.. note:: こんにちは、SunFounder Raspberry Pi & Arduino & ESP32 愛好者コミュニティ（Facebook）へようこそ！Raspberry Pi、Arduino、ESP32 をさらに深く学び、仲間と交流しましょう。 **参加する理由** - **専門的な支援**: 購入後の問題や技術的な課題を、コミュニティやチームの助けで解決できます。 - **学びと共有**: 技術や工夫を交換し、知識を広げることができます。 - **限定の先行情報**: 新製品のお知らせや先行公開をいち早く入手できます。 - **特別割引**: 最新製品を会員限定の割引で入手できます。 - **祭りや贈り物企画**: 季節ごとの企画や贈り物イベントに参加できます。 👉 一緒に探求し、ものづくりを楽しみましょう！こちらから参加してください → [|link_sf_facebook|] .. _2.1.6_c_mcp3008: 2.1.6 ジョイスティック (MCP3008) ================================== .. note:: .. image:: img/mcp3008_and_adc0834.jpg :width: 25% :align: left キットの種類によって **ADC0834** または **MCP3008** が含まれています。必ず手元の部品を確認し、対応する章に進んでください。 はじめに --------- この章ではジョイスティックの仕組みを学びます。ジョイスティックを操作し、その値を画面に表示します。 必要な部品 ---------------------- .. image:: img/image317-copy.png 原理 ----- **ジョイスティック** ジョイスティックの基本は、棒の動きを電子的な情報に変換し、計算機で処理できるようにすることです。 ジョイスティックは X軸（左右）と Y軸（上下）の二つの軸で動きを検出し、座標として位置を表します。 位置の検出には通常、二つの可変抵抗器を用います。さらにジョイスティックを押し込むと反応するデジタル入力も備わっています。 .. image:: img/image318.png 回路図 ------ ジョイスティックのデータは軸ごとに異なります。X軸とY軸はアナログ信号なので MCP3008 を通じてデジタルに変換します。Z軸（押し込み）はデジタル信号なので GPIO から直接読むことができます。 .. image:: img/schematic_2.1.9_joystick_mcp3008.png 実験手順 -------- **手順1:** 回路を組みます。 .. image:: img/july24_2.1.9_joystick_mcp3008.png C言語の場合 ^^^^^^^^^^^^ **手順2:** コードのあるフォルダに移動します。 .. code-block:: cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/2.1.6-2/ **手順3:** コンパイルします。 .. code-block:: gcc 2.1.6_Joystick.c -o joystick -lwiringPi **手順4:** 実行します。 .. code-block:: ./joystick 実行すると、ジョイスティックを動かすことで X, Y, ボタン の値が画面に表示されます。 .. note:: 「wiringPi.h が見つかりません」というエラーが出た場合は :ref:`install_wiringpi` を参照してください。 **コード** .. code-block:: c #include #include #include #define SPI_CHANNEL 0 #define SPI_SPEED 1000000 // 1 MHz #define BtnPin 3 // WiringPi 3 = BCM GPIO22 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; } int main(void) { if (wiringPiSetup() == -1) { printf("WiringPi 初期化失敗!\n"); return 1; } if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) { printf("SPI 初期化失敗!\n"); return 1; } pinMode(BtnPin, INPUT); pullUpDnControl(BtnPin, PUD_UP); while (1) { int x_val = read_ADC(0); int y_val = read_ADC(1); int btn_val = digitalRead(BtnPin); printf("x = %d, y = %d, btn = %d\n", x_val, y_val, btn_val); delay(100); } return 0; } **コード解説** 1. GPIO と SPI 通信に必要なライブラリを読み込みます。 .. code-block:: c #include #include #include #define SPI_CHANNEL 0 #define SPI_SPEED 1000000 #define BtnPin 3 2. ``read_ADC()`` 関数で MCP3008 からアナログ値を読み取ります。指定したチャンネルに対して SPI で通信し、10ビットの値を返します。 .. 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; } 3. ``main`` 関数では WiringPi と SPI を初期化し、ボタン入力ピンを設定します。ループの中でジョイスティックの X, Y 値とボタン状態を読み取り、画面に表示します。 .. code-block:: c int main(void) { if (wiringPiSetup() == -1) { printf("WiringPi setup failed!\n"); return 1; } if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) { printf("SPI setup failed!\n"); return 1; } pinMode(BtnPin, INPUT); pullUpDnControl(BtnPin, PUD_UP); while (1) { int x_val = read_ADC(0); // VRX to CH0 int y_val = read_ADC(1); // VRY to CH1 int btn_val = digitalRead(BtnPin); // SW to GPIO22 printf("x = %d, y = %d, btn = %d\n", x_val, y_val, btn_val); delay(100); } return 0; } Pythonの場合 ^^^^^^^^^^^^^ **手順2:** SPI を設定し、 ``spidev`` をインストールしてください（詳細は :ref:`spi_configuration` を参照）。 **手順3:** コードのあるフォルダに移動します。 .. code-block:: cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python **手順4:** 実行します。 .. code-block:: sudo python3 2.1.6-2_Joystick.py 実行すると、ジョイスティックを動かすことで X, Y, ボタン の値が画面に表示されます。 .. warning:: ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` というエラーが出た場合は :ref:`faq_soc` を参照してください。 **コード** .. code-block:: python #!/usr/bin/env python3 import RPi.GPIO as GPIO import spidev import time BTN_PIN = 22 GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) spi.max_speed_hz = 1000000 def read_adc(channel): if channel < 0 or channel > 7: return -1 adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0]) value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2] return value try: while True: x_val = read_adc(1) y_val = read_adc(2) Btn_val = GPIO.input(BTN_PIN) print('X: %d Y: %d Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val)) time.sleep(0.2) except KeyboardInterrupt: pass finally: spi.close() GPIO.cleanup() **コード解説** 1. 必要なライブラリを読み込みます。 - ``RPi.GPIO`` : ボタン入力の制御 - ``spidev`` : MCP3008 と SPI 通信 - ``time`` : 待機処理 .. code-block:: python #!/usr/bin/env python3 import RPi.GPIO as GPIO import spidev import time 2. GPIO22 を内部プルアップ付きで入力に設定し、SPI を初期化します。 .. code-block:: python # Define GPIO pin for joystick button (SW pin) BTN_PIN = 22 # Set up GPIO mode GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) # Initialize SPI communication with MCP3008 spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) # SPI bus 0, CE0 spi.max_speed_hz = 1000000 3. ``read_adc()`` 関数で MCP3008 の指定チャンネルから値を取得し、0–1023 の範囲で返します。 .. code-block:: python def read_adc(channel): """ Reads analog value from the specified MCP3008 channel (0–7) :param channel: ADC channel number (0–7) :return: 10-bit integer value (0–1023) """ if channel < 0 or channel > 7: return -1 adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0]) value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2] return value 4. メインループでは X, Y のアナログ値とボタン状態を読み取り、200ms ごとに表示します。Ctrl+C で中断すると SPI と GPIO を解放して終了します。 .. code-block:: python try: # Main loop to read and print joystick values and button state while True: # Read X and Y values from MCP3008 channels 0 and 1 x_val = read_adc(0) # Joystick VRX connected to CH0 y_val = read_adc(1) # Joystick VRY connected to CH1 # Read the state of the joystick button (SW) Btn_val = GPIO.input(BTN_PIN) # 0 = pressed, 1 = released # Print the read values print('X: %d Y: %d Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val)) time.sleep(0.2) except KeyboardInterrupt: pass finally: spi.close() GPIO.cleanup()