Edzőgép USB játékvezérlő: 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az ön- és családgyakorlás ösztönzésére készítettem egy adaptert, amely egy szabványos USB játékvezérlő -adaptert emulál, de a játék mozgási sebességét egy elliptikus gépen vagy szobakerékpáron pedálozva szabályozza. Különösen jó versenyautókhoz. Ez minden bizonnyal motiválja az embert, hogy gyorsan pedálozzon versenyjátékok közben.

A fő hardver egy $ 2 -os "fekete tabletta" STM32F103C8 fejlesztőlap, az stm32duino Arduino maggal és az USB HID könyvtárral, amelyet a libarra111 magvilla alapján fejlesztettem ki. Az STM32F1 gyors és olcsó, és teljes sebességű USB támogatással rendelkezik, így tökéletes a projekthez.

A használathoz be kell koppintania az elliptikus vagy szobakerékpár forgásérzékelőjébe (ha a forgásérzékelő másképp működik, mint a gépeinkén-kb. 3 V, aktív alacsony), akkor lehet, hogy módosítania kell az áramkört és/vagy a kódot).

Az ellipszis/kerékpár forgási sebessége szabályozza a vezérlő csúszkáját. Ezenkívül egy szabványos Wii Nunchuck vagy Gamecube kontrollert csatlakoztat az adapterhez a joystick mozgatásához, gombokhoz stb. Sokféle vezérlési mód létezik. Például a kisebb gyerekeknek szükségük lehet egy kis sebességnövelésre, és egyes játékok más vezérlési sémát használhatnak. A szoftverben számos beépített vezérlési séma található, és mások könnyen hozzáadhatók a kódhoz. A készülék emulálhat egy USB játékvezérlőt, billentyűzetet, egeret, XBox 360 vezérlőt vagy az első három kombinációját.

A mozgás iránya jelenleg nem észlelhető: az előre- és hátramenet közötti váltáshoz az adapternek billenőkapcsolója van. (Alternatív megoldásként használhat hall-effektusú mágneses érzékelőt, mint ez az eszköz, és megváltoztathatja az áramkört és a szoftvert.)

Az adapter szabványos USB vezérlőként működik, így Windows, Linux, OS X, Android stb.

Bónuszként az adapter rendelkezik a projekt összes funkciójával, teljes funkcionalitású Gamecube adapterként működik, lehetővé téve a Gamecube vezérlők számítógépen történő használatát, beleértve a játékok vezérlését Gamecube/Wii kompatibilis Dance Dance Revolution táncszőnyegekkel.

A költség 10 dollár körül van, plusz tok (3D nyomtatható kivitelben), vezetékek és forrasztás. Alkatrészek:

• "Fekete pirula" stm32f103c8 fejlesztőtábla (2 dollár az Aliexpressen)
• Gamecube foglalat (1,60 dollár az Aliexpressen, a levágható Gamecube hosszabbítóhoz)
• Nunchuck socket breakout board (0,51 USD az Aliexpressen; Wiichuck keresése)
• Kis kétállású kapcsoló (1 dollár alatt az Aliexpressen)
• Ön választhatja a kétvezetékes férfi és női csatlakozókat (kb. 1 dollár az Aliexpressen, ha 5,5 mm-es tápcsatlakozókkal rendelkezik); edzőgépenként egy női csatlakozóra van szüksége
• 2 tapintható kapcsoló (0,50 dollár alatt az Aliexpressen)
• 4 piros LED (0,50 dollár alatt az Aliexpressen; használhat egy kis Nokia LCD képernyőt is)
• kondenzátorok: 10uF elektrolitikus és opcionális 100nF
• ellenállások: 1 x 100K, 2 x 10K, 1 x 1K, 4 x 220ohm
• kis proto tábla (1 dollár alatt az Aliexpressen).

A Nunchuck egykezes használatra alkalmas elliptikus géppel. Szobakerékpáron kétkezes adaptert használhat, mint például a Gamecube. Ha csak a két vezérlési opció egyikét szeretné használni, akkor kevesebb kapcsolatot használhat.

Szüksége van számítógépre, forrasztópáka és multiméterre is. Szüksége lesz egy UART-USB-hídra is (egy Arduino Mega-t használtam, amelyet egy másik projekthez használtam; vagy megvásárolhat egy CP2102-es modult az Aliexpress-en egy dollárért), hogy telepítsen egy bootloadert a fekete pirulára, és használja azt Arduino környezetben, vagy költhet még néhány dollárt, és beszerezheti a RobotDyn fejlesztőlapját egy előre feltöltött Arduino rendszerbetöltővel.

Hadd tegyem hozzá, hogy részt veszek a kerekek versenyében, mert ez egy módja annak, hogy összekapcsolják a számítógépes autóversenyek virtuális kerekeit a számítógépen a szobakerékpárok és az elliptikus kerekek fizikai kerekeivel.

1. lépés: Koppintson a Forgásérzékelőbe

Mindkét edzőgépen, amelyeket feltörtem, van egy konzol, amely megjeleníti a sebességet. Vezetékek futnak a konzol és a gép teste között. Ezekhez a vezetékekhez kell csatlakoznia az adatok eléréséhez. Ha a gépei olyanok, mint az enyémek, a konzolt le lehet venni, és vagy szalagkábelt (elliptikus) vagy két vezetéket (kerékpár) talál. Ezekhez úgy nyúltam hozzá, hogy lecsatlakoztattam a vezetékeket, és áthidalva azokat egyes férfi-női ugrókkal, amelyekhez hozzá tudtam nyúlni.

Használjon próba -szerencse módszert és multimétert, hogy azonosítson egy pár vezetéket, amelyek között feszültségimpulzus van a teljes forgás során.

Alapvetően a fúró a következő: csatlakoztassa a multimétert egy pár vezetékhez (ügyelve arra, hogy ne zárjon le semmit), miközben a gép működik, és nagyon lassan forgassa el a pedálokat. Mindkét gépünkben van egy pár vezeték, amelyek között a feszültség általában +3 V körül van, de a forgás rövid szakaszában a földre esik: ez egy aktív-alacsony séma. Előfordulhat, hogy a gép aktív-magas sémával rendelkezik, ahol a forgás nagy része őrölt, és az impulzus pozitív, majd szerkesztenie kell az Arduino vázlatot.

Ha úgy gondolja, hogy bármi esélye van arra, hogy a konzolban lévő bármely vezeték hálózati váltakozó áramú, azt javaslom, hogy hagyja abba, ha nem tudja, mit csinál. Szerencsére a szobakerékpárunk akkumulátorról működik, és az ellipszis alakú dugóinkat egy fali szemölcsbe dugjuk, így csak körülbelül 12 V egyenáram van a konzol körül.

A szobakerékpár esetében ez nagyon egyszerű volt. Csak négy vezeték volt. Kettő a pulzusmérőhöz, kettő a forgásérzékelőhöz készült.

Az elliptikusnak sokkal több vezetéke volt, és így több munka volt. A nyers erő módszer ez. Csatlakoztasson egy multimétert egy pár vezetékhez. Lassan végezzen teljes fordulatot (vagy egy kicsit többet minden esetben) a pedálokon, és nézze meg, hogy van -e feszültségcsökkenés vagy ugrás. Ha igen, megvan. Ha nem, ismételje meg egy másik párral. Ez sok próba és hiba: 13 vezeték esetén 78 fordulat.

Íme egy trükk, amely segíthet felgyorsítani a megfelelő vezetékpár keresését. Remélheti, hogy az Ön gépéhez hasonlóan az enyémhez hasonlóan az érzékelő feszültsége általában magas, alacsony impulzus mellett. Ha igen, akkor ha véletlenszerűen hagyja a pedálokat, akkor jó esélye van arra, hogy a két érzékelő vezeték között +3V vagy +5V körül legyen. Tehát csak a pedál forgásvizsgálatát végezze el azoknál a vezetékpároknál, amelyek között +3V vagy +5V van.

Újabb trükk. Lehet, hogy beazonosítja, hogy a pedál forgásában hol forog a forgásérzékelő. Például a készüléke villoghat valamit a képernyőn, vagy frissítheti a sebességkijelzést, vagy aktiválhatja alvó üzemmódból, vagy sípol. Ha igen, akkor mozgassa a pedálokat körülbelül 1/3-os fordulattal arrébb, majd keressen olyan vezetékpárokat, amelyek között 3-5 V feszültség van, és tesztelje azokat úgy, hogy a pedálokat az érzékelő bekapcsolási helyzetébe mozgatja.

Ha azonosítani tudja a földelő vezetéket, jelentősen felgyorsíthatja a folyamatot, mivel akkor csak a föld és az ismeretlen vezetékek között kell haladnia. Furcsa módon azonban a mi ellipszisünkön a tápegység földje nem úgy nézett ki, mint a forgásérzékelő földje.

Miután azonosította a vezetékeket, jegyezze fel őket. Feltétlenül vegye figyelembe:

• a magas feszültség szintje: ha több, mint 3,3 V, de nem több, mint 5 V, akkor az áramkört úgy kell megváltoztatni, hogy az A7-es érintkezőt használja az A7 helyett a forgásérzékeléshez, mivel az A9-es tű 5 V tűréshatárú, az A7 pedig nem, és szerkessze egy sor a vázlatomban; ha több mint 5 V, akkor hozzá kell adni egy feszültségosztót
• hogy a forgásérzékelő impulzus alacsony vagy magas: ha az impulzus magas, akkor szerkesztenie kell egy sort az Arduino vázlatomban.

Ha oszcilloszkópja van, és az edzőgép elemmel működik, akkor az oszcilloszkópot is használhatja a multiméter helyett. (Ha az edzőgép hálózati feszültségre van csatlakoztatva, és az oszcilloszkóp is, akkor tudnia kell a földi hurkokról és azok elkerüléséről. Legyen óvatos!)

2. lépés: Készítse elő a Fejlesztőtáblát

Forrasztja a hat központi áthidaló csapot a fekete pirulára.

Ha rendelkezik RobotDyn táblával az Arduino rendszerbetöltővel, csatlakoztassa a B0- és B1- csatlakozót a középső csapokhoz, és kész a lépéssel.

Ellenkező esetben most telepítenie kell a rendszerbetöltőt. Szüksége lesz önálló UART -USB -hídra, vagy használhat erre a célra egy Arduino Uno -t vagy Mega -t. Bár a fekete pirula 3,3 V feszültséggel működik, az UART csapok 5 V -os tűrőképességűek, ezért ne aggódjon, hogy a csatlakozó 3,3 V vagy 5 V feszültséggel működik -e.

Ha Uno vagy Mega készüléke van, helyezzen áthidaló kábelt a RESET és a GROUND közé. Ez az Arduino -t egy dedikált UART -USB -híddá alakítja, kivéve, hogy a TX/RX érintkezők a fordított helyzetben vannak, mint általában a csatlakozón.

Töltse le a bootloader bináris fájlját. Generic_boot20_pb12.bin fájlt szeretne. Windows rendszeren telepítse az ST Flash Loader Demonstrator programját. Linuxon (és talán OS X -en és akár Windowson is, ha a parancssori eszközöket részesíti előnyben), használja ezt a python -szkriptet, de az utasításaim a Windows -ra vonatkoznak.

Hozza létre a következő csatlakozásokat:

• PA9 - UART bridge RX ("TX", ha az Arduino trükköt használja)
• PA10 - UART bridge TX ("RX", ha az Arduino trükköt használja)
• G - UART híd földje

Szeretek logikai szonda tippeket használni az STM32 oldali csatlakozások létrehozásához, de néhány forrasztható vezetéket is beforraszthat, amelyeket később levághat (vagy forrasztani, ha ügyes akar lenni).

Csatlakoztassa az UART bridge -t a számítógépéhez. Kapcsolja be a fekete pirulát az USB -porton keresztül (a legjobb, ha töltőhöz csatlakoztatja, nem pedig a számítógéphez, mivel a számítógép valószínűleg panaszkodni fog egy fel nem ismert USB -eszköz miatt). Indítsa el a Flash Loader Demonstrator programot. Válassza ki az UART -híd COM -portját. Válassza a „Védelem eltávolítása” lehetőséget, ha rendelkezésre áll. Válasszon 64 kB helyett 128 KB flash verziót. És töltse fel a bootloader bináris fájlját.

Kapcsoljon ki mindent, majd helyezze a jumpert a B0+/középpontból a B0-/középpontba. Most van egy rendszerbetöltő, amelyet az Arduino IDE -vel használhat.

3. lépés: A Stm32duino előkészítése az Arduino IDE -ben

Feltételezem, hogy telepítve van a legújabb Arduino IDE.

Az Eszközök | Táblák | Fórumkezelő, telepítse az Arduino Zero támogatását (csak tegye a Zero -t a keresésbe, kattintson a talált bejegyzésre, majd a Telepítés gombra). Igen, nem nullával dolgozik, de ez telepíti a megfelelő gcc fordítót.

Ezután töltse le az stm32duino magot. Windows rendszeren azt javaslom, hogy töltse le a zip fájlt, mivel amikor megnéztem a fájlokat (igaz, svn -el), bizonyos jogosultsági problémáim voltak a Windows eszközök könyvtárában található javításra szoruló fájlokkal. Helyezze az ágat az Arduino/Hardware/Arduino_STM32 mappába (így olyan mappái lesznek, mint az Arduino/Hardware/Arduino_STM32/STM32F1 stb.). Windows rendszeren telepítse az illesztőprogramokat az illesztőprogramok / win / install_drivers.bat futtatásával.

Az USBHID könyvtár telepítése: Nyissa meg a Sketch | Könyvtár | A Könyvtárak kezelése és az USBHID keresése. Kattintson rá, majd kattintson a Telepítés gombra.

A GameControllersSTM32 könyvtár telepítése: Lépjen a Sketch | Könyvtár | Könyvtárak kezelése és GameControllers keresése. Kattintson rá, majd kattintson a Telepítés gombra.

4. lépés: Áramkör

A beállításom négy LED-et használ az aktuális emulációs mód jelzésére binárisan (igen, lehet LCD-kijelzőt használni, de amikor építettem, a LED-ek hevertek), két nyomógombbal válthat fel és le az üzemmódból (és trükkök), és egy billenő kapcsoló a mozgásirány váltásához.

Ezen kívül van egy I2C bemenet a Nunchuck -tól és egy csatlakozó a Gamecube vezérlőhöz. Ha a kettő közül csak egyet szeretne támogatni, akkor egyszerűen szerkesztheti a gamecube.h -t a vázlatban, és megkímélheti magát a forrasztástól.

Egy kis protoboardot használtam a négy módú LED és két üzemmódváltó gomb (fel és le), valamint az egyik felhúzó ellenállás rögzítésére a Gamecube adatokhoz. Kihoztam a 3,3 V -ot a protoboardba, de nem kellett földet hoznom, bár lehet, ha úgy tetszik. Egy másik kis protoboardot használtam a Nunchuck csatlakozó felszerelésére.

Vágja el a Gamecube kábelt. Az aljzat oldallal szeretne dolgozni, azzal az oldallal, amelyhez a vezérlő csatlakoztatja. Szalagkábelek a csatlakoztatáshoz.

Most készítse el ezeket a csatlakozásokat a kapcsolási rajz szerint:

• 10uF kondenzátor a 3.3v és a föld között (az elektrolitok mínusz oldalával a földön). Ennek a lehető legközelebb kell lennie a chiphez, ezért inkább a fejlesztőlapra forrasztottam, mint a protoboardra. Jó méréshez hozzáadhat egy 100nF -ot, mint én, de nem vagyok benne biztos, hogy erre szükség van.
• Gamecube aljzat #2 - A6 az STM32 táblán
• 1 ohmos ellenállás a 2. Gamecube aljzat és 3.3V között az STM32 táblán (vagy a protoboardon)
• Gamecube aljzat #3 és #4 - földelt az STM32 táblán
• Gamecube aljzat #6 - 3.3V az STM32 táblán (vagy a protoboardon)
• LED soros, 220 ohmos (vagy nagyobb) ellenállással az A0 az STM32 táblán és a 3.3 V között (negatív vége (lapos) - PA0; pozitív vége 3.3 V -ig)
• Ismételje meg a LED+ellenállással A1 és 3.3V, A2 és 3.3V, valamint A3 és 3.3V között
• Pillanatnyi váltás az A5 az stm32 táblán (növekményes üzemmód) és a 3,3 V, a másik pedig az A4 és 3,3 V között (csökkentési mód); ez a kapcsoló növeli az üzemmód számát
• Váltás A8 és 3.3V között
• edzőgép föld - stm32 föld
• edzőgép pozitív jele - stm32 tábla A7 (vegye figyelembe, hogy az A7 csak 3,3 V -ra jó; ha az edzőgép 5 V -os, használja az A9 -et, és szerkessze a gamecube.h -t)
• Nunchuck földelt (feliratos - az adapterlapomon) - stm32 föld
• Nunchuck +3.3V (címkével +) - stm32 3.3V
• Nunchuck SDA (D címkével) - stm32 B7
• Nunchuck SCL (C címkével) - stm32 B6
• 10Kohm ellenállás a Nunchuck SDA és 3.3V között az stm32 táblán
• 10Kohm ellenállás a Nunchuck SCL és 3.3V között az stm32 táblán.

5. lépés: Telepítse a Sketch programot

Töltse le a Gamecube USB adapter vázlatomat, és töltse be az Arduino IDE -be. Van néhány lehetőség a gamecubecontroller.h vezérlésére:

• remove // #define ENABLE_EXERCISE_MACHINE előtt (ezt mindenkinek meg kell tennie)
• ha az edzőgép csatlakozóját A9 -re kell helyeznie, akkor a PA7 -et PA9 -re cserélje a const uint32_t rotationDetector = PA7 sorban
• ha az edzőgép forgásérzékelő impulzusa magas, módosítsa a #define ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR FALLING értéket a #define ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR RISING értékre
• ha nem akarsz Nunchuckot használni, tedd // a #define elé ENABLE_NUNCHUCK
• ha nem akarsz Gamecube vezérlőt használni, tedd // a #define ENABLE_GAMECUBE elé.

Az Arduino IDE -ben válassza az Eszközök | Tábla | Általános STM32F103C sorozat.

Nyomja meg a jobbra mutató nyíl feltöltés gombját. Ne feledje, hogy előfordulhat, hogy a megfelelő időben meg kell nyomnia a visszaállítás gombot (vagy ki kell húznia a csatlakozót), ha üzenetet kap arról, hogy a táblát nem ismeri fel.

6. lépés: A gyakorlógép csatlakoztatása

Hajtsa be az aljzatot az edzőgép csatlakoztatásához. Az elliptikus gépünkön forrasztottam, míg a szobakerékpáron férfi és női dupont csatlakozókat tudtam használni. Az elliptikus felületen lyukat készítettem a konzol oldalán, hogy illeszkedjen a csatlakozáshoz. Az edzőgépen csak huzalok lógnak ki belőle, kívül pedig egy kis 3D nyomtatott doboz (OpenSCAD fájl).

7. lépés: Projekt ügy

A projektet egy kis kartondobozba, egy tupperware tartályba vagy egy egyedi 3D nyomtatott házba lehet zárni. Mivel 3D nyomtatóm van, az egyedi házat választottam. Az OpenSCAD és az STL fájlok itt találhatók.

A lábakat úgy tervezték, hogy ragaszthassanak (szuperragasztó) az aljára, és ragasztós gumi talpakat ragasszanak bele.

Valamennyi horog-hurok rögzítőt is ragasztottam a projekt tokhoz és az edzőgépekhez.

8. lépés: Használja

A két gomb akár 16 különböző emulációs mód között is válthat (valójában több is lehet, de a projektben csak négy LED található az üzemmód számának megjelenítésére). Az emulációs módokat a gamecubecontroller.h a vázlatban határozza meg. A legtöbb játékban használhatja az 1 -es módot, az egységes csúszka joystickot 100% -os sebességgel. Az emulált joysticknak van egy csúszkája (valójában két csúszka, de mindkettő ugyanazt teszi), amelyet az edzőgép forgása vezérel. A gombokat és a joystickot a Gamecube vezérlő vagy a Nunchuck vezérli. Windows rendszeren egyes játékok támogatják az XBox 360 vezérlőt, de nem az USB joystickot. Azoknál használja a 13 módot (nyomja meg a le gombot az 1 módból).

A 9 -es és a 10 -es mód lehetővé teszi a lassabb pedálozást és a teljes csúszka lenyomását, ami jó a gyerekeknek vagy a nagyobb ellenállású edzőgépeknek. A sebességet a gyakorlógép.ino -ban is beállíthatja.

Sok más emulációs mód is létezik. A modelist.pdf nyomtatási hivatkozást tartalmaz a vázlattal együtt.

Amikor pedálozik az edzőgépen, a projekt LED -jei átkapcsolnak az aktuális üzemmód számának megjelenítéséről a sebességre. Ha mind a négy lámpa kigyullad, a sebessége a maximális (az emulált csúszka maximális kiterjesztéssel rendelkezik)-ekkor a játékban nincs előnye a gyorsabb haladásnak. Ezenkívül az STM32F1 táblán lévő kék LED világít, ha minden működik, de villog, ha a forgásérzékelő bekapcsol.

A mozgás megfordításához fordítsa el az adapterdobozon lévő irányváltó kapcsolót.

Windows rendszeren futtassa a joy.cpl programot a kalibráláshoz és a dolgok működésének megtekintéséhez. Mivel kellemetlen, hogy nagyon gyorsan kell pedálozni az emulált joystick kalibrálásához, van mód a csalásra a kalibráláshoz. Ha a Gamecube vezérlőn körülbelül 10 másodpercig mozdulatlan marad, akkor elkezdheti használni a vállgombokat az emulált joystick csúszkák vezérléséhez. A Nunchuck segítségével, miközben lenyomva tartja a mód-mínusz gombot, a joystick segítségével felfelé/lefelé irányíthatja az emulált csúszkákat.

Ha grafikus felhasználói felületet szeretne az emulációs módok váltásához, akkor a Windows rendszerben a vázlat magában foglalja a mode.py -t, egy python -szkriptet GUI -val a módok közötti váltáshoz. A mode.py -t egy játékot indító kötegelt fájlban is meghívhatja.

Két játék, amelyről azt találtam, hogy nagyon jól működik az edzőgéppel, a Toybox Turbos és a SuperTuxCart (ingyenes).

Az adapter számos más emulációs funkciót is tartalmaz. Például használhatja egyszerű Nunchuck vagy Gamecube Controller adapterként, emulálva a joystickot, a billentyűzetet (pl. Nyilak/WASD) és/vagy egeret. A gamecubecontroller.h oldalon sok mód szerepel. Csatlakoztathat egy Dance Dance Revolution Gamecube/Wii-kompatibilis padot is, és ezzel játszhat olyan játékokat, mint a nem kifejezetten a Tetris, hogy további szórakozást és gyakorlást végezzen.