Опять "Безумные эксперименты" или обзор Arduino Pro Micro

Добрый день, MySKU!
Сегодня мы продолжим изучение такой замечательной штуки как Arduino, путем использования модификации Pro Micro в очередной безумной поделке! В очередной раз убедимся, что ардуино это не только скучно, но и весело. Также мы научимся оживлять старые геймпады и подключать их к ПК и даже создавать свои собственные устройства ввода! Если вам интересно, то заходите под кат!

09.01.2015 Небольшой апдейтик + новое видео.

Вступление

Отпраздновав новый год, отдохнув пару дней, и поиграв с детьми в снежки, приходишь к тому, что выходных еще много, а делать уже ну совсем нечего… А что делает настоящий мужчина когда он устает лежать на диване? Правильно! — продолжает лежать на диване, но вот беда: в этом году я бросаю курить! И бросается ну очень тяжело… И вот когда настроение стало уже совсем ни к черту, и единственным желанием было желание кого-нибудь убить, я решил перебрать посылки полученные незадолго до нового года и в одной из посылок находилась вот эта маленькая прелесть

Arduino Pro Micro

Посмотрев на нее, в голове появился зачаток идеи, который в конечном итоге привела к весьма интересному результату…

Заказать малюток хотелось давно, но почему-то постоянно откладывал покупку, а сейчас, таки, заказал себе парочку.

Заказ

О продавце сказать ничего не могу — абсолютно обычный продавец ардуин, коих тысячи — характер строгий, нордический. Отправлен заказ был вовремя, доставлен не сказать чтобы очень быстро.

Отправка 2 декабря, получение 25 декабря.

Упакованы платы были в антистатические пакетики, которые находились в небольшой картонной коробочке.

Адруино Мега, Нано, Микро



Прелесть этой версии Ардуино в том, что USB интерфейс на ней реализован силами самого контроллера ATmega32u4, что дает нам возможность настроить USB интерфейс так, что при подключении плата будет распознаваться как стандартное HID устройство (клавиатура, мышь и… геймпад) и даже больше, энтузиасты активно работают над расширением данного списка.

Часть первая

Пораскинув мозгами, и немного порывшись в коробке с моими сокровищами старым хламом, сразу наметился план знакомства с данной функциональностью.

А нашел я старый геймпад от Sony PlayStation



Ну и что тут думать? Будем собирать геймпад…

«Железная» часть

Разбираем устройство



Вполне типичный китайский геймпад с безымянным чипом под компаундом. Схема простая — один общий контакт проводящими подушечками в кнопках соединяется с сигнальными контактами на кнопках.

Отрываем кабель, он нам больше не нужен. И припаиваемся к контактным площадкам на кнопках, и общему контакту.





Процедура простая, главное — быть аккуратным.

Для полноты эксперимента я решил приклеить на плату небольшой потенциометр, которым я проверю работу аналоговых осей в будущем геймпаде.



Подключение потенциометра к ардуинке — простейшая задача. Один крайний контакт подключаем к 5 вольтам, второй к земле, а центральный подаем на один из аналоговых пинов, например — A0

Припаяв все провода к контактам, я разместил кнопки и плату на своих местах, а провода вывел с обратной стороны платы



Спереди я просверлил дырочку для потенциометра



Ардуино я разместил также с обратной стороны и припаял провода от кнопок к цифровым пинам, а общий провод припаял к земле.



Закрепил все термоклеем



Примерил где будет располагаться вход Usb контроллера



И прорезал дырочку в корпусе, чтобы иметь к нему доступ.

Закрыл корпус и приступил к программной части

Программная часть

А вот тут случилась заминка и добрую половину дня я убил на поиски библиотеки, и главное — попытки установить её.

Мной была обнаружена замечательная библиотека от NicoHood https://github.com/NicoHood/HID/tree/Official-Integration

Возможности:

Supported HID devices:

Keyboard with Leds out (modifiers + 6 keys pressed at the same time)
Mouse (5 buttons, move, wheel)
Media Keys (4 keys for music player, webbrowser and more)
System Key (for PC standby/shutdown)
1 Gamepad (32 buttons, 4 16bit axis, 2 8bit axis, 2 D-Pads)
Supported Arduinos:

Uno
Mega
Leonardo
(Pro)Micro
Any other 8u2/16u/at90usb162/32u2/32u4 compatible board

Это именно то, что мне нужно!

Далее я никак не мог её правильно установить и заставить работать… Дабы вам не проходить через это, я выкладываю уже настроенную ArduinoIDE 1.5.8 с уже установленной библиотекой https://yadi.sk/d/lDxVt7r1dr8T5

Скачиваем распаковываем и запускаем arduino.exe

В меню Инструменты\плата выбираем Arduino Micro Hid-Project



В меню Инструменты/USB-cores выбираем желаемый режим работы, в нашем случае serial + gamepad hid



Что заставит нашу ардуину определятся как геймпад

Открываем вот этот скетч https://yadi.sk/d/DQ8kiJVedr8ea
, это немного модифицированный скетч из примеров библиотеки, в который я добавил свою аналоговую ось
Скетч довольно простой.

В первой части мы назначаем пинам кнопки



В setup мы включаем встроенную подтяжку для цифровых пинов и инициализируем геймпад



Ну и собственно в основном цикле мы опрашиваем пины и записываем состояние кнопок. Также мы получаем данные с аналогового входа и преобразовываем полученные восьмибитные значения в 16 бит для отправки на ПК. Ну и последнее — отправляем состояние геймпада.



Просто до невозможности! Данным способом вы можете подключить свои старые геймпады, джойстики, клавиатуры и прочее от приставок к своему ПК, лишь немного модифицируя данный скетч! Ну разве не прелесть?

Тесты

Время тестов!



Ха-ха! Работает! И даже драйвера не нужны!

Часть вторая

Поиграв, забросил все в ящик и пошел спать… А утром проснулся уже с новой идеей и желанием её осуществить. Опять основательно порывшись в барахле, собрал необходимые для сборки материалы. Немного творческой работы, ручного труда и поисков в гугл и сборка была окончена.

Встречайте! Полностью самодельный аналоговый руль для ПК со шкалой тахометра!



Ну как вам?

А теперь я расскажу как создавалось сие изделие

«Железная» часть

Для начала я сделал раму из листа алюминия, согнув его и просверлив одно отверстие на короткой стороне для потенциометра, а второе прямо напротив него на длинной стороне (через него пойдет ось руля). Получилось не очень прямо — трудно согнуть толстый лист. Установил потенциометр (взятый из старого радиоприемника) в предназначенное для него отверстие.



Долго искал из чего сделать ось для руля и как потом крепить к ней сам руль, придумал — нашел старую и сломанную ракетку для бадминтона и использовал ее.





Сам руль был вырезан из куска оргстекла ручным лобзиком для фанеры. Отверстия просверлил дрелью прямо напротив отверстий в детали от ракетки.



Опять немного криво, ведь я криворукий.

Закрепил винтиками, которые нашел у себя в ящике. Прикрепил два отрезка металлопластиковой трубы.



За эстетической составляющей я не гнался, поскольку данная поделка скорее подтверждение концепта, чем законченное изделие.

Ось прикрепил к потенциометру с помощью клея и термоусадочной трубки в два слоя, что по идее должно придать некоторую гибкость соединению, что в свою очередь защитит потенциометр от механической поломки.



Приклеил на двухсторонний скотч большие тактовые кнопки и ленту с ws2812b на её собственный клеящий слой



Подпаялся к кнопкам и ленте. Провода сплел в косичку и припаял к ардуине.



Припаял также провода от потенциометра к контроллеру

Железную часть закончил и приступил к программной

Программная часть

Первым делом я нашел как достать показания тахометра из игр и отправить его на ардуинку и поиски мои привели меня к сообществу по-хорошему сумасшедших людей, которые занимаются сборкой симуляторов и разных аксессуаров для них.

http://www.x-sim.de/

Ими написан монструозный комбайн-приложение, которое вытягивает из игр различные данные, будь то показания спидометра или тахометра, либо значения перегрузок по осям, крен и еще очень много параметров. Затем это приложение выполняет с ними нужные вам преобразования и отправляет на ваше железо. В роли железа выступают различного рода индикаторы и ДАЖЕ САМОДЕЛЬНЫЕ СИМУЛЯТОРНЫЕ УСТАНОВКИ С КУЧЕЙ ОСЕЙ. Я был просто поражен при виде всего этого — это потрясающе!

Порывшись в галерее на портале нашел скетч для ардуино и профиль для x-sim, который выполняет функционал близкий к тому, что требовалось мне http://www.x-sim.de/forum/viewtopic.php?t=155&sid=ac77ba76a92d43173b352a53df324883

Спасибо товарищу tronicgr за то, что он поделился своим профилем и скетчем. Самостоятельно с нуля разбираться в X-sim мне пришлось бы долго.

Итак, взяв за основу прошлый скетч я приступил к написанию нового. Можете скачать его отсюда https://yadi.sk/d/ppoE6nXldr8kY

В первой части мы подключаем библиотеку FastLed и указываем количество диодов на ленте и пин, к которому она подключена. Также мы указываем пины для кнопок и осей и объявляем переменные



В фунции setup мы инициализируем serial соединение с компьютером на скорости 115200, настраиваем яркость ленты и включаем встроенную подтяжку для цифровых входов. Ну и в самом конце инициализируем геймпад.



В главном цикле идет даже немного упрощенный код для геймпада из прошлого примера



Затем идет код взятый с портала x-sim, в котором ардуина получает данные из serial шины и записывает их в буфер, а затем разбивает по переменным, масштабирует данные о количестве оборотов до 8 (по количеству диодов на ленте) и сообщает, что данные получены



Затем в зависимости от полученных данных мы зажигаем нужное количество диодов с необходимым цветом и отправляем команду на ленту.



Отправляем скетч.

Скачав последнюю версию программы x-sim, устанавливаем её (лучше сразу удалить из папки с установленной программой папку «interfaceplugins», чтобы избежать ненужной долгой проверки всех интерфейсов при запуске), открываем профиль скачанный с форума по ссылке выше, это автоматически настроит программу на получение нужных данных. Открываем программу «X-sim Conveter» и в разделе Output -> universal serial output сверху выбираем нашу микро и жмем «add entry to list» и внизу копируем строчку с шаблоном данных из стандартного порта профиля в такую же строчку но в порт нашей ардуины, старый порт можно удалить после этого. Цифра «95» в шаблоне (на скриншоте 77) — это максимальные обороты поделенные на 100, к сожалению придется забивать руками под вашу игру, я использовал значения 75-80 для Dirt 2.



Запускаем вторую половину программы «X-sim Extractor» она автоматически просканирует компьютер на наличие совместимых игр и создаст их список слева. После этого для каждой игры можно отключить передачу данных на приводы и прочее, хотя это и не мешает.



Все! Если все собрано и настроено, то можно выбрать игру и жать кнопку «Play Game», и в момент запуска или после него надо нажать кнопку старт в «X-sim Converter».

Пользуясь данными библиотеками и примерами описанными здесь можно создать любой, даже самый безумный контроллер для вашего ПК или андроид устройства (да да, устройство должно определиться как стандартное устройство ввода) с любыми датчиками: температуры, пульса, давления, ну и датчиком влажности, например для игры в хоррор ;-). Подключайте старые геймпады от денди и играйте в эмуляторы на родных для игр контроллерах. А если у вас есть большое желание, то можете даже собрать полноценный симулятор пользуясь замечательной программкой x-sim. Проявите фантазию!

Апдейт

Покатался еще немного и понял, что очень не хватает аналоговых педалей газа и тормоза, если и будет следующая версия руля, то обязательно с педалями. Но можно успешно управлять машиной «поигрывая» кнопкой, но надо привыкать.

В Dirt 3 наблюдается странный и заметный input lag, не знаю откуда и почему, возможно что-то с настройками игры или баг (все-таки это баг игры, я нашел похожие отзывы в гугле).

В остальном играется вполне хорошо, даже с такой черновой версией руля. Я наконец полюбил вид из кабины, до этого никогда им не пользовался.

Вот новое видео (возможно будет некоторое время обрабатываться ютюбом)



Руль поворачивается почти на полный круг, но мне оказалось удобней играть с такой реакцией руля, особенно когда перед тобой стоит камера.

Удачи вам! И еще раз с прошедшими праздниками! Жду вас в комментариях.

P43YM