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2.1.6 Joystick

Introducción

En este proyecto, aprenderemos cómo funciona el joystick. Manipularemos el joystick y mostraremos los resultados en la pantalla.

Componentes

_images/image317.png

Principio

Joystick

La idea básica de un joystick es traducir el movimiento de una palanca en información electrónica que una computadora pueda procesar.

Para comunicar un rango completo de movimiento, un joystick necesita medir la posición de la palanca en dos ejes: el eje X (izquierda a derecha) y el eje Y (arriba y abajo). Al igual que en la geometría básica, las coordenadas X-Y identifican la posición de la palanca con precisión.

Para determinar la ubicación de la palanca, el sistema de control del joystick simplemente monitorea la posición de cada eje. El diseño de joystick analógico convencional hace esto con dos potenciómetros o resistencias variables.

El joystick también cuenta con una entrada digital que se activa cuando el joystick se presiona hacia abajo.

_images/image318.png

Diagrama Esquemático

Al leer los datos del joystick, hay algunas diferencias entre los ejes: los datos de los ejes X y Y son analógicos, por lo que se necesita utilizar el ADC0834 para convertir el valor analógico a digital. Los datos del eje Z son digitales, por lo que puedes leerlos directamente desde el GPIO, aunque también puedes usar el ADC para leerlos.

_images/image319.png _images/image320.png

Procedimientos Experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

_images/image193.png

Para Usuarios de Lenguaje C

Paso 2: Ve a la carpeta del código.

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

Paso 3: Compila el código.

gcc 2.1.6_Joystick.c -lwiringPi

Paso 4: Ejecuta el archivo compilado.

sudo ./a.out

Después de ejecutar el código, mueve el joystick y los valores correspondientes de x, y y Btn se mostrarán en la pantalla.

Nota

Si no funciona después de ejecutarlo, o aparece un mensaje de error: "wiringPi.h: No such file or directory", consulta c code is not working?.

Código

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

typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

#define     ADC_CS    0
#define     ADC_CLK   1
#define     ADC_DIO   2
#define     BtnPin    3

uchar get_ADC_Result(uint channel)
{
    uchar i;
    uchar dat1=0, dat2=0;
    int sel = channel > 1 & 1;
    int odd = channel & 1;

    digitalWrite(ADC_CLK, 1);
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK, 0);
    delayMicroseconds(2);

    pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
    digitalWrite(ADC_CS, 0);
    // Bit de inicio
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    // Modo de entrada única
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    // Impar
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,odd);  delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    // Selección
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,sel);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);

    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);

    for(i=0;i<8;i++)
    {
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);
        pinMode(ADC_DIO, INPUT);
        dat1=dat1<<1 | digitalRead(ADC_DIO);
    }
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        dat2 = dat2 | ((uchar)(digitalRead(ADC_DIO))<<i);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);
    }
    digitalWrite(ADC_CS,1);
    pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
    return(dat1==dat2) ? dat1 : 0;
}
int main(void)
{
    uchar x_val;
    uchar y_val;
    uchar btn_val;
    if(wiringPiSetup() == -1){ // Si la inicialización de wiring falla, imprime mensaje en la pantalla
        printf("setup wiringPi failed !");
        return 1;
    }
    pinMode(BtnPin,  INPUT);
    pullUpDnControl(BtnPin, PUD_UP);
    pinMode(ADC_CS,  OUTPUT);
    pinMode(ADC_CLK, OUTPUT);

    while(1){
        x_val = get_ADC_Result(0);
        y_val = get_ADC_Result(1);
        btn_val = digitalRead(BtnPin);
        printf("x = %d, y = %d, btn = %d\n", x_val, y_val, btn_val);
        delay(100);
    }
    return 0;
}

Explicación del Código

uchar get_ADC_Result(uint channel)
{
    uchar i;
    uchar dat1=0, dat2=0;
    int sel = channel > 1 & 1;
    int odd = channel & 1;

    digitalWrite(ADC_CLK, 1);
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK, 0);
    delayMicroseconds(2);

    pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
    digitalWrite(ADC_CS, 0);
    // Bit de inicio
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    // Modo de entrada única
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    ......

El proceso de funcionamiento de la función se detalla en el apartado 2.1.4 Potenciómetro.

while(1){
        x_val = get_ADC_Result(0);
        y_val = get_ADC_Result(1);
        btn_val = digitalRead(BtnPin);
        printf("x = %d, y = %d, btn = %d\n", x_val, y_val, btn_val);
        delay(100);
    }

VRX y VRY del joystick están conectados a CH0 y CH1 del ADC0834 respectivamente. Por lo tanto, se llama a la función getResult() para leer los valores de CH0 y CH1. Luego, los valores leídos se almacenan en las variables x_val y y_val. Además, se lee el valor de SW del joystick y se almacena en la variable btn_val. Finalmente, los valores de x_val, y_val y btn_val se muestran usando la función print().

Para Usuarios de Python

Paso 2: Dirígete a la carpeta del código.

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python/

Paso 3: Ejecuta.

sudo python3 2.1.6_Joystick.py

Después de ejecutar el código, mueve el joystick y los valores correspondientes de x, y, Btn se mostrarán en la pantalla.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes de hacerlo, debes dirigirte a la ruta del código fuente como davinci-kit-for-raspberry-pi/python.

import RPi.GPIO as GPIO
import ADC0834
import time

BtnPin = 22

def setup():
    # Establece los modos de GPIO en numeración BCM
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
    ADC0834.setup()

def destroy():
    # Libera los recursos
    GPIO.cleanup()

def loop():
    while True:
        x_val = ADC0834.getResult(0)
        y_val = ADC0834.getResult(1)
        Btn_val = GPIO.input(BtnPin)
        print ('X: %d  Y: %d  Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val))
        time.sleep(0.2)

if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt: # Cuando se presiona 'Ctrl+C', se ejecutará el programa destroy().
        destroy()

Explicación del Código

def loop():
    while True:
        x_val = ADC0834.getResult(0)
        y_val = ADC0834.getResult(1)
        Btn_val = GPIO.input(BtnPin)
        print ('X: %d  Y: %d  Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val))
        time.sleep(0.2)

VRX y VRY del joystick están conectados respectivamente a CH0 y CH1 del ADC0834. Por lo tanto, se llama a la función getResult() para leer los valores de CH0 y CH1. Los valores leídos se almacenan en las variables x_val y y_val. Además, se lee el valor de SW del joystick y se almacena en la variable Btn_val. Finalmente, los valores de x_val, y_val y Btn_val se muestran utilizando la función print().

Imagen del Fenómeno

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