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2.1.9 ジョイスティック (MCP3008)
注釈
キットのバージョンに応じて ADC0834 または MCP3008 が含まれています。 お手持ちのバージョンに対応する章をご参照ください。
概要
このプロジェクトでは、ジョイスティックの動作原理を学びます。 ジョイスティックを動かし、その結果を画面に表示します。
必要な部品
本プロジェクトで必要な部品は次のとおりです。
キット一式で購入すると便利です。リンクはこちら：
名称 |
キット内数量 |
リンク |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
個別に購入することもできます。以下のリンクをご参照ください。
部品紹介 |
購入リンク |
|---|---|
- |
|
- |
回路図
ジョイスティックのデータを読む際、X 軸と Y 軸のデータはアナログであり、 MCP3008 を用いて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信号なので、GPIO から直接読み取ることができます（または ADC を介しても可能）。
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 |
実験手順
ステップ 1: 回路を組み立てます。
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 SPI 設定 参照）。すでに設定済みの場合は省略可能です。
ステップ 3: コードがあるフォルダへ移動します。
cd ~/raphael-kit/python-pi5
ステップ 4: 実行します。
sudo python3 2.1.9-2_Joystick_zero.py
コード実行後、ジョイスティックを動かすと、x, y, Btn の対応する値が画面に表示されます。
警告
RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address エラーが表示された場合は 「gpiozero」が動作しない場合。 を参照してください。
コード
注釈
以下のコードは 修正／リセット／コピー／実行／停止 が可能です。
その前に raphael-kit/python-pi5 のソースコードパスに移動してください。変更後、直接実行して結果を確認できます。
#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import Button
import spidev
import time
# Initialize the button connected to GPIO pin 22 (joystick SW pin)
BtnPin = Button(22)
# Initialize SPI communication with MCP3008
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0) # Open SPI bus 0, device CE0
spi.max_speed_hz = 1000000 # Set SPI speed to 1 MHz
def read_adc(channel):
"""
Reads analog value from the specified MCP3008 channel (0–7)
:param channel: ADC channel number (0–7)
:return: 10-bit integer value (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:
# Main loop to read and print joystick values and button state
while True:
# Read X and Y values from MCP3008 channels 0 and 1
x_val = read_adc(0) # Joystick VRX connected to CH0
y_val = read_adc(1) # Joystick VRY connected to CH1
# Read the state of the joystick button (SW)
Btn_val = BtnPin.value # 0 = pressed, 1 = released
# Print the read values
print('X: %d Y: %d Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val))
# Wait 0.2 seconds before the next reading
time.sleep(0.2)
# Gracefully handle Ctrl+C interruption
except KeyboardInterrupt:
spi.close()
コード解説
必要なライブラリを読み込みます：
gpiozero.Buttonはジョイスティックのスイッチ状態（SW ピン）を取得するために使用します。spidevは MCP3008 ADC チップとの SPI 通信に使用します。timeは測定間の待機に使用します。
#!/usr/bin/env python3 from gpiozero import Button import spidev import time
GPIO22（ジョイスティック SW ピン）をボタン入力として設定し、SPI 通信をバス0・デバイス CE0 で初期化、速度を 1MHz に設定します。
# Initialize the button connected to GPIO pin 22 (joystick SW pin) BtnPin = Button(22) # Initialize SPI communication with MCP3008 spi = spidev.SpiDev() spi.open(0, 0) # Open SPI bus 0, device CE0 spi.max_speed_hz = 1000000 # Set SPI speed to 1 MHz
read_adc(channel)関数は MCP3008 の指定したチャンネル（0〜7）からアナログ値を読み取ります。SPI で 3 バイトを送受信し、10 ビットの値 (0〜1023) を返します。def read_adc(channel): """ Reads analog value from the specified MCP3008 channel (0–7) :param channel: ADC channel number (0–7) :return: 10-bit integer value (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
メインループでは、VRX (CH0 接続) と VRY (CH1 接続) のアナログ値、ジョイスティックボタンの状態を読み取り、0.2 秒ごとにコンソールへ表示します。Ctrl+C が押されると SPI インターフェースを閉じて終了します。
try: # Main loop to read and print joystick values and button state while True: # Read X and Y values from MCP3008 channels 0 and 1 x_val = read_adc(0) # Joystick VRX connected to CH0 y_val = read_adc(1) # Joystick VRY connected to CH1 # Read the state of the joystick button (SW) Btn_val = BtnPin.value # 0 = pressed, 1 = released # Print the read values print('X: %d Y: %d Btn: %d' % (x_val, y_val, Btn_val)) # Wait 0.2 seconds before the next reading time.sleep(0.2) # Gracefully handle Ctrl+C interruption except KeyboardInterrupt: spi.close()