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2.1.9 Joystick (MCP3008)

Bemerkung

Abhängig von Ihrer Kit-Version identifizieren Sie bitte, ob Sie ADC0834 oder MCP3008 haben, und fahren Sie mit dem entsprechenden Abschnitt fort.

Einführung

In diesem Projekt lernen wir, wie ein Joystick funktioniert. Wir bewegen den Joystick und zeigen die Ergebnisse auf dem Bildschirm an.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

Es ist definitiv bequem, ein komplettes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ELEMENTE IN DIESEM KIT	LINK
Raphael Kit	337	Raphael Kit

Sie können die Teile auch einzeln über die folgenden Links kaufen.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG	KAUFLINK
GPIO Extension Board	KAUFEN
Steckbrett	KAUFEN
Jumper-Kabel	KAUFEN
Widerstand	KAUFEN
Joystick-Modul	-
MCP3008	-

Schaltplan

Beim Auslesen der Joystick-Daten gibt es Unterschiede zwischen den Achsen: Die Daten der X- und Y-Achse sind analog und müssen mit dem MCP3008 in digitale Werte umgewandelt werden. Die Daten der Z-Achse sind digital, sodass Sie diese direkt über ein GPIO auslesen können (oder auch über den ADC).

../_images/schematic_2.1.9_joystick_mcp3008.png

T-Board-Name	physikalisch	WiringPi	BCM
SPICE0	pin24	10	8
SPIMOSI	pin19	12	10
SPIMISO	pin21	13	9
SPISCLK	pin23	14	11
GPIO22	pin15	3	22

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Schließen Sie den Stromkreis an.

../_images/july24_2.1.9_joystick_mcp3008.png

Schritt 2: Gehen Sie in den Code-Ordner.

cd ~/raphael-kit/c/2.1.9-2/

Schritt 3: Kompilieren Sie den Code.

gcc 2.1.9_Joystick.c -o joystick -lwiringPi

Schritt 4: Führen Sie die ausführbare Datei aus.

./joystick

Nach dem Start des Programms bewegen Sie den Joystick. Die entsprechenden Werte von x, y und Btn werden auf dem Bildschirm angezeigt.

Bemerkung

Wenn es nach dem Ausführen nicht funktioniert oder die Fehlermeldung „wiringPi.h: No such file or directory“ angezeigt wird, lesen Sie bitte Installieren und Überprüfen von WiringPi.

Code

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

#define SPI_CHANNEL 0
#define SPI_SPEED   1000000  // 1 MHz
#define BtnPin      3        // WiringPi 3 = BCM GPIO22

// Auslesen vom MCP3008-Kanal (0–7)
int read_ADC(int channel) {
    if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

    unsigned char buffer[3];
    buffer[0] = 1;                            // Startbit
    buffer[1] = (8 + channel) << 4;           // Kanalkonfiguration
    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 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 an CH0
        int y_val = read_ADC(1);     // VRY an CH1
        int btn_val = digitalRead(BtnPin);  // SW-Taste

        printf("x = %d, y = %d, btn = %d\n", x_val, y_val, btn_val);
        delay(100);
    }

    return 0;
}

Code-Erklärung

Dieser Abschnitt initialisiert die für GPIO- und SPI-Kommunikation benötigten Bibliotheken.

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

#define SPI_CHANNEL 0
#define SPI_SPEED   1000000  // 1 MHz
#define BtnPin      3        // WiringPi 3 = BCM GPIO22

Definiert eine Funktion read_ADC(), um analoge Daten vom MCP3008 auszulesen. Die Kommunikation erfolgt über SPI, um Daten von einem bestimmten Kanal (0–7) anzufordern und die Antwort zu einem 10-Bit-ADC-Wert zu verarbeiten.

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;
}

Die Hauptfunktion initialisiert WiringPi und die SPI-Schnittstelle, konfiguriert den Button-Pin des Joysticks und liest kontinuierlich die Joystick-Werte aus, die auf der Konsole ausgegeben werden.

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 an CH0
        int y_val = read_ADC(1);     // VRY an CH1
        int btn_val = digitalRead(BtnPin);  // SW an GPIO22

        printf("x = %d, y = %d, btn = %d\n", x_val, y_val, btn_val);
        delay(100);
    }

    return 0;
}

In diesem Programm:
- VRX des Joysticks ist an CH0 des MCP3008 angeschlossen.
- VRY ist an CH1 angeschlossen.
- Die Taste (SW) ist an GPIO22 (WiringPi-Pin 3) angeschlossen.
- Die Funktion read_ADC() wird verwendet, um analoge Werte von VRX und VRY zu lesen.
- Der digitale Wert der Joystick-Taste wird mit digitalRead() ausgelesen.
- Alle Werte werden alle 100 Millisekunden kontinuierlich ausgegeben.