Жаттығу машинасы USB ойын контроллері: 8 қадам (суреттермен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Өзін -өзі және отбасында жаттығуды ынталандыру үшін мен стандартты USB ойын контроллерінің адаптеріне еліктейтін адаптер жасадым, бірақ эллиптикалық машинада немесе жаттығу велосипедінде педаль арқылы ойынның қозғалысының жылдамдығын басқардым. Бұл жарыс ойындары үшін әсіресе жақсы. Бұл, әрине, жарыс ойындарын ойнау кезінде жылдам педаль жасауға итермелейді.

Негізгі аппараттық құрал - бұл stm32duino Arduino ядросы бар $ 2 «қара таблетка» STM32F103C8 даму тақтасы және мен libarra111 негізгі шанышқысы негізінде жасалған USB HID кітапханасы. STM32F1 тез және арзан және толық жылдамдықты USB қолдауымен жұмыс істейді, сондықтан бұл жоба үшін өте қолайлы.

Қолдану үшін сізге эллиптикалық немесе жаттығу велосипедіндегі айналу сенсорын түрту қажет (егер сіздің айналу сенсорыңыз біздің машиналардағыдан басқаша жұмыс жасаса-шамамен 3в, белсенді төмен)-сізге схеманы және/немесе кодты өзгерту қажет болуы мүмкін.).

Эллиптикалық/велосипедті айналдыру жылдамдығы контроллер сырғытпасын басқарады. Сонымен қатар, стандартты Wii Nunchuck немесе Gamecube контроллерін джойстикке, түймелерге және т. Мысалы, кіші балаларға жылдамдықты сәл жоғарылату қажет болуы мүмкін, ал кейбір ойындарда басқа басқару схемасы қолданылуы мүмкін. Бағдарламалық қамтамасыз етуде кіріктірілген басқару схемалары бар, ал басқаларын кодқа оңай қосуға болады. Құрылғы USB ойын контроллерін, пернетақтаны, тінтуірді, XBox 360 контроллерін немесе алғашқы үшеуінің комбинациясын еліктей алады.

Қозғалыс бағыты қазіргі уақытта анықталмады: алға және кері қозғалыс арасында ауысу үшін адаптерде қосқыш бар. (Немесе осы құрылғы сияқты холл-магниттік сенсорды қолданып, схеманы және бағдарламалық жасақтаманы өзгертуге болады.)

Адаптер стандартты USB контроллері ретінде жұмыс істейді, сондықтан оны Windows, Linux, OS X, Android және т.б.

Бонус ретінде, адаптерде Gamecube контроллерлерін компьютерде пайдалануға мүмкіндік беретін, Gamecube/Wii үйлесімді Dance Dance Revolution би кілемшелері бар ойындарды басқаруға мүмкіндік беретін, Gamecube толық функционалды адаптері ретінде жұмыс істейтін осы жобаның барлық функциялары бар.

Құны шамамен 10 доллардан аспайды, сонымен қатар корпус (менде 3D басып шығарылатын дизайн бар), сымдар мен дәнекер. Бөлшектер:

• «Қара таблетка» stm32f103c8 әзірлеу тақтасы (Aliexpress -те 2 доллар)
• Gamecube розеткасы (Aliexpress -те 1,60 доллар, Gamecube ұзартқыш сымы үшін)
• Nunchuck розеткалары (Aliexpress -те $ 0.51; Wiichuck іздеу)
• Кішкене екі позициялы қосқыш (Aliexpress-те 1 доллардан төмен)
• Сіздің таңдауыңыз екі өткізгішті ерлер мен әйелдерге арналған коннекторлар (егер сіз 5,5 мм қуатты баррель қосқыштарымен жүрсеңіз, Aliexpress-те шамамен 1 доллар); бір жаттығу машинасына бір әйел коннектор қажет
• 2 тактильді қосқыш (Aliexpress -те 0,50 доллардан төмен)
• 4 қызыл жарық диоды (Aliexpress -те 0,50 доллардан төмен; сіз шағын Nokia СКД экранын пайдалана аласыз)
• конденсаторлар: 10uF электролиттік және қосымша 100nF
• резисторлар: 1 x 100K, 2 x 10K, 1 x 1K, 4 x 220ohm
• кішкентай протон тақтасы (Aliexpress -те 1 доллардан төмен).

Нунчук эллиптикалық машинада бір қолмен қолдануға ыңғайлы. Жаттығу велосипедінде сіз Gamecube сияқты екі қолды адаптерді қолдана аласыз. Егер сіз осы екі басқару опциясының біреуін ғана қолданғыңыз келсе, сіз аз қосылымдарды пайдалана аласыз.

Сондай -ақ, сізге компьютер, дәнекерленген темір және мультиметр қажет. Қара таблеткаға жүктеушіні орнату үшін сізге UART-USB-дан көпір қажет болады (мен басқа жобада Arduino Mega қолдандым; немесе Aliexpress-те CP2102 модулін долларға сатып алуға болады). Arduino ортасы, әйтпесе сіз бірнеше доллар жұмсап, Arduino жүктеушісі бар RobotDyn -дің даму тақтасын ала аласыз.

Мен мұны Дөңгелектер байқауына қатыстым, себебі бұл - автокөлік жарысында виртуалды дөңгелектерді компьютердегі физикалық дөңгелектер мен эллиптикалық дөңгелектермен байланыстыру әдісі.

1 -қадам: Айналдыру сенсорына түртіңіз

Мен бұзған екі жаттығу машинасында жылдамдықты көрсететін консоль бар. Консоль мен машинаның корпусы арасында сымдар бар. Деректерге қол жеткізу үшін осы сымдарды басу керек. Егер сіздің машиналарыңыз менікі болса, консольді алып тастауға болады, және сіз онда таспалы кабельді (эллиптикалық) немесе екі сымды (велосипедті) табасыз. Мен бұларды сымдарды ажыратып, оларды жекелеген еркек-әйел секіргіштермен байланыстыру арқылы таптым.

Толық айналу кезінде кернеу импульсі бар жұп сымдарды анықтау үшін сынақ және қателік пен мультиметрді қолданыңыз.

Негізінде, бұл бұрғылау: мультиметрді жұп сымға жалғаңыз (ештеңені қысқартып алмау үшін абайлап), машина жұмыс істеп тұрғанда, педальдарды өте баяу айналдырыңыз. Біздің екі машинада да сым жұбы бар, олардың арасында әдетте кернеу +3В шамасында болады, бірақ айналудың қысқа бөлігінде ол жерге түседі: бұл белсенді-төмен схема. Сіз өзіңіздің машинаңызда айналудың көп бөлігі жерге қосылған, импульсі оң болатын белсенді схемасы бар екенін біле аласыз, содан кейін сізге Arduino эскизін өңдеу қажет болады.

Егер сіз консольдегі сымдардың кез келгені айнымалы ток болып қалуы мүмкін деп ойласаңыз, мен не істеп жатқаныңызды білмейінше тоқтатуды ұсынамын. Бақытымызға орай, біздің велосипед аккумулятормен жұмыс істейді және біздің эллиптикалық штепсель қабырға сүйегіне қосылады, сондықтан консоль айналасында шамамен 12 В тұрақты ток бар.

Жаттығу велосипедіне келетін болсақ, бұл өте оңай болды. Тек төрт сым болды. Олардың екеуі жүрек соғу жиілігінің мониторына, екеуі айналу сенсорына арналған.

Эллиптикалық сым көп болды, сондықтан жұмыс көп болды. Қатыгездік әдісі-бұл. Мультиметрді жұп сымға бекітіңіз. Педальдарда баяу толық айналдыруды жасаңыз (немесе шамалы жағдайда) және кернеудің төмендеуі немесе секіруі бар -жоғын біліңіз. Егер иә, сізде бар. Олай болмаса, басқа жұп үшін қайталаңыз. Бұл көптеген сынақтар мен қателіктер: 13 сым үшін бұл 78 айналым.

Бұл сізге дұрыс сым жұбын іздеуді тездетуге көмектесетін трюк. Сіздің машинаңызда менікі сияқты детектордың кернеуі әдетте төмен импульсті болады деп үміттенуіңіз мүмкін. Егер солай болса, егер сіз педальдарды кездейсоқ жерде қалдырсаңыз, онда екі детекторлық сымның арасында +3В немесе +5В шамасында болатын жақсы мүмкіндік бар. Сондықтан олардың арасында +3В немесе +5В сым жұптары үшін педальдың айналуын тексеріңіз.

Тағы бір трюк. Сіз педальдың айналуында сенсордың қай жерде іске қосылатынын анықтай аласыз. Мысалы, сіздің компьютеріңіз экранда бірдеңе жыпылықтауы немесе жылдамдық дисплейін жаңартуы немесе ұйқы режимінен қосылуы немесе дыбыстық сигнал беруі мүмкін. Олай болса, педальдарды айналдырудың 1/3 бөлігіне дейін жылжытыңыз, содан кейін олардың арасында 3-5В болатын сым жұптарын іздеңіз және педальдарды сенсор іске қосылатын жерге жылжытыңыз.

Егер сіз жерге тұйықталатын сымды анықтай алсаңыз, онда сіз процесті едәуір жылдамдата аласыз, себебі сізге тек жер мен әрбір белгісіз сымның арасында өту керек. Бір таңқаларлығы, біздің эллиптикада электрмен жабдықтау алаңы айналу детекторының жерімен бірдей емес сияқты.

Сымдарды анықтағаннан кейін оларды жазып алыңыз. Назар аударыңыз:

• жоғары кернеу деңгейі: егер ол шамамен 3,3В-тан көп болса, бірақ 5В-тан аспаса, сіз тізбекті айналдыруды анықтау үшін A7 орнына A9 түйреуішін қолданғыңыз келеді, себебі A9 түйреуіші 5В төзімді, ал A7-бұл емес менің эскизімде бір жол; егер ол 5В -тан жоғары болса, сізге кернеу бөлгішті қосу қажет
• айналуды анықтау импульсі төмен немесе жоғары ма: егер импульс жоғары болса, сізге менің Arduino эскизіндегі сызықты өңдеу қажет болады.

Егер сізде осциллограф болса және жаттығу машинасы батареямен жұмыс жасаса, мультиметрдің орнына осциллографты қолдануға болады. (Егер жаттығу машинасы айнымалы токқа және осциллографқа қосылған болса, сіз жерге ілмектер мен оларды болдырмауды білуіңіз керек. Сақ болыңыз!)

2 -қадам: Даму тақтасын дайындаңыз

Алты орталық секіргіш түйреуішті қара таблеткаға дәнекерлеңіз.

Егер сізде Arduino жүктеушісі бар RobotDyn тақтасы болса, B0- және B1- орталық түйреуіштерге жалғаңыз, сонда сіз қадамды аяқтадыңыз.

Әйтпесе, қазір жүктеушіні орнату қажет. Сізге жеке USB UART көпірі қажет болады немесе осы мақсатта Arduino Uno немесе Mega пайдалануға болады. Қара таблетка 3.3В -да жұмыс жасаса да, UART түйреуіштері 5В -қа төзімді, сондықтан сіздің коннекторыңыз 3.3V немесе 5V -да жұмыс істейді деп алаңдамаңыз.

Егер сізде Uno немесе Mega болса, RESET пен GROUND арасына қосқыш кабелін салыңыз. Бұл Arduino -ны арнайы UART -дан USB көпіріне айналдырады, тек TX/RX түйреуіштері коннектордағы керісінше.

Жүктеуші екілік файлды жүктеңіз. Generic_boot20_pb12.bin қажет. Windows жүйесінде ST Flash Loader Demonstrator бағдарламасын орнатыңыз. Linux жүйесінде (және, мүмкін, OS X және тіпті Windows, егер сіз командалық жол құралдарын қаласаңыз), осы питон сценарийін қолданыңыз, бірақ менің нұсқауларым Windows үшін болады.

Келесі байланыстарды жасаңыз:

• PA9 UART көпіріне RX (егер сіз Arduino трюкін қолдансаңыз «TX»)
• PA10 UART көпіріне TX (егер сіз Arduino трюкін қолдансаңыз, «RX»)
• G UART көпір алаңына

Мен STM32 жағында байланыс орнату үшін логикалық зондтық кеңестерді қолданғанды ұнатамын, бірақ сіз оны кейінірек үзуге болатын кейбір сымдарға дәнекерлей аласыз (немесе ұқыпты болғыңыз келсе, дәнекерлеуге болады).

UART көпірін компьютерге қосыңыз. Қара таблетканы USB порты арқылы қосыңыз (егер оны компьютерге емес, зарядтағышқа қоссаңыз жақсы болады, себебі компьютер танылмаған USB құрылғысына шағымданады). Flash Loader демонстраторын іске қосыңыз. UART көпірі үшін COM портын таңдаңыз. Қол жетімді болса, «Қорғанысты алып тастау» таңдаңыз. 128кб флэш нұсқасын емес, 64 кб нұсқасын таңдаңыз. Және жүктеуші екілік файлды жүктеңіз.

Барлығын ажыратыңыз, содан кейін секіргішті B0+/ортасынан B0-/центрге жылжытыңыз. Енді сізде Arduino IDE көмегімен пайдалануға болатын жүктеуші бар.

3 -қадам: Arduino IDE -де Stm32duino дайындаңыз

Сізде соңғы Arduino IDE орнатылған деп ойлаймын.

Құралдарда | Тақталар | Тақталар менеджері, Arduino Zero қолдауын орнатыңыз (Zero іздеуге енгізіңіз, табылған жазбаны нұқыңыз, содан кейін Орнатыңыз). Ия, сіз нөлмен жұмыс істемейсіз, бірақ бұл дұрыс gcc компиляторын орнатады.

Содан кейін stm32duino ядросын жүктеңіз. Windows жүйесінде мен zip файлын жүктеуді ұсынамын, себебі мен файлдарды тексергенде (svn көмегімен) Windows құралдар каталогындағы файлдарды жөндеуге қажет кейбір рұқсат мәселесі болды. Филиалды Arduino/Hardware/Arduino_STM32 қойыңыз (осылайша сізде Arduino/Hardware/Arduino_STM32/STM32F1 және т.б. сияқты қалталар болады) Windows жүйесінде драйверлерді / win / install_drivers.bat іске қосу арқылы орнатыңыз.

USBHID кітапханамды орнатыңыз: Sketch | өтіңіз Кітапхананы қосу | Кітапханаларды басқарыңыз және USBHID іздеңіз. Оны басып, Орнату түймесін басыңыз.

Менің GameControllersSTM32 кітапханасын орнатыңыз: Эскизге өтіңіз | Кітапхананы қосу | Кітапханаларды басқарыңыз және GameControllers іздеңіз. Оны басып, Орнату түймесін басыңыз.

4 -қадам: Схема

Менің қондырғымда екілік режимдегі эмуляция режимін көрсету үшін төрт светодиоды бар (иә, СКД дисплейін қолдануға болады, бірақ мен оны құрастырған кезде менде светодиодтар болды), режимді жоғары және төмен ауыстыру үшін екі түйме (және басқаларын жасаңыз) трюктер) және қозғалыс бағытын ауыстыруға арналған қосқыш.

Сонымен қатар, Nunchuck -тан I2C кірісі және Gamecube контроллеріне қосқыш бар. Егер сіз осы екеуінің біреуін ғана қолдағыңыз келсе, эскизде gamecube.h -ді өңдеп, өзіңізді дәнекерлеуге сақтай аласыз.

Мен төрт режимді жарықдиодты және режимді қосатын екі түймені (жоғары және төмен), сондай-ақ Gamecube деректері үшін бір тартқыш резисторды орнату үшін кішкене протободы қолдандым. Мен протоколға 3.3В шығардым, бірақ егер сізге ұнайтын болса да, оған негіз берудің қажеті жоқ. Мен Nunchuck коннекторын орнату үшін тағы бір кішкене тақтаны қолдандым.

Gamecube кабелін кесіңіз. Сіз контроллер қосылатын розеткамен жұмыс жасағыңыз келеді. Қосуға арналған таспалы кабельдер.

Енді осы қосылымдарды схемаға сәйкес жасаңыз:

• 3.3в пен жерге дейінгі 10uF конденсатор (жерде кез келген электролиттің минус жағы бар). Бұл чипке мүмкіндігінше жақын болуы керек, сондықтан мен оны протобордан гөрі әзірлеу тақтасына дәнекерледім. Жақсы өлшеу үшін сіз мен сияқты 100nF қосуға болады, бірақ мен бұл қажет екеніне сенімді емеспін.
• Gamecube розеткасы #2 - A6 stm32 тақтасында
• Stm32 тақтасындағы №2 Gamecube розеткасы мен 3.3В арасындағы 1 Кох резисторы (немесе протоберде)
• Gamecube розеткасы №3 және №4 - stm32 тақтасында жерге қосылған
• Gamecube розеткасы #6 - 3.3V stm32 тақтасында (немесе протоборда)
• Stm32 тақтасындағы A0 мен 3.3В (теріс ұшы (жазық) PA0 -ға дейін, оң шеті 3.3В дейін) арасындағы 220 Ом (немесе үлкен) резисторы бар сериялы жарық диодты
• LED+резисторымен A1 мен 3.3V, A2 және 3.3V және A3 және 3.3V арасындағы қайталаңыз.
• Stm32 тақтасындағы A5 (өсу режимі) мен 3.3В арасындағы басқа А4 пен 3.3В арасындағы (ауысу режимі) бір сәттік ауысу; бұл қосқыш режим нөмірін көбейтеді
• A8 мен 3.3V арасындағы ауысуды қосыңыз
• жаттығу машинасы - stm32 ground
• жаттығу машинасының оң сигналы - stm32 тақтасы A7 (A7 тек 3,3В үшін жақсы екенін ескеріңіз; егер сіздің жаттығу машинаңыз 5В болса, A9 пайдаланыңыз және gamecube.h өңдеңіз)
• Нунчук жері (таңбаланған - менің адаптер тақтасында) - stm32 ground
• Nunchuck +3.3V (+белгісі бар) - stm32 3.3V
• Nunchuck SDA (D белгісі бар) - stm32 B7
• Nunchuck SCL (C белгісі бар) - stm32 B6
• Stunch32 тақтасындағы Nunchuck SDA мен 3.3V арасындағы 10Kohm резисторы
• Stunch32 тақтасындағы Nunchuck SCL мен 3.3V арасындағы 10 кохтық резистор.

5 -қадам: эскизді орнатыңыз

Gamecube USB адаптерінің эскизін жүктеп алып, оны Arduino IDE -ге жүктеңіз. Gamecubecontroller.h -де басқарудың бірнеше нұсқалары бар:

• алып тастаңыз // #анықтаңыз ENABLE_EXERCISE_MACHINE (барлығына мұны істеу керек)
• егер сізге жаттығу машинасының қосылымын A9 -ға ауыстыру қажет болса, PA7 -ді PA9 -ға const uint32_t айналдыруда бұрыңызDetector = PA7 жолында
• Егер сіздің жаттығу машинасының айналуын анықтау импульсі жоғары болса, ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR FALLING параметрін #ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR RISING мәніне өзгертіңіз
• егер сіз Nunchuck қолданғыңыз келмесе, // белгісін қойыңыз ENABLE_NUNCHUCK
• егер сіз Gamecube контроллерін қолданғыңыз келмесе, #define ENABLE_GAMECUBE алдына // қойыңыз.

Arduino IDE -де Құралдар | таңдаңыз Басқарма | Жалпы STM32F103C сериясы.

Оң жақ көрсеткі жүктеу түймесін басыңыз. Есіңізде болсын, егер тақта танылмайтыны туралы хабарлама алсаңыз, тақтаны қалпына келтіру түймесін өз уақытында басу қажет (немесе ажырату/ажырату) қажет болуы мүмкін.

6 -қадам: Машинаны қосу жаттығуын жасаңыз

Жаттығу машинасын қосуға арналған ұяға жалғаңыз. Біздің эллиптикалық машинада мен оны дәнекерледім, ал велосипедте мен ерлер мен әйелдердің дюпонт коннекторларын қолдана алдым. Эллиптикада консольдің бүйіріне қосылу үшін тесік жасадым. Жаттығу машинасында менде тек сымдар, ал сыртында 3D басып шығарылған кішкене қорап (OpenSCAD файлы) бар.

7 -қадам: Жобалық жағдай

Жобаны кішкене картон қорапқа, ыдысқа арналған контейнерге немесе 3D басып шығарылатын арнайы корпусқа салуға болады. Менде 3D принтер болғандықтан, мен арнайы корпусқа бардым. OpenSCAD және STL файлдары осында.

Аяқтар түбіне жабысқақ (жабысқақ жұмыс) және жабысқақ резеңке табандары жабысып қалуға арналған.

Мен сондай-ақ, ілмекті бекіткішті жобалық корпусқа да, жаттығу машиналарына да ыстық желіммен жапсырдым.

8 -қадам: Қолдану

Екі түйме 16 түрлі эмуляция режиміне ауыса алады (шын мәнінде сізде көп болуы мүмкін, бірақ режим нөмірін көрсету үшін жобада тек төрт жарық диоды бар). Эмуляция режимдері эскизде gamecubecontroller.h ішінде анықталған. Көптеген ойындар үшін сіз 1 режимді, бірыңғай жүгірткі джойстикін 100% жылдамдықпен пайдалана аласыз. Эмуляцияланған джойстикте жаттығу машинасының айналуымен басқарылатын сырғытпасы бар (шын мәнінде екі сырғытпасы бар, бірақ екеуі де бір нәрсені жасайды). Түймелер мен джойстикті Gamecube контроллері немесе Nunchuck басқарады. Windows жүйесінде кейбір ойындар XBox 360 контроллерін қолдайды, бірақ USB джойстик емес. Ол үшін 13 режимін пайдаланыңыз (1 -режимнен төмен түймесін басыңыз).

9 және 10 режимдері баяу педальды басуға мүмкіндік береді, алайда балалар үшін немесе жоғары қарсылыққа арналған жаттығу машиналары үшін жақсы жүгірткі депрессиясын басады. Сондай -ақ, жаттығулар машинасында жылдамдықты реттеуге болады.

Көптеген басқа эмуляция режимдері бар. Басып шығаруға болатын анықтама modelist.pdf файлына нобаймен бірге енгізілген.

Жаттығу машинасында педальды басқанда, жобадағы светодиодтар ағымдағы режим нөмірін көрсетуден жылдамдыққа ауысады. Барлық төрт шам жанған кезде сіздің жылдамдығыңыз максималды болады (эмуляцияланған жүгірткіде максималды кеңейтім бар)-сол кезде сіз жылдамырақ жүруден ойыннан артықшылық ала алмайсыз. Сонымен қатар, STM32F1 тақтасындағы көк жарық диоды бәрі жұмыс істеген кезде қосылады, бірақ айналу сенсоры іске қосылғанда жыпылықтайды.

Қозғалысты кері қайтару үшін адаптер қорабындағы бағытты ауыстырып қосқышты аударыңыз.

Windows жүйесінде калибрлеу және заттардың қалай жұмыс істейтінін көру үшін joy.cpl іске қосыңыз. Эмуляцияланған джойстикті калибрлеу үшін шынымен тез педальмен жүрудің қажеті жоқ болғандықтан, калибрлеуді алдаудың жолы бар. Gamecube контроллерінде, егер сіз шамамен 10 секунд тұрсаңыз, эмуляцияланған джойстик сырғытпаларын басқару үшін иық түймелерін қолдана бастауға болады. Nunchuck көмегімен режим-минус түймесін басып тұрғанда, эмуляцияланған сырғытпаларды басқару үшін джойстикті жоғары/төмен пайдалануға болады.

Егер эмуляция режимін ауыстыру үшін GUI қажет болса, Windows -те эскизде mode.py, режимдерін ауыстыруға арналған GUI бар питон сценарийі бар. Сондай -ақ, mode.py файлын ойынды іске қосатын пакеттік файлға шақыруға болады.

Мен жаттығу машинасымен өте жақсы жұмыс істейтін екі ойын - бұл Toybox Turbos және SuperTuxCart (ақысыз).

Адаптер эмуляцияның басқа да көптеген мүмкіндіктерін қамтиды. Мысалы, сіз оны Nunchuck немесе Gamecube Controller адаптері ретінде пайдалана аласыз, джойстикті, пернетақтаны (мысалы, көрсеткілер/WASD) және/немесе тінтуірді эмуляциялай аласыз. Gamecubecontroller.h сайтында көрсетілген көптеген режимдер бар. Сіз сондай-ақ Dance Dance Revolution Gamecube/Wii үйлесімді тақтаны қосып, оны қосымша ойын-сауық пен жаттығулар үшін Tetris сияқты оған арналмаған ойындарды ойнау үшін қолдана аласыз.