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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 bedienen den Joystick und zeigen die Ergebnisse auf dem Bildschirm an.

Benötigte Komponenten

In diesem Projekt benötigen wir die folgenden 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 sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

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

Schaltplan

Beim Lesen der Daten des Joysticks 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, daher können sie direkt über die GPIOs oder ebenfalls über den ADC gelesen werden.

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: Bauen Sie die Schaltung auf.

Schritt 2: Richten Sie die SPI-Schnittstelle ein und installieren Sie die spidev-Bibliothek (siehe SPI-Konfiguration für detaillierte Anweisungen). Wenn Sie diese Schritte bereits abgeschlossen haben, können Sie diesen Schritt überspringen.

Schritt 3: Wechseln Sie in den Code-Ordner.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Schritt 4: Ausführen.

sudo python3 2.1.9-2_Joystick_zero.py

Nach dem Start des Codes bewegen Sie den Joystick, und die entsprechenden Werte für X, Y und Btn werden auf dem Bildschirm angezeigt.

Warnung

Wenn die Fehlermeldung RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address angezeigt wird, lesen Sie bitte If gpiozero doesn’t work..

Code

Bemerkung

Sie können den untenstehenden Code Ändern/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen. Vorher müssen Sie jedoch zum Quellcodepfad wie raphael-kit/python-pi5 wechseln. Nach dem Ändern des Codes können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

#!/usr/bin/env python3

from gpiozero import Button
import spidev
import time

# Initialisierung der Taste, die mit GPIO-Pin 22 (Joystick SW-Pin) verbunden ist
BtnPin = Button(22)

# Initialisierung der SPI-Kommunikation mit MCP3008
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # SPI-Bus 0, Gerät CE0
spi.max_speed_hz = 1000000  # SPI-Geschwindigkeit auf 1 MHz einstellen

def read_adc(channel):
    """
    Liest den analogen Wert vom angegebenen MCP3008-Kanal (0–7)
    :param channel: ADC-Kanalnummer (0–7)
    :return: 10-Bit-Integerwert (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:
    # Hauptschleife zum Lesen und Anzeigen der Joystick-Werte und des Tastenzustands
    while True:
        # X- und Y-Werte von MCP3008-Kanal 0 und 1 lesen
        x_val = read_adc(0)  # Joystick VRX an CH0 angeschlossen
        y_val = read_adc(1)  # Joystick VRY an CH1 angeschlossen

        # Zustand der Joystick-Taste (SW) lesen
        Btn_val = BtnPin.value  # 0 = gedrückt, 1 = losgelassen

        # Gelesene Werte ausgeben
        print('X: %d  Y: %d  Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val))

        # 0,2 Sekunden warten, bevor erneut gelesen wird
        time.sleep(0.2)

# Sauberes Beenden bei Ctrl+C
except KeyboardInterrupt:
    spi.close()

Code-Erklärung

1. Dieser Abschnitt importiert die erforderlichen Bibliotheken:

   • gpiozero.Button wird verwendet, um den digitalen Zustand der Joystick-Taste (SW-Pin) zu lesen.

   • spidev wird für die SPI-Kommunikation mit dem MCP3008-ADC-Chip verwendet.

   • time wird für Zeitverzögerungen zwischen den Abfragen genutzt.

   from gpiozero import Button
   import spidev
   import time
   

2. Initialisiert die Taste, die an GPIO22 (Joystick SW-Pin) angeschlossen ist, und richtet die SPI-Schnittstelle auf Bus 0, Chip Select 0 (CE0) ein. Die SPI-Geschwindigkeit wird auf 1 MHz eingestellt.

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

3. Definiert eine Funktion read_adc(channel), um den analogen Wert eines bestimmten MCP3008-Kanals (0–7) zu lesen. Es werden drei Bytes gemäß dem SPI-Protokoll gesendet und ein 10-Bit-Wert (0–1023) zurückgegeben.

   def read_adc(channel):
       adc = spi.xfer2([1, (8 + channel) << 4, 0])
       value = ((adc[1] & 0x03) << 8) | adc[2]
       return value
   

4. In der Hauptschleife werden die analogen Werte von VRX (CH0) und VRY (CH1) sowie der Tastenzustand gelesen. Die Werte werden alle 0,2 Sekunden auf der Konsole ausgegeben. Wenn Ctrl+C gedrückt wird, wird die SPI-Schnittstelle sauber geschlossen.

   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()