.. note::

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.. _2.1.9_c_pi5_mcp3008:

2.1.9 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。  
   該当するセクションを選択してください。

はじめに
--------------

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

必要な部品
-------------------------------

このプロジェクトには以下の部品が必要です。

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

部品をまとめて購入するのが便利です。リンクはこちら:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - 名前	
        - キット内数量
        - リンク
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

以下から個別に購入することもできます。

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - 部品紹介
        - 購入リンク

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_joystick`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_mcp3008`
        - \-

回路図
-----------------

ジョイスティックのデータを読むとき、軸によって違いがあります:  
X 軸と Y 軸のデータはアナログなので 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なので、GPIO から直接読み取ることができますが、ADC で読むことも可能です。

.. .. image:: ../img/image319.png

    *   - T-Board 名
        - physical
        - WiringPi
        - BCM

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

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

実験手順
-----------------------

**ステップ 1:** 回路を組み立てます。

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

**ステップ 2:** コードのあるフォルダに移動します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

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

**ステップ 3:** コードをコンパイルします。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.1.9_Joystick.c -o joystick -lwiringPi

**ステップ 4:** 実行ファイルを実行します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    ./joystick

コードを実行すると、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。

.. note::

    実行しても動作しない、または「wiringPi.h: No such file or directory」というエラーが出た場合は :ref:`install_wiringpi_pi5` を参照してください。

**コード**

.. code-block:: c

    #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

    // MCP3008 のチャンネル (0–7) から読む
    int read_ADC(int channel) {
        if (channel < 0 || channel > 7) return -1;

        unsigned char buffer[3];
        buffer[0] = 1;                            // 開始ビット
        buffer[1] = (8 + channel) << 4;           // チャンネル設定
        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 on CH0
            int y_val = read_ADC(1);     // VRY on CH1
            int btn_val = digitalRead(BtnPin);  // SW ボタン

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

        return 0;
    }

**コード解説**

#. GPIO と SPI 通信に必要なライブラリを初期化します。

   .. code-block:: c

       #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

#. `read_ADC()` 関数を定義し、MCP3008 からアナログデータを読み取ります。  
   SPI でデータを要求し、応答を解析して 10 ビットの ADC 結果を取得します。

   .. code-block:: c

       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;
       }

#. main 関数では、WiringPi と SPI を初期化し、ジョイスティックのボタンピンを設定して、  
   値を継続的に読み取りコンソールに表示します。

   .. code-block:: c

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

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

           return 0;
       }