.. note::

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.. _2.1.9_py_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** か **MCP3008** が含まれています。自分のキットに合ったセクションに従ってください。

概要
----

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、その結果を画面に表示します。

必要な部品
----------

このプロジェクトでは以下の部品を使用します。

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

キット一式で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
        - キット内の部品数
        - リンク
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

個別に購入する場合は以下のリンクを参照してください。

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

    *   - 部品名
        - 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み取る際、X軸とY軸はアナログ信号であるため、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軸はデジタル信号なので、GPIO で直接読み取るか、ADC を使用することもできます。

.. 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:** SPI インターフェースを設定し、 ``spidev`` ライブラリをインストールします（詳細は :ref:`spi_configuration` を参照）。すでに完了している場合はこのステップを省略できます。

**ステップ 3:** コードのフォルダに移動します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python

**ステップ 4:** 実行します。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 2.1.9-2_Joystick.py

コードを実行すると、ジョイスティックを動かしたときに X、Y、ボタンの値が画面に表示されます。

.. warning::

    ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` というエラーが出た場合は、:ref:`faq_soc` を参照してください。

コード
------

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    import RPi.GPIO as GPIO
    import spidev
    import time

    BTN_PIN = 22

    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

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

    def read_adc(channel):
        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:
        while True:
            x_val = read_adc(1)
            y_val = read_adc(2)
            Btn_val = GPIO.input(BTN_PIN)
            print('X: %d  Y: %d  Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val))
            time.sleep(0.2)
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    finally:
        spi.close()
        GPIO.cleanup()

コード解説
----------

.. code-block:: python

    import RPi.GPIO as GPIO
    import spidev
    import time

- ``RPi.GPIO`` はジョイスティックのボタン入力を扱います。  
- ``spidev`` は SPI 経由で MCP3008 と通信します。  
- ``time`` は処理間の遅延を追加するために使用します。

.. code-block:: python

    BTN_PIN = 22
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(BTN_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
    spi = spidev.SpiDev()
    spi.open(0, 0)
    spi.max_speed_hz = 1000000

GPIO モードを ``BCM`` に設定し、ジョイスティックボタンをプルアップ入力で初期化します。  
また、MCP3008 との SPI 通信 (バス0, CE0, 速度1MHz) を設定します。

.. code-block:: python

    def read_adc(channel):
        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

指定した MCP3008 チャネルからアナログ値を読み取ります。3バイトを SPI で送信し、10 ビットの値 (0–1023) を返します。

.. code-block:: python

    while True:
        x_val = read_adc(1)
        y_val = read_adc(2)
        Btn_val = GPIO.input(BTN_PIN)
        print('X: %d  Y: %d  Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val))
        time.sleep(0.2)

メインループではジョイスティックの X/Y 軸の値とボタン状態を 0.2 秒ごとに取得し表示します。  
Ctrl+C で終了すると SPI と GPIO を適切にクリーンアップします。