Vingrošanas iekārtas USB spēļu kontrolieris: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Lai veicinātu vingrošanu sev un ģimenei, es izveidoju adapteri, kas līdzinās standarta USB spēļu kontroliera adapterim, bet kontrolē spēles kustības ātrumu, pedāļiem uzbraucot uz elipsveida mašīnas vai velotrenažiera. Tas ir īpaši jauki sacīkšu spēlēm. Tas noteikti motivē ātri braukt ar pedāļiem, spēlējot sacīkšu spēles.

Galvenā aparatūra ir 2 ASV dolāru vērtā "melnā tablete" STM32F103C8 izstrādes plate ar stm32duino Arduino kodolu un USB HID bibliotēku, kuru es izstrādāju, pamatojoties uz libarra111 kodola dakšiņu. STM32F1 ir ātrs un lēts, un tam ir pilna ātruma USB atbalsts, tāpēc tas ir ideāli piemērots projektam.

Lai izmantotu, jums ir jāpieskaras elipsveida vai velotrenažiera rotācijas sensoram (ja jūsu rotācijas sensors darbojas citādi nekā mūsu mašīnās-aptuveni 3 V, aktīvs zems), iespējams, būs jāmaina ķēde un/vai kods).

Elipsveida/velosipēda rotācijas ātrums kontrolē vadības slīdni. Turklāt jūs pievienojat standarta Wii Nunchuck vai Gamecube kontrolieri adapterim, lai pārvietotos kursorsviru, pogas utt. Ir daudz dažādu vadības režīmu. Piemēram, mazākiem bērniem var būt nepieciešams nedaudz palielināt ātrumu, un dažās spēlēs var tikt izmantota cita kontroles shēma. Programmatūrā ir vairākas iebūvētas vadības shēmas, un citas var viegli pievienot kodam. Ierīce var atdarināt USB spēļu kontrolieri, tastatūru, peli, XBox 360 kontrolieri vai kādu pirmo trīs kombināciju.

Kustības virziens pašlaik nav noteikts: lai pārslēgtos starp kustību uz priekšu un atpakaļ, adapterim ir pārslēgšanas slēdzis. (Alternatīvi, varētu izmantot zāles efekta magnētisko sensoru, piemēram, šo ierīci, un mainīt ķēdi un programmatūru.)

Adapteris darbojas kā standarta USB kontrolieris, tāpēc varat to izmantot ar Windows, Linux, OS X, Android utt.

Kā bonuss adapterim ir visas šī projekta funkcijas, kas darbojas kā pilnas funkcijas Gamecube adapteris, ļaujot datorā izmantot Gamecube kontrolierus, tostarp kontrolēt spēles ar Gamecube/Wii saderīgiem Dance Dance Revolution deju paklājiņiem.

Izmaksas ir zem 10 USD, plus futrālis (man ir 3D izdrukājams dizains), vadi un lodēšana. Daļas:

• "Melnās tabletes" stm32f103c8 izstrādes dēlis (2 ASV dolāri vietnē Aliexpress)
• Gamecube ligzda (1,60 ASV dolāri vietnē Aliexpress, Gamecube pagarinātājam, kuru var samazināt)
• Nunchuck ligzdas sadalīšanas dēlis ($ 0,51 vietnē Aliexpress; meklēt Wiichuck)
• Neliels divu pozīciju pārslēgšanas slēdzis (zem 1 USD Aliexpress)
• Divu vadītāju vīriešu un sieviešu savienotāju izvēle (aptuveni 1 ASV dolārs Aliexpress, ja izmantojat 5,5 mm jaudas mucas savienotājus); katram trenažierim ir nepieciešams viens sieviešu savienotājs
• 2 taustes slēdži (zem 0,50 USD Aliexpress)
• 4 sarkanas gaismas diodes (zem 0,50 USD Aliexpress; jūs varētu izmantot arī nelielu Nokia LCD ekrānu)
• kondensatori: 10uF elektrolītiskie un pēc izvēles 100nF
• rezistori: 1 x 100K, 2 x 10K, 1 x 1K, 4 x 220ohm
• maza proto dēlis (zem 1 USD Aliexpress).

Nunchuck ir piemērots lietošanai ar vienu roku ar elipsveida mašīnu. Velotrenažierim varat izmantot divu roku adapteri, piemēram, Gamecube. Ja vēlaties izmantot tikai vienu no šīm divām vadības opcijām, varat izmantot mazāk savienojumu.

Jums ir nepieciešams arī dators, lodāmurs un multimetrs. Jums būs nepieciešams arī UART-USB tilts (es izmantoju Arduino Mega, kas man bija citam projektam; vai arī jūs varat nopirkt CP2102 moduli vietnē Aliexpress par dolāru), lai instalētu sāknēšanas ielādētāju savā melnajā tabletē, lai to izmantotu kopā ar Arduino vide, vai arī jūs varat tērēt vēl pāris dolārus un iegūt RobotDyn izstrādes paneli ar iepriekš ielādētu Arduino sāknēšanas ielādētāju.

Ļaujiet man piebilst, ka es piedalos šajā konkursā Riteņi, jo tas ir veids, kā savienot virtuālos riteņus sacīkšu spēlēs datorā ar velotrenažieru un elipsveida riteņu riteņiem.

1. darbība: pieskarieties rotācijas sensoram

Abiem trenažieriem, kurus uzlauzu, ir konsole, kas parāda ātrumu. Starp konsoli un mašīnas korpusu ir vadi. Lai piekļūtu datiem, jums ir jāpieskaras šiem vadiem. Ja jūsu mašīnas ir līdzīgas manai, konsoli var noņemt, un jūs atradīsit vai nu lentes kabeli (elipsveida), vai divus vadus (velosipēds). Es tos izmantoju, atvienojot vadus un savienojot tos ar atsevišķiem vīriešu un sieviešu džemperiem, kuros es varētu pieskarties.

Izmantojiet izmēģinājumus un kļūdas un multimetru, lai identificētu vadu pāri, starp kuriem ir sprieguma impulss pilnas rotācijas laikā.

Būtībā urbis ir šāds: savienojiet multimetru ar vadu pāri (uzmanieties, lai nekas netiktu īss), kad mašīna darbojas, un ļoti lēni pagrieziet pedāļus. Abās mūsu mašīnās ir vadu pāris, starp kuriem parasti spriegums ir aptuveni +3 V, bet īsas rotācijas daļas laikā tas nokrīt zemē: šī ir aktīva un zema shēma. Iespējams, ka jūsu mašīnai ir aktīva un augsta shēma, kurā lielākā daļa rotācijas ir noslīpēta un pulss ir pozitīvs, un tad jums būs jārediģē Arduino skice.

Ja jūs domājat, ka pastāv kāda iespēja, ka kāds no konsoles vadiem, ar kuru jūs strādājat, ir maiņstrāvas tīkls, es iesaku apstāties, ja vien jūs patiešām nezināt, ko darāt. Par laimi, mūsu velotrenažieris tiek darbināts ar akumulatoru, un mūsu elipsveida kontaktdakšas tiek ievietotas sienas kārpā, tāpēc ap konsoli ir tikai aptuveni 12 V līdzstrāva.

Velotrenažiera gadījumā tas bija patiešām vienkārši. Tur bija tikai četri vadi. Divi bija paredzēti sirdsdarbības monitoram, bet divi-rotācijas sensoram.

Elipsē bija daudz vairāk vadu, un tāpēc tas bija vairāk darba. Brutālā spēka metode ir šāda. Pievienojiet multimetru vadu pārim. Lēnām veiciet pedāļu pilnu rotāciju (vai nedaudz vairāk), lai redzētu, vai nav sprieguma krituma vai lēciena. Ja jā, jums tas ir. Ja nē, atkārtojiet to citam pārim. Tas ir daudz izmēģinājumu un kļūdu: 13 vadiem tas ir 78 apgriezieni.

Šeit ir triks, kas varētu palīdzēt paātrināt pareizā stieples pāra meklēšanu. Jūs varētu cerēt, ka jūsu mašīnai, tāpat kā manai, ir detektora spriegums, kas parasti ir augsts ar zemu impulsu. Ja tā, tad, ja atstājat pedāļus nejaušā vietā, jums ir lielas izredzes, ka starp diviem detektora vadiem ir aptuveni +3V vai +5V. Tāpēc veiciet pedāļu rotācijas testu tikai tiem vadu pāriem, kuru starpā ir +3V vai +5V.

Vēl viens triks. Jūs, iespējams, varēsit noteikt, kur pedāļa griešanās brīdī iedarbinās rotācijas sensors. Piemēram, jūsu ierīce var ekrānā kaut ko mirgot, atjaunināt ātruma displeju, aktivizēt no miega režīma vai pīkstēt. Ja tā, tad pārvietojiet pedāļus apmēram 1/3 rotācijas attālumā un pēc tam meklējiet vadu pārus, kuru starpā ir 3-5 V, un pārbaudiet tos, pārvietojot pedāļus pozīcijā, kur iedarbina sensors.

Ja jūs varat noteikt zemējuma vadu, varat ievērojami paātrināt procesu, jo tad jums jāiet tikai starp zemi un katru nezināmu vadu. Tomēr dīvaini, ka mūsu eliptiskajā formā barošanas avota zeme nešķita tāda pati kā rotācijas detektora zeme.

Kad esat identificējis vadus, pierakstiet tos. Noteikti ņemiet vērā:

• augstsprieguma līmenis: ja tas ir vairāk nekā aptuveni 3,3 V, bet ne vairāk kā 5 V, jūs vēlaties mainīt ķēdi, lai rotācijas noteikšanai izmantotu tapu A9, nevis A7, jo tapai A9 ir 5 V pielaide, bet A7 nav, un rediģēt viena rinda manā skicē; ja tas ir lielāks par 5 V, jums jāpievieno sprieguma dalītājs
• vai rotācijas noteikšanas impulss ir zems vai augsts: ja impulss ir augsts, manā Arduino skicē ir jārediģē līnija.

Ja jums ir osciloskops un trenažieris darbojas ar baterijām, multimetra vietā varat izmantot arī osciloskopu. (Ja trenažieris ir pievienots maiņstrāvai un jūsu osciloskops - jums jāzina par zemes cilpām un to, kā no tām izvairīties. Esiet uzmanīgi!)

2. darbība: sagatavojiet attīstības padomi

Lodējiet sešas centrālās džempera tapas uz melnās tabletes.

Ja jums ir RobotDyn plate ar Arduino sāknēšanas ielādētāju, pievienojiet B0 un B1- centrālajām tapām, un esat pabeidzis šo darbību.

Pretējā gadījumā jums tagad jāinstalē sāknēšanas ielādētājs. Jums būs nepieciešams vai nu atsevišķs UART uz USB tilts, vai arī šim nolūkam varat izmantot Arduino Uno vai Mega. Lai gan melnā tablete darbojas ar 3,3 V spriegumu, UART tapas ir izturīgas pret 5 V, tāpēc neuztraucieties par to, vai jūsu savienotājs darbojas ar 3,3 V vai 5 V.

Ja jums ir Uno vai Mega, starp RESET un GROUND ievietojiet džemperi. Tas pārvērš Arduino par īpašu UART -USB tiltu, izņemot to, ka TX/RX tapas ir pretēji tam, kā tās parasti atrodas savienotājā.

Lejupielādējiet sāknēšanas ielādētāja bināro failu. Jūs vēlaties generic_boot20_pb12.bin. Operētājsistēmā Windows instalējiet ST Flash Loader Demonstrator. Operētājsistēmā Linux (un varbūt OS X un pat Windows, ja vēlaties komandrindas rīkus), izmantojiet šo python skriptu, bet mani norādījumi būs paredzēti sistēmai Windows.

Izveidojiet šādus savienojumus:

• PA9 uz UART tiltu RX ("TX", ja izmantojat Arduino triku)
• PA10 uz UART tilta TX ("RX", ja izmantojat Arduino triku)
• G līdz UART tilta zemei

Man patīk izmantot loģiskās zondes padomus, lai izveidotu savienojumus STM32 pusē, bet jūs varat arī vienkārši pielodēt dažus vadus, kurus vēlāk varat nogriezt (vai atkausēt, ja vēlaties būt kārtīgi).

Pievienojiet UART tiltu datoram. Ieslēdziet melno tableti, izmantojot USB portu (vislabāk, ja to pievienojat lādētājam, nevis datoram, jo dators, iespējams, sūdzēsies par neatpazītu USB ierīci). Palaidiet Flash Loader demonstrētāju. Izvēlieties sava UART tilta COM portu. Izvēlieties “Noņemt aizsardzību”, ja tā ir pieejama. Izvēlieties 64 kb, nevis 128 kb zibatmiņas versiju. Un augšupielādējiet sāknēšanas ielādētāja bināro failu.

Atvienojiet visu enerģiju un pēc tam pārvietojiet džemperi no B0+/centra uz B0-/centru. Tagad jums ir sāknēšanas ielādētājs, kuru varat izmantot kopā ar Arduino IDE.

3. darbība: sagatavojiet Stm32duino Arduino IDE

Es pieņemu, ka jums ir instalēta jaunākā Arduino IDE.

Rīki | Dēļi | Dēļu pārvaldnieks, instalējiet Arduino Zero atbalstu (vienkārši ievietojiet Zero meklēšanā, noklikšķiniet uz atrastā ieraksta un pēc tam Instalēt). Jā, jūs nestrādājat ar nulli, taču tas instalēs pareizo gcc kompilatoru.

Pēc tam lejupielādējiet kodolu stm32duino. Operētājsistēmā Windows es iesaku lejupielādēt zip failu, jo, pārbaudot failus (protams, ar svn), man bija dažas atļauju problēmas ar failiem Windows rīku direktorijā, kas bija jālabo. Ievietojiet filiāli mapē Arduino/Hardware/Arduino_STM32 (lai jums būtu tādas mapes kā Arduino/Hardware/Arduino_STM32/STM32F1 utt.) Operētājsistēmā Windows instalējiet draiverus, palaižot draiverus / win / install_drivers.bat.

Instalēt manu USBHID bibliotēku: dodieties uz skici | Iekļaut bibliotēku | Pārvaldiet bibliotēkas un meklējiet USBHID. Noklikšķiniet uz tā un noklikšķiniet uz Instalēt.

Instalējiet manu GameControllersSTM32 bibliotēku: dodieties uz skici | Iekļaut bibliotēku | Pārvaldiet bibliotēkas un meklējiet GameControllers. Noklikšķiniet uz tā un noklikšķiniet uz Instalēt.

4. solis: ķēde

Mana iestatīšana izmanto četras gaismas diodes, lai norādītu pašreizējo emulācijas režīmu binārā režīmā (jā, varētu izmantot LCD displeju, bet, kad to izveidoju, man bija gaismas diodes), divas spiedpogas, lai pārslēgtu režīmu uz augšu un uz leju (un triki) un pārslēgšanas slēdzis kustības virziena pārslēgšanai.

Turklāt no Nunchuck ir I2C ieeja un Gamecube kontroliera savienotājs. Ja vēlaties atbalstīt tikai vienu no šiem diviem, varat vienkārši rediģēt gamecube.h skicē un ietaupīt lodēšanu.

Es izmantoju nelielu protoboardu, lai uzstādītu četru režīmu gaismas diodes un divas režīmu pārslēgšanas pogas (uz augšu un uz leju), kā arī vienu pievilkšanas rezistoru Gamecube datiem. Es iznesu 3,3 V protoboardam, bet man nevajadzēja izcelt zemi, lai gan jūs varat, ja vēlaties. Nunchuck savienotāja uzstādīšanai es izmantoju vēl vienu nelielu protoboarda gabalu.

Izgrieziet Gamecube kabeli. Jūs vēlaties strādāt ar kontaktligzdas pusi, kuru pievienos jūsu kontrolieris. Atvienojiet kabeļus savienošanai.

Tagad izveidojiet šos savienojumus saskaņā ar shēmu:

• 10uF kondensators starp 3.3V un zemi (ar visu elektrolītu mīnus pusi zemē). Tam vajadzētu būt pēc iespējas tuvāk mikroshēmai, tāpēc es to lodēju tieši uz izstrādes plates, nevis uz protoboarda. Labam nolūkam varat pievienot 100 nF, kā es to darīju, bet es neesmu pārliecināts, ka tas ir vajadzīgs.
• Gamecube ligzda #2 - A6 uz stm32 tāfeles
• 1 ohma rezistors starp Gamecube ligzdu #2 un 3.3 V uz STM32 tāfeles (vai uz protoboard)
• Gamecube ligzda #3 un #4 - zeme uz stm32 plates
• Gamecube ligzda #6 - 3.3V uz STM32 tāfeles (vai uz protoboard)
• LED sērijveidā ar 220 omu (vai lielāku) rezistoru starp A0 uz stm32 plates un 3,3 V (negatīvs gals (plakans) līdz PA0; pozitīvs gals līdz 3,3 V)
• Atkārtojiet ar LED+rezistoru starp A1 un 3.3V, A2 un 3.3V un A3 un 3.3V
• Mirkļa pārslēgšanās starp A5 uz stm32 tāfeles (pieauguma režīms) un 3.3 V un citu starp A4 un 3.3 V (samazināšanas režīms); šis slēdzis palielina režīma numuru
• Pārslēgt slēdzi starp A8 un 3.3V
• trenažiera zeme - stm32 grunts
• trenažiera pozitīvs signāls - stm32 tāfele A7 (ņemiet vērā, ka A7 ir piemērots tikai 3,3 V spriegumam; ja trenažieris ir 5 V, izmantojiet A9 un rediģējiet gamecube.h)
• Nunchuck zeme (marķēta - uz mana adaptera dēļa) - stm32 zeme
• Nunchuck +3.3V (marķēts +) - stm32 3.3V
• Nunchuck SDA (apzīmēts ar D) - stm32 B7
• Nunchuck SCL (apzīmēts ar C) - stm32 B6
• 10Kohm rezistors starp Nunchuck SDA un 3.3V uz stm32 plates
• 10Kohm rezistors starp Nunchuck SCL un 3.3V uz stm32 plates.

5. darbība: instalējiet skici

Lejupielādējiet manu Gamecube USB adaptera skici un ielādējiet to Arduino IDE. Gamecubecontroller.h var kontrolēt dažas iespējas:

• noņemt // #define ENABLE_EXERCISE_MACHINE priekšā (tas jādara visiem)
• ja nepieciešams pārvietot trenažiera savienojumu uz A9, konstanta uint32_t rotācijaDetector = PA7 rindā nomainiet PA7 uz PA9
• ja trenažiera rotācijas noteikšanas impulss ir augsts, nomainiet #define ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR FALLING uz #define ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR RISING
• ja nevēlaties izmantot Nunchuck, ievietojiet // #define priekšā ENABLE_NUNCHUCK
• ja nevēlaties izmantot Gamecube kontrolieri, ievietojiet // #define ENABLE_GAMECUBE priekšā.

Arduino IDE izvēlieties Rīki | Valde | Vispārējā STM32F103C sērija.

Nospiediet augšupielādes pogu pa labi. Ņemiet vērā, ka jums, iespējams, vajadzēs nospiest atiestatīšanas pogu (vai atvienot/kontaktdakšu) īstajā laikā, ja saņemat ziņojumu, ka tāfele nav atpazīta.

6. solis: trenažiera savienojums

Salieciet domkratu trenažieru savienošanai. Mūsu elipsveida mašīnā es to pielodēju, savukārt velotrenažierim varēju izmantot vīriešu un sieviešu duponta savienotājus. Uz elipses es izveidoju caurumu konsoles sānos, lai tas atbilstu savienojumam. Trenažierā man vienkārši ir vadi, un no ārpuses ir neliela 3D drukāta kaste (OpenSCAD fails).

7. solis: projekta lieta

Projektu var ievietot nelielā kartona kastē, tupperware konteinerā vai pielāgotā 3D drukātā korpusā. Tā kā man ir 3D printeris, es izvēlējos pielāgoto korpusu. OpenSCAD un STL faili ir šeit.

Pēdas ir paredzētas līmēšanai (superlīmes darbi) līdz apakšai, un tajās ir iestrēgušas lipīgas gumijas kājas.

Es arī karsti pielīmēju dažus āķa un cilpas stiprinājumus gan projekta korpusam, gan trenažieriem.

8. solis: izmantojiet

Abas pogas var pārslēgties starp līdz pat 16 dažādiem emulācijas režīmiem (patiesībā jums var būt vairāk, bet projektā ir tikai četras gaismas diodes, lai parādītu režīma numuru). Emulācijas režīmi ir definēti skicē gamecubecontroller.h. Lielākajai daļai spēļu varat izmantot 1. režīmu, vienotu slīdņa kursorsviru ar 100% ātrumu. Emulētajai kursorsvirai ir slīdnis (faktiski divi slīdņi, bet abi dara vienu un to pašu), ko kontrolē trenažiera rotācija. Pogu un kursorsviru kontrolē Gamecube kontrolieris vai Nunchuck. Operētājsistēmā Windows dažas spēles atbalsta XBox 360 kontrolieri, bet ne USB kursorsviru. Tiem izmantojiet 13. režīmu (nospiediet 1. režīma lejupvērsto pogu).

9. un 10. režīms ļauj pedāļiem braukt lēnāk un joprojām iegūt pilnīgu slīdņa nospiedumu, kas ir jauki bērniem vai trenažieriem, kuriem ir iestatīta lielāka pretestība. Ātrumus varat pielāgot arī vietnē workoutisemachine.ino.

Ir daudz citu emulācijas režīmu. Izdrukājama atsauce ir iekļauta modelist.pdf kopā ar skici.

Nospiežot trenažieri, projekta gaismas diodes pārslēdzas no pašreizējā režīma numura rādīšanas uz ātrumu. Kad iedegas visas četras gaismas, jūsu ātrums ir maksimāls (emulētajam slīdnim ir maksimālais pagarinājums)-šajā brīdī jūs nesaņemat nekādas priekšrocības, ja braucat ātrāk. Turklāt zilā gaismas diode uz STM32F1 plates ir ieslēgta, kad viss darbojas, bet mirgo, kad aktivizējas rotācijas sensors.

Lai mainītu kustību, pagrieziet adaptera kārbas virziena pārslēgu.

Operētājsistēmā Windows palaidiet joy.cpl, lai kalibrētu un redzētu, kā viss darbojas. Tā kā ir apgrūtinoši pedāļi, lai kalibrētu emulēto kursorsviru, ir veids, kā krāpt kalibrēšanai. Ja Gamecube kontrollerī paliekat nekustīgs apmēram 10 sekundes, varat sākt izmantot plecu pogas, lai kontrolētu emulētos kursorsviru slīdņus. Izmantojot Nunchuck, turot nospiestu režīma mīnus pogu, varat izmantot kursorsviru uz augšu/uz leju, lai kontrolētu emulētos slīdņus.

Ja vēlaties GUI emulācijas režīmu pārslēgšanai, sistēmā Windows skice ietver mode.py, python skriptu ar GUI režīmu pārslēgšanai. Jūs varat arī izsaukt mode.py pakešdatnē, kurā tiek palaista spēle.

Divas spēles, kuras, manuprāt, lieliski darbojas ar trenažieri, ir Toybox Turbos un SuperTuxCart (bezmaksas).

Adapteris ietver arī daudzas citas emulācijas funkcijas. Piemēram, varat to izmantot kā vienkāršu Nunchuck vai Gamecube Controller adapteri, kas atdarina kursorsviru, tastatūru (piemēram, bultiņas/WASD) un/vai peli. Vietnē gamecubecontroller.h ir uzskaitīti daudzi režīmi. Varat arī pievienot Dance Dance Revolution Gamecube/Wii saderīgu spilventiņu un izmantot to, lai spēlētu spēles, kas tam nav paredzētas, piemēram, Tetris, lai iegūtu papildu prieku un vingrinājumus.