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2.1.6 Joystick (MCP3008)
Bemerkung
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.
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.
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.
Experimentelle Schritte
Schritt 1: Baue die Schaltung auf.
Schritt 2: Wechsle in den Code-Ordner.
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.1.6-2/
Schritt 3: Kompiliere den Code.
gcc 2.1.6_Joystick.c -o joystick -lwiringPi
Schritt 4: Führe die ausführbare Datei aus.
./joystick
Nachdem der Code ausgeführt wurde, bewege den Joystick – die entsprechenden Werte von x, y und Btn werden auf dem Bildschirm angezeigt.
Bemerkung
Falls es nach dem Ausführen nicht funktioniert oder die Fehlermeldung „wiringPi.h: No such file or directory“ erscheint, siehe Installieren und Überprüfen von WiringPi.
Code
#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.
#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.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.
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.