בקר משחקים מסוג USB: 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

כדי לעודד פעילות גופנית בעצמי ובמשפחה, הכנתי מתאם המחקה מתאם בקר USB סטנדרטי אך שולט על מהירות תנועת המשחק על ידי דיווש במכונה אליפטית או באופני כושר. זה נחמד במיוחד למשחקי מירוצים. זה בהחלט מניע אחד לדווש מהר כשמשחקים משחקי מירוץ.

החומרה העיקרית היא לוח פיתוח מסוג "כדור שחור" מסוג STM32F103C8 בשווי 2 $ עם ליבת ה- arduino stm32duino וספריית USB HID שפיתחתי על בסיס מזלג הליבה של libarra111. ה- STM32F1 מהיר וזול ויש לו תמיכת USB במהירות מלאה, כך שהוא מושלם לפרויקט.

כדי להשתמש, עליך להקיש על חיישן הסיבוב באופניים הסגליים או באופני הכושר (אם חיישן הסיבוב שלך פועל באופן שונה מזה שבמכונות שלנו-בערך 3v, נמוך נמוך-ייתכן שיהיה עליך לשנות את המעגל ו/או הקוד).

מהירות הסיבוב האליפטי/אופניים שולטת במחוון הבקר. בנוסף, אתה מחבר בקר Wii Nunchuck או Gamecube סטנדרטי למתאם לתנועת ג'ויסטיק, לחצנים וכו '. יש הרבה מצבי שליטה שונים. לדוגמה, ייתכן שילדים קטנים יותר יצטרכו להגביר מעט את מהירותם, וחלק מהמשחקים עשויים להשתמש בתכנית בקרה אחרת. קיימות מספר תוכניות שליטה מובנות בתוכנה, ואחרות ניתן להוסיף בקלות בקוד. המכשיר יכול לחקות בקר משחק USB, מקלדת, עכבר, בקר XBox 360, או שילוב כלשהו של שלושת הראשונים.

כיוון התנועה אינו מזוהה כרגע: למעבר בין קדימה לתנועה לאחור, למתאם יש מתג מתג. (לחלופין, ניתן להשתמש בחיישן מגנטי בעל אפקט היכל כמו מכשיר זה ולשנות את המעגל והתוכנה.)

המתאם פועל כבקר USB רגיל, כך שתוכל להשתמש בו עם Windows, Linux, OS X, Android וכו '.

כבונוס, למתאם יש את כל הפונקציות של הפרויקט הזה, ומתפקד כמתאם Gamecube בעל פונקציה מלאה, ומאפשר לך להשתמש בבקרי Gamecube במחשב, כולל שליטה במשחקים עם מחצלות ריקוד תואמות Dance Dance Revolution.

העלות היא מתחת ל -10 $, בתוספת מארז (יש לי עיצוב להדפסה תלת -ממדית), חוטים והלחמה. חלקים:

• לוח פיתוח "גלולה שחורה" stm32f103c8 ($ 2 ב- Aliexpress)
• שקע Gamecube ($ 1.60 ב- Aliexpress, עבור כבל הארכה של Gamecube שניתן לחתוך)
• לוח פריצת שקע Nunchuck ($ 0.51 ב- Aliexpress; חפש Wiichuck)
• מתג מתג דו-עמדי קטן (מתחת $ 1 ב- Aliexpress)
• הבחירה שלך במחברים של שני מוליכים זכר ונקבה (בערך $ 1 ב- Aliexpress אם אתה הולך עם מחברי חבית כוח של 5.5 מ"מ); אתה צריך מחבר נקבה אחד לכל מכונת אימון
• 2 מתגים מישוש (מתחת $ 0.50 ב- Aliexpress)
• 4 נוריות LED אדומות (מתחת ל- 0.50 $ ב- Aliexpress, תוכל גם להשתמש במסך LCD קטן של נוקיה)
• קבלים: אלקטרוליטי 10uF ואופציונלי 100nF
• נגדים: 1 x 100K, 2 x 10K, 1 x 1K, 4 x 220ohm
• לוח פרוטו קטן (מתחת $ 1 ב- Aliexpress).

Nunchuck טוב לשימוש ביד אחת עם מכונה אליפטית. על אופני כושר אתה יכול להשתמש במתאם בידיים כמו ה- Gamecube. אם אתה רק רוצה להשתמש באחת משתי אפשרויות הבקרה האלה, תוכל להשתמש בפחות חיבורים.

אתה צריך גם מחשב, מגהץ, ומולטימטר. תצטרך גם גשר UART ל- USB (השתמשתי במגה Arduino שהיה לי לפרויקט אחר; או שאתה יכול לקנות מודול CP2102 ב- Aliexpress בדולר) כדי להתקין מטען אתחול בכדור השחור שלך כדי להשתמש בו עם סביבת Arduino, או שתוכל להוציא עוד כמה דולרים ולקבל את לוח הפיתוח של RobotDyn עם מטען אתחול של Arduino.

הרשה לי להוסיף שאני נכנס לתחרות הגלגלים, מכיוון שזוהי דרך לקשר בין הגלגלים הווירטואליים במשחקי מרוצי מכוניות במחשב לבין הגלגלים הפיזיים של אופני כושר ואליפטיקה.

שלב 1: הקש על חיישן סיבוב

בשתי מכונות האימון שפרצתי יש קונסולה שמציגה את המהירות. בין הקונסולה לגוף המכונה פועלים חוטים. אתה צריך להתחבר לחוטים אלה כדי לגשת לנתונים. אם המכונות שלך הן כמו שלי, ניתן להסיר את הקונסולה, ותמצא שם כבל סרט (אליפטי) או שני חוטים (אופניים). התחברתי לאלה על ידי ניתוק החוטים וגישורם עם מגשרים בודדים של זכר לנקבה שאוכל להתחבר אליהם.

השתמש בניסוי וטעייה ובמודד כדי לזהות זוג חוטים שביניהם יש דופק מתח במהלך סיבוב מלא.

בעצם, התרגיל הוא כזה: חבר את המולטימטר לזוג חוטים (היזהר שלא לקצר כלום) כשהמכונה פועלת, וסובב לאט מאוד את הדוושות. בשתי המכונות שלנו, יש זוג חוטים שביניהם בדרך כלל המתח הוא בסביבות 3V, אך במהלך חלק קצר מהסיבוב הוא נופל לקרקע: זוהי תכנית פעילה-נמוכה. אתה עשוי לגלות שלמכונה שלך יש תוכנית גבוהה-גבוהה שבה רוב הסיבוב הוא הקרקע, והדופק חיובי, ואז תצטרך לערוך את הסקיצה של Arduino.

אם אתה חושב שיש סיכוי שמישהו מהחוטים לקונסולה שאתה מתמודד איתם הם רשת חשמל, אני ממליץ לעצור אלא אם כן אתה באמת יודע מה אתה עושה. למרבה המזל, אופני הכושר שלנו מופעלים באמצעות סוללות והאליפטי שלנו מתחבר ליבלת קיר כך שיש רק כ 12V DC סביב הקונסולה.

במקרה של אופני הכושר, זה היה ממש קל. היו רק ארבעה חוטים. שניים היו עבור מד הדופק ושניים נועדו לחיישן סיבוב.

לאליפטי היו הרבה יותר חוטים, ולכן זו הייתה יותר עבודה. שיטת הכוח האכזרי היא זו. חבר מולטימטר לזוג חוטים. לאט לאט לעשות סיבוב מלא (או קצת יותר לכל מקרה) על הדוושות ולראות אם יש טבילת מתח או קפיצה. אם כן, קיבלת. אם לא, חזור על זוג נוסף. זה הרבה ניסוי וטעייה: עבור 13 חוטים, זה 78 סיבובים.

להלן טריק שעשוי לעזור לך להאיץ את החיפוש אחר זוג החוטים הנכון. אתה יכול לקוות שלמכונה שלך, כמו שלי, מתח הגלאי גבוה בדרך כלל עם דופק נמוך. אם כן, אז אם תשאיר את הדוושות במקום אקראי, יש לך סיכוי טוב ששני חוטי הגלאי יהיו בסביבות +3V או +5V ביניהם. אז רק בצע את בדיקת סיבוב הדוושה לאותם זוגות חוטים שיש ביניהם +3V או +5V.

עוד טריק. ייתכן שתוכל לזהות היכן בסיבוב הדוושה מעורר חיישן הסיבוב. לדוגמה, המכשיר שלך עשוי להבהב משהו על המסך לאחר מכן, לעדכן את תצוגת המהירות, או להפעיל ממצב שינה או לצפצף. אם כן, אז הרחק את הדוושות בערך 1/3 סיבוב משם, ואז חפש זוגות חוטים שיש ביניהם 3-5V, ובדוק אותם על ידי הזזת הדוושות למצב שבו החיישן מפעיל.

אם אתה יכול לזהות את חוט הארקה, תוכל להאיץ את התהליך במידה ניכרת, מכיוון שתצטרך לעבור רק בין הקרקע לכל חוט לא ידוע. עם זאת, באופן מוזר, באליפטי שלנו הקרקע של ספק הכוח לא נראתה זהה לקרקע של גלאי הסיבוב.

ברגע שאתה מזהה את החוטים, רשום אותם. הקפד לציין:

• רמת המתח הגבוה: אם זה יותר מ- 3.3V אך לא יותר מ- 5V, תרצה לשנות את המעגל כדי להשתמש בסיכה A9 במקום A7 לאיתור סיבוב מכיוון שסיכה A9 היא סובלנות 5V ו- A7 לא, וערוך שורה אחת במערכון שלי; אם זה יותר מ 5V, תצטרך להוסיף מחלק מתח
• אם הדופק לזיהוי סיבוב נמוך או גבוה: אם הדופק גבוה, יהיה עליך לערוך שורה בסקיצה שלי של Arduino.

אם יש לך אוסצילוסקופ ומכשיר האימון מופעל באמצעות סוללה, תוכל גם להשתמש באוסילוסקופ במקום במודד. (אם מכשיר האימון מחובר לחשמל וכך גם האוסילוסקופ שלך, עליך לדעת על לולאות קרקע וכיצד להימנע מהן. היזהר!)

שלב 2: הכנת מועצת הפיתוח

הלחם את ששת סיכות המגשר המרכזיות על הגלולה השחורה שלך.

אם יש לך לוח RobotDyn עם מטען האתחול של Arduino, חבר את B0 ו- B1 לסיכות המרכזיות, וסיימת עם השלב.

אחרת, כעת עליך להתקין את מטען האתחול. תזדקק לגשר UART עצמאי ל- USB עצמאי או שאתה יכול להשתמש ב- Arduino Uno או Mega למטרה זו. למרות שהגלולה השחורה פועלת ב -3.3 וולט, סיכות ה- UART עמידות ב -5 וולט, אז אל תדאג אם המחבר שלך פועל ב -3.3 וולט או 5 וולט.

אם יש לך אונו או מגה, שים כבל מגשר בין RESET ל- GROUND. זה הופך את הארדואינו לגשר UART ל- USB ייעודי, אלא שסיכות ה- TX/RX הן הפוך לאופן שבו הן בדרך כלל על מחבר.

הורד את ה- binloader של מטעין האתחול. אתה רוצה generic_boot20_pb12.bin. ב- Windows התקן את ה- Demonstrator Flash Loader של ST. ב- Linux (ואולי OS X ואפילו Windows אם אתה מעדיף כלי שורת פקודה), השתמש במקום זאת בסקריפט פייתון, אך ההוראות שלי יהיו עבור Windows.

בצע את החיבורים הבאים:

• PA9 עד UART bridge RX ("TX" אם אתה משתמש בטריק של Arduino)
• PA10 ל- UART bridge TX ("RX" אם אתה משתמש בטריק של Arduino)
• G עד קרקע לגשר UART

אני אוהב להשתמש בטיפים לחקר לוגיקה לביצוע החיבורים בצד STM32, אך תוכל גם להלחם בכמה חוטים שתוכל מאוחר יותר לנתק (או להסיר הלחמה אם אתה רוצה להיות מסודר).

חבר את גשר UART למחשב שלך. הפעל את הגלולה השחורה באמצעות יציאת ה- USB שלה (הכי טוב אם תחבר אותה למטען ולא למחשב, כיוון שהמחשב יתלונן על התקן USB לא מזוהה). הפעל את מפגין Flash Loader. בחר ביציאת COM לגשר UART שלך. בחר "הסר הגנה" אם זמין. בחר בגרסת פלאש של 64kb במקום 128kb. והעלה את ה- binloader של מטעין האתחול.

נתק את הכל ולאחר מכן העבר את המגשר מ- B0+/למרכז ל- B0-/מרכז. כעת יש לך מטעין אתחול שתוכל להשתמש בו עם Arduino IDE.

שלב 3: הכינו את Stm32duino ב- Arduino IDE

אני מניח שהתקנת את ה- Arduino IDE העדכני ביותר.

בכלי עבודה | לוחות | מנהל לוחות, התקן תמיכה ב- Arduino Zero (פשוט הכנס את אפס לחיפוש, לחץ על הערך שנמצא ולאחר מכן התקן). כן, אתה לא עובד עם אפס, אבל זה יתקין את מהדר ה- gcc הנכון.

לאחר מכן, הורד את הליבה stm32duino. ב- Windows, אני ממליץ להוריד את קובץ ה- zip, מכיוון שכאשר בדקתי את הקבצים (אומנם עם svn), היו לי כמה בעיות הרשאות בקבצים בספריית הכלים של Windows שצריך לתקן. שים את הסניף ב- Arduino/Hardware/Arduino_STM32 (כך שיהיו לך תיקיות כמו Arduino/Hardware/Arduino_STM32/STM32F1 וכו ') ב- Windows התקן מנהלי התקנים על ידי הפעלת מנהלי התקנים / win / install_drivers.bat.

התקן את ספריית USBHID שלי: עבור אל סקיצה | כלול ספרייה | נהל ספריות וחפש USBHID. לחץ עליו ולחץ על התקן.

התקן את ספריית GameControllersSTM32 שלי: עבור לסקיצה | כלול ספרייה | נהל ספריות וחפש GameControllers. לחץ עליו ולחץ על התקן.

שלב 4: מעגל

ההתקנה שלי משתמשת בארבע נוריות LED כדי לציין את מצב ההדמיה הנוכחי בינארי (כן, אפשר להשתמש בתצוגת LCD, אבל היו לי נוריות שוכבות כשבניתי את זה), שני לחצני לחיצה כדי לעבור את המצב למעלה ולמטה (ולעשות עוד טריקים) ומתג מתג להחלפת כיוון התנועה.

בנוסף, יש כניסת I2C מה- Nunchuck ומחבר לבקר Gamecube. אם אתה רוצה לתמוך רק באחד משני אלה, אתה יכול פשוט לערוך את gamecube.h בסקיצה ולחסוך לעצמך הלחמה.

השתמשתי במעט פרוטבורד כדי להרכיב את ארבע נוריות ה- LED ושני לחצני מצבי המצב (למעלה ולמטה), כמו גם נגד הנגיעה היחיד לנתוני Gamecube. הוצאתי 3.3V לפרוטובארד, אבל לא הייתי צריך להוציא אליו קרקע, אם כי אתה יכול אם תרצה. השתמשתי בעוד מעט פרוטובארד כדי להרכיב את מחבר ה- Nunchuck.

חותכים את כבל Gamecube. אתה רוצה לעבוד עם צד השקע, זה שהבקר שלך יתחבר אליו. כבלי רצועה לחיבור.

כעת בצע את החיבורים הבאים לפי תרשים המעגלים:

• קבל 10uF בין 3.3v לקרקע (עם הצד המינוס של כל אלקטרוליזה בקרקע). זה צריך להיות קרוב ככל האפשר לשבב, אז הלחמתי אותו על לוח הפיתוח ולא על לוח הלוח. ליתר דיוק, אתה יכול להוסיף 100nF כפי שעשיתי, אבל אני לא בטוח שזה נחוץ.
• שקע Gamecube #2 - A6 על לוח stm32
• נגד 1 קוהם בין שקע Gamecube מס '2 ו -3.3V על לוח STM32 (או על לוח לוח)
• שקע Gamecube #3 ו- #4 - טחון על לוח stm32
• שקע Gamecube #6 - 3.3V על לוח STM32 (או על לוח לוח)
• LED בסדרה עם נגד 220 אוהם (או גדול יותר) בין A0 על לוח stm32 לבין 3.3V (קצה שלילי (שטוח) עד PA0; קצה חיובי ל -3.3V)
• חזור על הפעולה עם נגד+LED בין A1 ל- 3.3V, A2 ו- 3.3V ו- A3 ו- 3.3V
• מעבר רגעי בין A5 בלוח stm32 (מצב תוספת) לבין 3.3V ועוד אחד בין A4 ל -3.3V (מצב הפחתה); מתג זה מגדיל את מספר המצב
• החלף בין A8 ל- 3.3V
• מכונת כושר קרקע - stm32 הקרקע
• אות חיובי של מכונת כושר - לוח A7 STM32 (שים לב כי A7 טוב רק עבור 3.3V; אם מכונת האימון שלך היא 5V, השתמש ב- A9 וערוך gamecube.h)
• קרקע Nunchuck (מסומנת - על לוח המתאם שלי) - stm32 הקרקע
• Nunchuck +3.3V (שכותרתו +) - stm32 3.3V
• Nunchuck SDA (שכותרתו D) - stm32 B7
• Nunchuck SCL (שכותרתו C) - stm32 B6
• נגד 10 קאוהם בין Nunchuck SDA לבין 3.3V על לוח stm32
• נגד 10 קאוהם בין Nunchuck SCL לבין 3.3V על לוח stm32.

שלב 5: התקן את סקיצה

הורד את שרטוט מתאם ה- USB של Gamecube וטען אותו ב- Arduino IDE. ישנן כמה אפשרויות שליטה ב- gamecubecontroller.h:

• הסר // מול #הגדר ENABLE_EXERCISE_MACHINE (כולם צריכים לעשות את זה)
• אם היית צריך להעביר את חיבור מכשיר האימון ל- A9, שנה PA7 ל- PA9 בקו const uint32_t rotationDetector = קו 7
• אם דופק זיהוי סיבוב מכונת האימון שלך גבוה, שנה את #הגדר ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR FALLING ל- #הגדר ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR RISING
• אם אינך רוצה להשתמש ב- Nunchuck, שים // מול #define ENABLE_NUNCHUCK
• אם אינך רוצה להשתמש בבקר Gamecube, הצב // מול #define ENABLE_GAMECUBE.

ב- Arduino IDE, בחר כלים | לוח | סדרה גנרית STM32F103C.

לחץ על לחצן העלאת החץ ימינה. שים לב שאולי יהיה עליך ללחוץ על כפתור האיפוס (או לנתק/לחבר) את הלוח בזמן הנכון אם תקבל הודעה שהלוח אינו מזוהה.

שלב 6: חיבור מכשיר אימון

שחבור בשקע לחיבור מכונת האימון שלך. במכונה האליפטית שלנו הלחמתי אותה, בעוד שבאופני הכושר הצלחתי להשתמש במחברי דופונט זכר ונקבה. באליפטי, עשיתי חור בצד הקונסולה כך שיתאים לחיבור. במכשיר האימון יש לי רק חוטים בולטים ממנה, וקופסה קטנה מודפסת בתלת מימד (קובץ OpenSCAD) מבחוץ.

שלב 7: מקרה פרויקט

אפשר לסגור את הפרויקט בקופסת קרטון קטנה, מיכל טופרה או מארז מודפס בתלת מימד בהתאמה אישית. מכיוון שיש לי מדפסת תלת מימד, הלכתי על המארז המותאם אישית. קבצי OpenSCAD ו- STL נמצאים כאן.

כפות הרגליים נועדו להדביק (עבודות דבק על) לתחתית, ולהדביק בהן רגלי גומי דביקות.

הדבקתי גם כמה מהדק קרסול לולדה הן למארז הפרויקט והן למכונות האימון.

שלב 8: שימוש

שני הלחצנים יכולים לעבור בין עד 16 מצבי אמולציה שונים (אתה יכול לקבל יותר, למעשה, אבל יש רק ארבעה נוריות LED בפרויקט להצגת מספר המצב). מצבי החיקוי מוגדרים ב- gamecubecontroller.h בסקיצה. עבור רוב המשחקים, אתה יכול להשתמש במצב 1, ג'ויסטיק המחוון המאוחד במהירות של 100%. לג'ויסטיק החיקוי יש מחוון (למעשה שני מחוונים, אבל שניהם עושים את אותו הדבר) הנשלט על ידי סיבוב מכונת האימון. הכפתורים והג'ויסטיק עצמו נשלטים על ידי בקר Gamecube או Nunchuck. ב- Windows, חלק מהמשחקים תומכים בבקר XBox 360 אך לא בג'ויסטיק USB. עבור אלה, השתמש במצב 13 (לחץ על הלחצן למטה ממצב 1).

מצבים 9 ו -10 מאפשרים לך לדווש לאט יותר ועדיין לקבל דיכאון מלא במחוון, וזה נחמד לילדים, או למכונות התעמלות המוגדרות להתנגדות גבוהה יותר. אתה יכול גם להתאים את המהירויות ב- oefenemachine.ino.

ישנם מצבי אמולציה רבים אחרים. הפניה להדפסה כלולה ב- modelist.pdf עם הסקיצה.

כאשר אתה מדווש על מכשיר האימון, נוריות ה- LED בפרויקט עוברות מהצגת מספר המצב הנוכחי למהירות. כאשר כל ארבעת האורות דולקים, המהירות שלך היא המקסימלית (המחוון החיקוי כולל הרחבה מקסימלית)-בשלב זה, אינך מקבל יתרון במשחק מלהיות מהיר יותר. בנוסף, הנורית הכחולה בלוח STM32F1 דולקת כשהכל עובד, אך מהבהבת כאשר חיישן הסיבוב מפעיל.

כדי להפוך את התנועה, הפוך את מתג כיוון התיבה על תיבת המתאם.

ב- Windows, הפעל joy.cpl כדי לכייל ולראות כיצד הדברים עובדים. מכיוון שמדובר במטרד שצריך לדווש ממש מהר כדי לכייל את הג'ויסטיק החיקוי, יש דרך לרמות לכיול. בבקר Gamecube, אם אתה נשאר דומם במשך כ -10 שניות, אתה יכול להתחיל להשתמש בלחצני הכתפיים כדי לשלוט במחדרי הג'ויסטיק החיקויים. עם ה- Nunchuck, בזמן שאתה מחזיק את לחצן המצב-מינוס, תוכל להשתמש בג'ויסטיק למעלה/למטה כדי לשלוט במקום זאת על המחוונים החיקויים.

אם אתה רוצה GUI להחלפת מצבי אמולציה, ב- Windows הסקיצה כוללת mode.py, סקריפט פייתון עם GUI למצב מצבים. אתה יכול גם להפעיל mode.py בקובץ אצווה שמפעיל משחק.

שני משחקים שמצאתי שהם עובדים מצוין עם מכונת האימון הם Toybox Turbos ו- SuperTuxCart (בחינם).

המתאם כולל גם הרבה תכונות אמולציה אחרות. למשל, אתה יכול להשתמש בו כמתאם פשוט של Nunchuck או Gamecube Controller, הממחק ג'ויסטיק, מקלדת (למשל, חיצים/WASD) ו/או עכבר. ישנם הרבה מצבים המפורטים ב- gamecubecontroller.h. אתה יכול גם לחבר כרית Dance Dance Revolution Gamecube/Wii, ולהשתמש בזה כדי לשחק משחקים שאינם מיועדים לה, כמו טטריס, להנאה נוספת ולפעילות גופנית.