.. note::

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.. _2.1.6_py_pi5_mcp3008:

2.1.6 ジョイスティック(MCP3008)
=================================

.. note::

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

   キットのバージョンによって **ADC0834** または **MCP3008** が含まれています。  
   該当する方の説明を参照してください。

はじめに
--------

このプロジェクトでは、ジョイスティックの動作を学びます。  
ジョイスティックを操作し、その結果を画面に表示します。

必要な部品
----------

このプロジェクトで使用する部品は以下の通りです。

.. image:: ../python_pi5/img/image317-copy.png

回路図
------

ジョイスティックのデータを読み取る場合、軸ごとに違いがあります。  
X軸とY軸のデータはアナログ信号であり、MCP3008 を使ってアナログ値をデジタル値に変換する必要があります。  
Z軸のデータはデジタル信号なので、GPIO から直接読み取ることも、ADC を使って読み取ることもできます。

.. list-table::
    :widths: 30 30 30 30
    :header-rows: 1

    *   - T-Board 名
        - 物理ピン
        - WiringPi
        - BCM

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

.. image:: ../python_pi5/img/schematic_2.1.9_joystick_mcp3008.png

実験手順
--------

**手順1:** 回路を組み立てます。

.. image:: ../python_pi5/img/july24_2.1.9_joystick_mcp3008.png

**手順2:** SPI インターフェースを設定し、 ``spidev`` ライブラリをインストールします（詳しくは :ref:`spi_configuration` を参照）。すでに完了している場合はこの手順を省略できます。

**手順3:** コードのフォルダへ移動します。

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python-pi5

**手順4:** 実行します。

.. code-block::

    sudo python3 2.1.6-2_Joystick_zero.py

コードを実行後、ジョイスティックを動かすと、x、y、Btn 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

    from gpiozero import Button
    import spidev
    import time

    # GPIO22（ジョイスティック SW ピン）に接続されたボタンを初期化
    BtnPin = Button(22)

    # MCP3008 との SPI 通信を初期化
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)  # バス0、デバイス CE0 を開く
    spi.max_speed_hz = 1000000  # SPI 通信速度を 1MHz に設定

    def read_adc(channel):
        """
        指定した MCP3008 チャンネル (0–7) からアナログ値を読み取る
        :param channel: ADC チャンネル番号 (0–7)
        :return: 10ビット整数値 (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

    try:
        # ジョイスティックの値とボタン状態を読み取り表示するメインループ
        while True:
            # CH0 と CH1 から X と Y の値を読み取る
            x_val = read_adc(0)  # VRX が CH0 に接続
            y_val = read_adc(1)  # VRY が CH1 に接続

            # ジョイスティックのボタン状態（SW ピン）を読み取る
            Btn_val = BtnPin.value  # 0 = 押下, 1 = 解放

            # 読み取った値を表示
            print('X: %d  Y: %d  Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val))

            # 次の読み取りまで 0.2 秒待機
            time.sleep(0.2)

    # Ctrl+C 割り込み時の終了処理
    except KeyboardInterrupt:
        spi.close()

コード解説
----------

#. 必要なライブラリをインポートします。

   * ``gpiozero.Button`` — ジョイスティックのボタン（SW ピン）のデジタル状態を読み取ります。
   * ``spidev`` — MCP3008 ADC チップとの SPI 通信を行います。
   * ``time`` — 読み取り間隔の制御に使用します。

   .. code-block:: python

       from gpiozero import Button
       import spidev
       import time

#. GPIO22 に接続されたボタンを初期化し、SPI 通信（バス0、チップセレクト0）を設定します。通信速度は 1MHz にします。

   .. code-block:: python

       BtnPin = Button(22)
       spi = spidev.SpiDev()
       spi.open(0, 0)
       spi.max_speed_hz = 1000000

#. ``read_adc(channel)`` 関数を定義し、指定チャンネル (0–7) からアナログ値を読み取ります。SPI プロトコルで3バイト送信し、10ビットの値を返します。

   .. code-block:: python

       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

#. メインループでは、VRX（CH0）と VRY（CH1）からアナログ値を読み取り、ジョイスティックボタンの状態も取得します。  
   値は0.2秒ごとに表示され、Ctrl+C が押されると SPI 通信を安全に終了します。

   .. code-block:: python

       try:
           while True:
               x_val = read_adc(0)
               y_val = read_adc(1)
               Btn_val = BtnPin.value
               print('X: %d  Y: %d  Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val))
               time.sleep(0.2)
       except KeyboardInterrupt:
           spi.close()