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4.1 Den Joystick verwenden

In dieser Lektion lernen wir, wie man einen Joystick mit dem Raspberry Pi Pico 2 W verbindet, um analoge Werte auszulesen und Tastendrücke zu erkennen. Ein Joystick ist ein weit verbreitetes Eingabegerät, das Bewegungen entlang der X- und Y-Achse erfasst und oft eine zusätzliche Taste (Z-Achse) beinhaltet.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Bauteile:

Es ist praktisch, ein Komplettset zu kaufen. Hier ist der Link:

Name

ENTHALTENE TEILE

LINK

Pico 2 W Starter Kit

450+

Pico 2 W Kit

Alternativ kannst du die Komponenten auch einzeln kaufen:

SN

KOMPONENTE

MENGE

LINK

1

Einführung in den Pico 2 W

1

2

Micro-USB-Kabel

1

3

Breadboard

1

KAUFEN

4

Jumper-Kabel

Mehrere

KAUFEN

5

Widerstand

1 (10KΩ)

KAUFEN

6

Joystick Module

1

Funktionsweise des Joysticks

Ein typischer Joystick-Modul besteht aus zwei Potentiometern, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind:

  • X-Achse-Potentiometer: Misst die Bewegung nach links und rechts.

  • Y-Achse-Potentiometer: Misst die Bewegung nach oben und unten.

  • Z-Achse (Schalter): Eine digitale Taste, die beim Drücken aktiviert wird.

Durch das Auslesen der analogen Werte der X- und Y-Achse kann die Position des Joysticks bestimmt werden. Der Z-Achsen-Schalter ermöglicht die Erkennung eines Tastendrucks.

Schaltplan

sch_joystick

Der SW-Pin ist mit einem 10K-Pull-up-Widerstand verbunden, um einen stabilen High-Pegel sicherzustellen, wenn der Joystick nicht gedrückt wird. Andernfalls wäre der SW-Pin in einem undefinierten Zustand und könnte zufällige Werte liefern.

Verdrahtung

wiring_joystick

Code schreiben

Schreiben wir nun ein MicroPython-Programm, um die X- und Y-Positionen des Joysticks auszulesen und Tastendrücke zu erkennen.

Bemerkung

  • Öffne die Datei 4.1_toggle_the_joystick.py aus dem Verzeichnis pico-2w-kit-main/micropython oder kopiere den Code in Thonny und klicke auf „Run“ oder drücke F5.

  • Stelle sicher, dass der richtige Interpreter ausgewählt ist: MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx.

import machine
import utime

# ADC für die X- und Y-Achsen initialisieren
x_adc = machine.ADC(27)  # GP27
y_adc = machine.ADC(26)  # GP26

# Digitale Eingabe für den Schalter initialisieren
z_button = machine.Pin(22, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP)

while True:
    # Analoge Werte (0-65535) auslesen
    x_value = x_adc.read_u16()
    y_value = y_adc.read_u16()

    # Zustand des Schalters auslesen (0 oder 1)
    z_state = z_button.value()

    # Werte ausgeben
    print("X:", x_value, "Y:", y_value, "Button:", z_state)

    # Kleine Verzögerung zur besseren Lesbarkeit
    utime.sleep(0.2)

Code-Erklärung

  1. Module importieren:

    • machine: Zugriff auf die Hardware-Funktionen.

    • utime: Zeitbezogene Funktionen für Verzögerungen.

  2. ADC-Eingänge initialisieren:

    Die Pins GP27 und GP26 werden als ADC-Eingänge konfiguriert, um die Joystick-Positionen auszulesen.

    x_adc = machine.ADC(27)  # X-Achse an GP27
y_adc = machine.ADC(26)  # Y-Achse an GP26

  3. Digitale Eingabe initialisieren:

    • GP22 wird als digitaler Eingang für den Joystick-Schalter konfiguriert.

    • machine.Pin.PULL_UP sorgt dafür, dass der Pin High (1) ist, wenn der Schalter nicht gedrückt wird, und Low (0), wenn er gedrückt wird.

    z_button = machine.Pin(22, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP)

  4. Hauptschleife zur Erfassung der Werte: * Analoge Werte auslesen: read_u16() liest einen 16-Bit-Wert (0 bis 65535), der den Spannungspegel repräsentiert. * Werte ausgeben: Zeigt die X- und Y-Positionen sowie den Zustand des Tasters in der Konsole an.

    while True:
    x_value = x_adc.read_u16()
    y_value = y_adc.read_u16()
    z_state = z_button.value()

    print("X:", x_value, "Y:", y_value, "Button:", z_state)

    utime.sleep(0.2)

Nach dem Start des Programms öffne das Shell- oder REPL-Fenster in Thonny.

  • Dort sollten die X-, Y- und Tastenwerte ausgegeben werden.

  • Bewege den Joystick in verschiedene Richtungen und drücke den Knopf, um die Werteänderungen zu beobachten.

Werte interpretieren

  • X- und Y-Werte:

    • Bereich von 0 bis 65535.

    • Mittlere Position: Etwa 32768.

    • Ganz links oder oben: Nahe 0.

    • Ganz rechts oder unten: Nahe 65535.

  • Tastenstatus:

    • Nicht gedrückt: 1.

    • Gedrückt: 0.

Weitere Experimente

  • Werte normalisieren:

    Konvertiere die Rohwerte des ADC in den Bereich -100 bis 100 für eine leichtere Interpretation.

    import machine
import utime

# ADC für X- und Y-Achsen initialisieren
x_adc = machine.ADC(27)  # GP27
y_adc = machine.ADC(26)  # GP26

# Digitale Eingabe für den Schalter initialisieren
z_button = machine.Pin(22, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP)

# Funktion zur Normalisierung von ADC-Werten in den Bereich -100 bis 100
def normalize(value):
    return int((value - 32768) / 327.68)

while True:
    # Analoge Werte (0-65535) auslesen
    x_value = x_adc.read_u16()
    y_value = y_adc.read_u16()

    # Zustand des Schalters auslesen (0 oder 1)
    z_state = z_button.value()

    # Werte normalisieren auf -100 bis 100
    x_normalized = normalize(x_value)
    y_normalized = normalize(y_value)

    # Normalisierte Werte ausgeben
    print("X:", x_normalized, "Y:", y_normalized, "Button:", z_state)

    # Kleine Verzögerung für bessere Lesbarkeit
    utime.sleep(0.2)

  • Eine Ausgangssteuerung implementieren:

    Verwende die Joystick-Eingaben zur Steuerung einer LED, eines Servos oder eines Motors. Zum Beispiel kann die Bewegung entlang der X-Achse genutzt werden, um ein Objekt nach links oder rechts zu bewegen.

  • Einen Game-Controller erstellen:

    Kombiniere die Joystick-Eingaben, um ein einfaches Spiel oder eine grafische Darstellung zu steuern.

Fazit

In dieser Lektion hast du gelernt, wie man analoge und digitale Eingaben eines Joysticks mit dem Raspberry Pi Pico 2 W ausliest. Mit diesem Wissen kannst du Joystick-Steuerungen in deine Projekte integrieren und interaktive Anwendungen wie Roboter, Spiele oder Fernbedienungen entwickeln.