040 » et le bon port COM. Le pilotage de l'écran s'appuie sur trois bibliothèques : Adafruit_GFX, Adafruit_ST7789 et SPI. Le téléversement passe par le cordon USB-C ; en cas de blocage, le bouton BOOT du module force le mode de programmation.

Pour démarrer, deux programmes servent de référence. Test_BP montre comment lire le clavier matricé 2 × 3 : chaque ligne est mise tour à tour à la masse, les colonnes sont lues en INPUT_PULLUP, et un anti-rebond logiciel d'environ 20 ms distingue proprement le front d'appui (utile pour un tir) de l'appui maintenu (utile pour un déplacement). DEMO parcourt pas à pas les fonctions graphiques de l'écran 320 × 240 : textes de tailles et couleurs variées, tracés de rectangles, lignes, cercles et triangles, test des quatre orientations, modes normal et inversé. 
 
 
 
 

Les sprites des jeux sont codés sous forme de matrices d'entiers, chaque case portant un indice de palette de 0 à 5. Une palette au format RGB565 (16 bits, celui de l'écran TFT) traduit chaque indice en une couleur réelle ; on dispose ainsi de cinq couleurs plus un fond. Pour animer un personnage, on fait défiler plusieurs sprites successifs. Deux utilitaires Windows accompagnent ce travail : un éditeur de sprites, qui gère jusqu'à quatre images (frames) de 8 × 8 à 64 × 64 pixels, autorise rotation et réglage des couleurs, et génère directement le code Arduino ; et un convertisseur d'image, qui transforme un fichier BMP de 320 × 240 pixels en un sketch prêt à afficher l'image, pratique pour créer l'écran de présentation d'un jeu. 

 
  
 

Le module qui équipe la console se retrouve dans la gamme des modules XIAO, et la carte seule existe sous la référence Seeed Studio XIAO RP2040, utile pour prévoir une rechange ou prolonger un projet.

Chaîne de développement de la console Arcade Proto Board

Pour quels publics et quels usages

La Arcade Proto Board trouve sa place en travaux pratiques de lycée technologique, en IUT, en école d'ingénieurs, en club scientifique ou en fablab. Elle sert d'abord d'exercice de soudure complet, puis de support pour aborder la programmation embarquée : scrutation de boutons, affichage graphique, génération sonore et logique de jeu.

Au-delà du cadre scolaire, c'est un projet maker abordable pour qui veut s'initier au RP2040 sur un objet fini et amusant. La modification des jeux existants offre une progression naturelle : on lit un code commenté, on change une valeur, on observe le résultat à l'écran, puis on écrit son propre jeu. Les produits décrits dans la documentation sont destinés à un usage pédagogique de la programmation pour un public à partir de 14 ans.

Résumé des caractéristiques techniques

• Microcontrôleur : module XIAO RP2040 (RP2040, ARM Cortex-M0+ double cœur jusqu'à 133 MHz)
• Mémoire : 264 ko de SRAM, 2 Mo de Flash
• Afficheur : TFT couleur 320 × 240 pixels, contrôleur ST7789VW (SPI)
• Commandes : 6 boutons-poussoirs en façade (clavier matricé 2 × 3, diodes anti-retour)
• Son : buzzer piézo-électrique
• Connectique : USB Type-C (alimentation et programmation), cordon USB fourni
• Jeux : 27 mini-jeux fournis avec codes sources Arduino commentés
• Outils : éditeur de sprites et convertisseur BMP (logiciels Windows)
• Programmation : IDE Arduino + package RP2040, bibliothèques Adafruit_GFX / Adafruit_ST7789 / SPI
• Livraison : kit à souder, documentation en français

Questions fréquentes

La console est-elle livrée montée ?

Non. La Arcade Proto Board est un kit à souder. Il faut disposer d'un fer à souder, de soudure et d'une pince coupante, qui ne sont pas fournis. L'assemblage est conçu pour rester accessible et constitue lui-même un exercice pratique de soudure.

Faut-il savoir programmer pour s'en servir ?

Non pour jouer : les 27 jeux se téléversent tels quels. Pour aller plus loin, une base en C/C++ et IDE Arduino suffit. Les codes sources sont commentés et leurs variables explicites, ce qui permet de modifier vitesse, vies ou comportements avant d'écrire ses propres jeux.

Quel microcontrôleur équipe la console ?

Un module XIAO RP2040 à base de RP2040 (ARM Cortex-M0+ double cœur jusqu'à 133 MHz, 264 ko de SRAM, 2 Mo de Flash). Il gère les boutons, l'afficheur, le buzzer et exécute le jeu téléversé via le port USB-C.

Combien de jeux sont fournis et peut-on en créer d'autres ?

La console propose 27 mini-jeux prêts à l'emploi. On peut les modifier grâce à leurs sources commentées, puis développer ses propres jeux à l'aide des exemples de gestion des boutons, du buzzer et de l'écran, ainsi que de l'éditeur de sprites et du convertisseur BMP.

Comment configurer l'IDE Arduino pour la carte ?

On ajoute l'URL de gestionnaire de cartes du package RP2040 d'Earle F. Philhower, on installe « Raspberry Pi Pico/RP2040 », puis on sélectionne « Seeed Studio XIAO RP2040 » et le port COM correspondant. Les bibliothèques Adafruit_GFX, Adafruit_ST7789 et SPI sont nécessaires pour piloter l'écran.

L'écran et les boutons posent-ils des contraintes particulières ?

L'afficheur 320 × 240 pixels se pilote en SPI via le contrôleur ST7789VW. Les six boutons forment un clavier matricé 2 × 3 ; les diodes anti-retour évitent les détections erronées lors d'appuis simultanés, et un anti-rebond logiciel d'environ 20 ms fiabilise la lecture.

Les photos et certaines parties du texte de cette page ont été créées ou modifiées par IA.