.. note::

    Hallo und willkommen in der SunFounder Raspberry Pi & Arduino & ESP32 Enthusiasten-Community auf Facebook! Tauche tiefer in Raspberry Pi, Arduino und ESP32 mit anderen Enthusiasten ein.

    **Warum beitreten?**

    - **Expertenunterstützung**: Löse Probleme nach dem Kauf und technische Herausforderungen mit Hilfe unserer Community und unseres Teams.
    - **Lernen & Teilen**: Tausche Tipps und Tutorials aus, um deine Fähigkeiten zu verbessern.
    - **Exklusive Vorschauen**: Erhalte frühzeitigen Zugang zu neuen Produktankündigungen und Vorschauen.
    - **Sonderrabatte**: Genieße exklusive Rabatte auf unsere neuesten Produkte.
    - **Festliche Aktionen und Verlosungen**: Nimm an Verlosungen und Feiertagsaktionen teil.

    👉 Bereit, mit uns zu entdecken und zu erschaffen? Klicke auf [|link_sf_facebook|] und tritt noch heute bei!

.. _2.1.6_c_pi5_mcp3008:

2.1.6 Joystick (MCP3008)
========================


.. note::

   .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg
      :width: 25%
      :align: left
    

   Je nach deiner Kit-Version überprüfe bitte, ob du **ADC0834** oder **MCP3008** hast, und fahre mit dem entsprechenden Abschnitt fort.

Einführung
----------

In diesem Projekt lernen wir, wie ein Joystick funktioniert.  
Wir bewegen den Joystick und zeigen die Ergebnisse auf dem Bildschirm an.

Benötigte Komponenten
---------------------

In diesem Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten. 

.. image:: ../img/image317-copy.png

Prinzip
-------

**Joystick**

Die Grundidee eines Joysticks besteht darin, die Bewegung eines Steuerknüppels in elektronische Informationen umzuwandeln, die ein Computer verarbeiten kann.

Um dem Computer einen vollständigen Bewegungsbereich mitzuteilen, muss ein Joystick die Position des Steuerknüppels auf zwei Achsen messen – die X-Achse (links nach rechts) und die Y-Achse (hoch und runter). Genau wie in der Geometrie bestimmen die X-Y-Koordinaten die exakte Position des Knüppels.

Um die Position des Knüppels zu bestimmen, überwacht das Joystick-Steuersystem einfach die Position jeder Achse. Das herkömmliche analoge Joystick-Design macht dies mit zwei Potentiometern oder verstellbaren Widerständen.

Der Joystick hat außerdem einen digitalen Eingang, der betätigt wird, wenn der Joystick heruntergedrückt wird.

.. image:: ../img/image318.png


Schaltplan
----------

Beim Auslesen der Joystick-Daten gibt es Unterschiede zwischen den Achsen:  
Die Daten der X- und Y-Achse sind analog und müssen mit dem MCP3008 in digitale Werte umgewandelt werden.  
Die Daten der Z-Achse sind digital, daher kannst du sie direkt über GPIO auslesen – oder ebenfalls über den ADC.

.. .. image:: ../img/image319.png

    *   - T-Board-Name
        - Physical
        - WiringPi
        - BCM

    *   - SPICE0
        - pin24
        - 10
        - 8
    *   - SPIMOSI
        - pin19
        - 12
        - 10
    *   - SPIMISO
        - pin21
        - 13
        - 9
    *   - SPISCLK
        - pin23
        - 14
        - 11
    *   - GPIO22
        - pin15
        - 3
        - 22

.. image:: ../img/schematic_2.1.9_joystick_mcp3008.png


Experimentelle Schritte
-----------------------

**Schritt 1:** Baue die Schaltung auf.

.. image:: ../img/july24_2.1.9_joystick_mcp3008.png

**Schritt 2:** Wechsle in den Code-Ordner.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.1.6-2/

**Schritt 3:** Kompiliere den Code.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.1.6_Joystick.c -o joystick -lwiringPi

**Schritt 4:** Führe die ausführbare Datei aus.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    ./joystick

Nachdem der Code ausgeführt wurde, bewege den Joystick – die entsprechenden Werte von x, y und Btn werden auf dem Bildschirm angezeigt.

.. note::

    Falls es nach dem Ausführen nicht funktioniert oder die Fehlermeldung „wiringPi.h: No such file or directory“ erscheint, siehe :ref:`install_wiringpi`.

**Code**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <wiringPiSPI.h>
    #include <stdio.h>

    #define SPI_CHANNEL 0
    #define SPI_SPEED   1000000  // 1 MHz
    #define BtnPin      3        // WiringPi 3 = BCM GPIO22

    // Lesen vom MCP3008-Kanal (0–7)
    int read_ADC(int channel) {
        if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;                            // Startbit
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;           // Kanal-Konfiguration
        buffer[2] = 0;

        wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

        int result = ((buffer[1] & 0x03) << 8) | buffer[2];
        return result;
    }

    int main(void) {
        if (wiringPiSetup() == -1) {
            printf("WiringPi-Setup fehlgeschlagen!\n");
            return 1;
        }

        if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
            printf("SPI-Setup fehlgeschlagen!\n");
            return 1;
        }

        pinMode(BtnPin, INPUT);
        pullUpDnControl(BtnPin, PUD_UP);

        while (1) {
            int x_val = read_ADC(0);     // VRX an CH0
            int y_val = read_ADC(1);     // VRY an CH1
            int btn_val = digitalRead(BtnPin);  // SW-Taster

            printf("x = %d, y = %d, btn = %d\n", x_val, y_val, btn_val);
            delay(100);
        }

        return 0;
    }

**Code-Erklärung**

#. Dieser Abschnitt initialisiert die für GPIO- und SPI-Kommunikation benötigten Bibliotheken.

   .. code-block:: c

       #include <wiringPi.h>
       #include <wiringPiSPI.h>
       #include <stdio.h>

       #define SPI_CHANNEL 0
       #define SPI_SPEED   1000000  // 1 MHz
       #define BtnPin      3        // WiringPi 3 = BCM GPIO22

#. Definiert eine Funktion ``read_ADC()``, um analoge Daten vom MCP3008 zu lesen.  
   Sie kommuniziert über SPI, um Daten von einem bestimmten Kanal (0–7) anzufordern, und wertet dann die Antwort aus, um ein 10-Bit-ADC-Ergebnis zu erhalten.

   .. code-block:: c

       int read_ADC(int channel) {
           if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

           unsigned char buffer[3];
           buffer[0] = 1;
           buffer[1] = (8 + channel) << 4;
           buffer[2] = 0;

           wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);

           int result = ((buffer[1] & 0x03) << 8) | buffer[2];
           return result;
       }

#. Die Hauptfunktion initialisiert WiringPi und die SPI-Schnittstelle,  
   konfiguriert den Taster-Pin des Joysticks und liest kontinuierlich die Joystick-Werte aus, um sie auf der Konsole anzuzeigen.

   .. code-block:: c

       int main(void) {
           if (wiringPiSetup() == -1) {
               printf("WiringPi-Setup fehlgeschlagen!\n");
               return 1;
           }

           if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
               printf("SPI-Setup fehlgeschlagen!\n");
               return 1;
           }

           pinMode(BtnPin, INPUT);
           pullUpDnControl(BtnPin, PUD_UP);

           while (1) {
               int x_val = read_ADC(0);     // VRX an CH0
               int y_val = read_ADC(1);     // VRY an CH1
               int btn_val = digitalRead(BtnPin);  // SW an GPIO22

               printf("x = %d, y = %d, btn = %d\n", x_val, y_val, btn_val);
               delay(100);
           }

           return 0;
       }

#. In diesem Programm:

   - Der VRX des Joysticks ist mit CH0 des MCP3008 verbunden.
   - Der VRY ist mit CH1 verbunden.
   - Der Taster (SW) ist mit GPIO22 (WiringPi-Pin 3) verbunden.
   - Die Funktion ``read_ADC()`` wird verwendet, um analoge Werte von VRX und VRY zu lesen.
   - Der digitale Wert des Joystick-Tasters wird mit ``digitalRead()`` gelesen.
   - Alle Werte werden kontinuierlich alle 100 Millisekunden ausgegeben.