最近買了一片深圳一位電子玩家製作的Trinket M0相容控制板“RCM-X86”，這個微型控制板就像上一篇文章提到的SwitchMe，主要銷售目標是想把自製韌體注入器安裝在Switch主機內部的玩家。
不過，它吸引我的主要因素是在商品說明中提到的，I/O接腳跟Adadruit Trinket M0一致。畢竟注入自製韌體，並不一定要透過這一類型的USB裝置，除了使用電腦、微電腦板，還有兩種簡便的方式：
- Android裝置：開放原始碼的Rekado和NXLoader，都能讓Android裝置充當Fusée Gelée啟動器，所以除了手機和平板，電視機上盒應該也能用。
- 瀏覽器：改機也邁入雲端時代了，Nintendo Switch Payload Loader是用JavaScript語言開發的Fusée Gelée啟動器。
組裝Trinket M0相容控制板
Trinket M0和Arduino Zero採用同一系列，但不同型號的微控器：
- Arduino Zero：ATSAMD21G18微控器
- Trinket M0：ATSAMD21E18微控器
這兩款微控器的核心相同，差別在晶片的封裝型式和接腳數量。Trinket M0採用的版本接腳比較少（32腳，另一款是48腳），但是接腳的間距比較寬（0.8mm，另一款是0.5mm），如果要自行焊接的話，會比較容易一些。
Trinket M0板只有引出5個I/O腳，其中：
- 3個具備類比輸入功能（12位元解析度）
- 1個具備類比輸出功能（10位元解析度）
- 2個具備PWM輸出功能
- 3個內建電容式觸控開關功能
每個I/O腳最高輸出入3.3V, 10mA（建議7mA），所有輸出入埠的總電流量不得超過65mA。此控制板上面有兩個LED，一個是接第13腳的紅色LED；另一個是RGB DotStar全彩LED，接第D7和D8腳。完整的接腳說明，請參閱Trinket M0的Pinouts說明頁以及電路圖。
Adafruit有推出其他採用SAMD21微控器的控制板，例如Adafruit Feather M0 Basic Proto，有20個GPIO腳。
我買的這片“RCM-X86”相容板，微控器和Arduino Zero相同，板子上沒有Reset鍵，因為預設是要安裝在Switch主機內部，出貨時附帶磁簧開關，方便使用者透過磁鐵在Switch主機外部吸附開關，達到按下Reset鍵的目的。
這個相容板沒有第13腳的紅色LED，也沒有RGB全彩LED，接腳如下：
我把它跟一些零件焊接在PCB洞洞板：
這是正面，左下角的圓形零件是超級電容。
使用超級電容器（法拉電容）充當電池
任天堂Switch遊戲機在開機或睡眠狀態時，它的USB Type-C介面可輸出5V供電給週邊裝置；在關機狀態，Type-C介面就沒有電力輸出。由於改機晶片必須在Switch開機之前待命，所以外接型必須自帶電源。
上一篇文章提到，有些Fusée Gelée程序啟動器，採用鈕扣型電池驅動，有些則用一般的鋰電池，這是一款使用超級電容當作電池的Xecuter SX Pro：
超級電容（又稱為「法拉電容」或「雙電層電容器」）的尺寸和外型類似普通電解質電容，但是能量密度高，比傳統的電解電容容量高上數百倍至千倍不等，像上圖兩側的超級電容，電容值高達500F。
超級電容的優點是充電速度快、循環使用壽命長（10萬次以上）、沒有記憶效應、充電電路簡單。缺點是耐電壓低，電子零件行常見的販售耐電壓規格是2.7V和5.5V。
一般電池在長時間使用下，都能維持固定的輸出電壓；超級電容則是會快速放電、輸出電壓呈指數型衰減到0。所以超級電容通常用於「備援」，例如，裝在行車記錄器中，當汽機車關閉電源時，能夠持續紀錄數秒並讓設備正常關機；或者裝在硬碟裡面，在外部電力中斷時讓讀寫頭歸位。
超級電容有不同的包裝和接腳型式，筆者選用的外觀如下（V型脚），電容的包裝印刷有個指示「負極」接腳的三角標示：
選用電容要注意它的耐電壓值，供應電壓最好在電容耐電壓的80%以下，絕對不能超過耐電壓值，正、負腳也不可接反，否則可能會爆裂。筆者打算將它連接USB的5V電源，因此選用的耐電壓是5.5V，容量為1F（嗯，有點小，但夠實驗用了）。
超級電容的充電電路簡單到只要在它的正極串接一個電阻就行了。假如超級電容的耐電壓是2.7V，可以像下圖這樣把它們串聯起來，即可增加耐電壓值，但是電容量也會減半：
串接在電容前面的電阻的作用除了限流（5V÷10Ω=0.5A），也可調節電容充電時間（參閱「電容式觸控開關實驗（一）：RC延時電路應用」），筆者手邊正好有1/2W 10Ω電阻，就直接用上了，也可以用其他阻抗值替代。
超級電容驅動的Adafruit Trinket M0相容微控制板的組裝電路圖
我主要打算把這個微電腦板接在電腦上開發測試使用，所以採用USB A型公頭，若是要接在Switch或其他USB Type-C裝置，只要再套上一個USB Type-C轉接頭就行了。USB A型公頭的接腳定義如下：
底下是Trinket M0相容微控制板組裝電路圖。USB插頭的電源「正極」腳連接一個蕭特基二極體（Schottky），避免超級電容的電源逆流回到電腦端；電腦的USB插孔內部應該也有相應的防護電路，不過，反正只是多焊接一個二極體，價錢也很便宜，所以還是加上吧～
蕭特基二極體可用普通的功率二極體（如1N4001）替代，然而，筆者選用的SS32蕭特基二極體的導通電壓為0.5V，普通二極體則是0.6~0.7V，也就是通過蕭特基二極體之後的USB電壓約為4.5V。此外，蕭特基二極體的反向恢復時間極短，也就是從導通到截止狀態幾乎沒有延遲，可有效避免反向電壓。
超級電容兩端的電壓，會隨著電容充電逐漸上升到4.5V左右，經過現成的5V轉3.3V降壓模組輸出3.3V供電給微控制板。
我使用的直流電壓轉換模組是常見的1117元件。有一種升降壓直流電轉換模組，可以在輸入電壓超過或低於輸出電壓時，自動讓輸出電壓維持在固定值。例如，無論輸入是3.5V還是12V，輸出都固定在5V，但是，輸出電流並非恆定，假設輸入12V輸出5V/2A，輸入3.5V，升壓之後的輸出電流可能只有0.5A，畢竟能量不會從無中生有。
自動升降壓模組很適合用在太陽能板或者風力發電機，輸出電壓極不穩定的場合（風力發電機的電力輸出會隨著風速改變），也適合用於超級電容電路，不過，自動升降壓直流電轉換模組的輸入電壓大多要3.5V以上，所以我採用比較便宜的降壓模組。
