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2.1.6 ジョイスティック

注釈

お使いのキットの種類によって、 ADC0834 か MCP3008 のどちらかをご確認のうえ、それぞれの説明に進んでください。

前書き

このプロジェクトでは、ジョイスティックの仕組みを学習する。ジョイスティックを操作して、結果を画面に表示する。

部品

原理

ジョイスティック

ジョイスティックの基本的な原理は、スティックの動きをコンピューターが処理できる電子情報に変換することである。

モーションの全範囲をコンピューターに通信するために、ジョイスティックはX軸（左から右）とY軸（上下）の二つの軸でスティックの位置を測定する必要がある。基本的なジオメトリと同様に、X-Y座標はスティックの位置を正確に特定する。

スティックの位置を決定するために、ジョイスティック制御システムは各シャフトの位置を監視する。従来のアナログジョイスティックの設計では、これを二つのポテンショメーターまたは可変抵抗器で行う。

ジョイスティックには、ジョイスティックを押し下げたときに作動するデジタル入力もある。

回路図

ジョイスティックのデータを読み取ると、軸間でいくつかの違いがある：X軸とY軸のデータはアナログであり、 ADC0834を使用してアナログ値をデジタル値に変換する必要がある。 Z軸のデータはデジタルであるため、GPIOを直接使用して読み取るか、またはADCを使用して読み取ることができる。

実験手順

ステップ1：回路を作る。

ステップ2：コードのフォルダーに入る。

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

ステップ3：コードをコンパイルする。

gcc 2.1.6_Joystick.c -lwiringPi

ステップ4： EXEファイルを実行する。

sudo ./a.out

コードの実行後、ジョイスティックを回すと、対応するx、y、Btnの値が画面に表示される。

コード

#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);
    // Start bit
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    //Single End mode
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    // ODD
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,odd);  delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    //Select
    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){ //when initialize wiring failed,print messageto screen
        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;
}

コードの説明

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);
    // Start bit
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    //Single End mode
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    ......

機能の動作プロセスについては、2.1.4ポテンショメーターで詳しく説明している。

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);
    }

ジョイスティックのVRXとVRYは、それぞれADC0834のCH0、CH1に接続されている。したがって、関数 getResult() が呼び出されて、CH0とCH1の値が読み取られる。それから、読み取った値を変数 x_val と y_val に保存してください。さらに、ジョイスティックのSWの値を読み取り、変数 Btn_val に保存する。最後に、 x_val 、 y_val 、と Btn_val の値は print() 関数で出力される。