PS2手柄移植到STM32上面的小筆記-有解無憂

一、硬體準備：戰艦開發板、PS2手柄接收器、PS2手柄、連接線

二、硬體連接：
PS2手柄接收器有六個引腳,和單片機連接IO口連接，如下圖：

接收器信號	單片機IO
GND	GND
VCC	3.3V
DI/DAT	PB12
DO/CMD	PB13
CS	PB14
CLK	PB15

三、PS2通信簡介
通訊時序如下，感覺和SPI很像，也是四線
DI與DO是一對同時傳輸的8 bit串行資料，傳輸的時候需要CS為低電平，CLK由高變低，
DO是單片機發送給接收器的信號，
DI是接收器發送給單片機的信號，

第一點：CS在資料輸出或者輸入的時候，都是低電平的，那么我們在資料傳輸的時候先把CS拉高再拉低，然后資料進行傳輸，傳輸完成之后再把CS拉高，
第二點：DI(Data Input)與DO(Data Output)是同時完成的，說明這是全雙工通信，串口是全雙工通信，IIC是半雙工通信，
第三點：在時鐘上降沿的時候，DI和DO的資料有交叉，也就是說資料進行交換(資料只有0和1)，這個時候我們是不能夠讀和寫資料的，因為資料還不穩定，我們讀到的資料不準確，在時鐘為下降沿的時候，資料已經穩定了，我們在這個時候開始讀和寫資料，
第四點：由于是從0到7，可以知道有8位資料，并且是從低位到高位進行讀寫，我們可以把資料放到陣列中，一個時鐘進行一個資料位(也可以叫做位元位0或1)傳輸，

時鐘頻率250KHZ（4us），資料不穩定可適當增加頻率，
當單片機發送0x01時，接收器會回復它的ID“0X41表示綠燈模式”、“0x73表示紅燈模式”；在手柄發送ID的同時，單片機將發送0X42，手柄會發送0X5A，高速單片機資料來了，
上表中的idle表示資料線空閑，該資料線無資料傳送，
所以Data[0]、Data[1]、Data[2]不能用來存放PS2搖桿的按鍵
Data[3]、Data[4]用來存放按鍵的值
Data[5]、Data[6]、Data[7]、Data[8]用來存放搖桿的模擬量

當有按鍵下，對應位為0，其他位為1
譬如，當SELECT按下，Data[3]=1111 1110B
當L3按下，Data[3]=1111 1101B
當R3按下，Data[3]=1111 1011B
當START按下，Data[3]=1111 0111B
當UP按下，Data[3]=1110 1111B
當RIGHT按下，Data[3]=1101 1111B
當DOWN按下，Data[3]=1011 1111B
當LEFT按下，Data[3]=0111 1111B

手柄有兩個模式，紅燈模式（手柄亮紅燈+綠燈）和綠燈模式（手柄只亮綠燈），可以通過按下MODE按鍵進行切換，

紅燈模式：
1.按鍵L3/R3按下有效
2.推動左右搖桿，根據行程不一樣，可輸出0x00-0xff的模擬量
綠燈模式：
1.按鍵L3/R3按下有效
2.左右搖桿不輸出模擬量，推動到上下左右的極限值，左搖桿實作的效果和UP/DOWN/RIGHT/LEFT一樣，右搖桿實作的效果和和△/X/□/○一樣，

設定震動模式后：
WW用來控制右側的小電機，0x00表示關，其他值為開，
YY用來控制左側的大電機，0x40-0xff表示電機開，值越大，震感越強烈；其他值表示電機關，

四、代碼分析
1.配置IO口，將PB12設定為下拉輸入；PB13/14/15設定為推挽輸出

void PS2_Init(void)
{	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	//輸入  DI->PB12
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);		//使能PORTB時鐘
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; 		//設定成上拉、下拉、浮空輸入皆可
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	//輸出  DO->PB13    CS->PB14  CLK->PB15
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 				//設定成推挽輸出 
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

2.定義3個陣列

u8 Comd[2]={0x01,0x42};	//開始命令，請求資料
u8 Data[9]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; //資料存盤陣列
//每個按鍵對應一個數值
u16 MASK[]={
	PSB_SELECT,
	PSB_L3,
	PSB_R3 ,
	PSB_START,
	PSB_PAD_UP,
	PSB_PAD_RIGHT,
	PSB_PAD_DOWN,
	PSB_PAD_LEFT,
	PSB_L2,
	PSB_R2,
	PSB_L1,
	PSB_R1 ,
	PSB_GREEN,
	PSB_RED,
	PSB_BLUE,
	PSB_PINK
};

3.給PB12/PB13/PB14/PB15這4個IO的狀態均進行宏定義

#define DI   PBin(12)           //PB12  輸入

#define DO_H PBout(13)=1        //命令位高
#define DO_L PBout(13)=0        //命令位低

#define CS_H PBout(14)=1       //CS拉高
#define CS_L PBout(14)=0       //CS拉低

#define CLK_H PBout(15)=1      //時鐘拉高
#define CLK_L PBout(15)=0      //時鐘拉低

4.單片機向手柄發送命令

//向手柄發送命令
void PS2_Cmd(u8 CMD)
{
	volatile u16 ref=0x01;
	Data[1] = 0;
	for(ref=0x01;ref<0x0100;ref<<=1)
	{
		if(ref&CMD)
		{
			DO_H;                   //輸出以為控制位
		}
		else DO_L;

		CLK_H;                        //產生時鐘
		delay_us(50);
		CLK_L;
		delay_us(50);
		CLK_H;
		if(DI)
			Data[1] = ref|Data[1];
	}
}
//
假如單片機給接收器發送0x01=0000 0001B,
接收器接受到0x01后給單片機發送了0x41=0100 0001B,
ref=0x01=0000 0001B;
Data[1] = 0;
CMD=0000 0001B
DI=0100 0001B
/
從低位到高位執行8次回圈
第一次回圈：ref=0000 0001B
if(ref&CMD)為真，輸出PB13=1
if(DI)為真，輸出Data[1] = ref|Data[1]=0000 0001|0000 0000=0000 0001

第二次回圈：ref=0000 0010B
if(ref&CMD)為假，輸出PB13=0
if(DI)為假，不執行操作

第三次回圈：ref=0000 0100B
if(ref&CMD)為假，輸出PB13=0
if(DI)為假，不執行操作

第四次回圈：ref=0000 1000B
if(ref&CMD)為假，輸出PB13=0
if(DI)為假，不執行操作

第五次回圈：ref=0001 0000B
if(ref&CMD)為假，輸出PB13=0
if(DI)為假，不執行操作

第六次回圈：ref=0010 0000B
if(ref&CMD)為假，輸出PB13=0
if(DI)為假，不執行操作

第七次回圈：ref=0100 0000B
if(ref&CMD)為假，輸出PB13=0
if(DI)為真，輸出Data[1] = ref|Data[1]=0100 0000|0000 0001=0100 0001

第八次回圈：ref=1000 0000B
if(ref&CMD)為假，輸出PB13=0
if(DI)為假，不執行操作
/
所以最后的結果就是
單片機將0x01按位發送了出去
接識訓發送的資料0x41保存到了Data[1]里面

a…volatile修飾符可以保證ref每次開始都是0x01即0000 0001B
b.ref=0x01;ref<0x0100;ref<<=1理解這句首先需要將十六進制改為二進制，即ref=0000 0001B;ref<0000 0001 0000 000B;ref<<=1即將ref=0x01每次左移一位，回圈八次，
c.ref&CMD即可以通過與運算回圈八次，將CMD 這個八位二進制的數按位發送出去，
d.CLK電平進行高-低-高可以產生一個周期，同時產生一個下降沿，在這個程序中，DO將信號從單片機（發送）給接收器（接收），DI將信號從接收器（發送）給單片機（接收）
e.單片機接收到的資料被保存在了Data[1]里面

5.判斷手柄是紅燈模式還是綠燈模式，通過單片機給手柄發送0x01 0x42后，手柄回傳的值來判斷，如果回傳的是0X41表示"綠燈模式"、0x73表示"紅燈模式"

//判斷是否為紅燈模式
//回傳值；0，紅燈模式
//回傳值；1，綠燈模式
u8 PS2_RedLight(void)
{
	CS_L;
	PS2_Cmd(Comd[0]);  //開始命令0x01
	PS2_Cmd(Comd[1]);  //請求資料0x42
	CS_H;
	if( Data[1] == 0X73)   return 0 ;
	else return 1;
}

5.單片機接收手柄資料

//讀取手柄資料
void PS2_ReadData(void)
{
	volatile u8 byte=0;
	volatile u16 ref=0x01;
	CS_L;
	PS2_Cmd(Comd[0]);  //開始命令0x01
	PS2_Cmd(Comd[1]);  //請求資料0x42

	for(byte=2;byte<9;byte++)          //開始接受資料
	{
		for(ref=0x01;ref<0x100;ref<<=1)
		{
			CLK_H;
			CLK_L;
			delay_us(50);
			CLK_H;
		      if(DI)
		      Data[byte] = ref|Data[byte];
		}
        delay_us(50);
	}
	CS_H;	
}

a.資料傳輸必須在CS拉低期間進行，資料傳輸完成后，還要將CS拉回高電平，以便下一次的通訊，
b.單片機發送了0x01 0x42給手柄，此時手柄會回傳0x5A給單片機，意味著接收到了請求，即將回傳資料，所以Data[2]保存的就是手柄回傳的0x5A，后面的Data[3]-Data[8]回傳的都是按鍵和搖桿的狀態資訊，

6.檢測按鍵狀態

//對讀出來的PS2的資料進行處理      只處理了按鍵部分         默認資料是紅燈模式  只有一個按鍵按下時
//按下為0， 未按下為1
u8 PS2_DataKey()
{
	u8 index;
	PS2_ClearData();
	PS2_ReadData();

	Handkey=(Data[4]<<8)|Data[3];     //這是16個按鍵  按下為0， 未按下為1
	for(index=0;index<16;index++)
	{	    
		if((Handkey&(1<<(MASK[index]-1)))==0)
		return index+1;
	}
	return 0;          //沒有任何按鍵按下
}

a.上圖有給手柄按鍵標號，一共16個按鍵，包括兩個搖桿，不包括MODE鍵，16個按鍵剛好是兩個八位二進制數，所以用Data[3]和Data[4]表示所有的按鍵的狀態，
b.u16 Handkey，通過這個變數定義可以看出來Handkey是一個16位的二進制數，Handkey=(Data[4]<<8)|Data[3]表示的是Handkey這個變數的高八位是Data[4]，低八位是Data[3]

假如我SELECT按下了，那么Data[3]=1111 1110B
如果L2按下了，那么Data[4]=1111 1110B
所以Handkey表示的就是1111 1110 1111 1110B
c.for(index=0;index<16;index++)因為有16個按鍵，所以進行16次回圈，以此判斷是被按下的是哪個鍵，
if((Handkey&(1<<(MASK[index]-1)))==0)這個函式由內到外分析0<=index<=15,所以1<=MASK[index]<=16，所以0<=MASK[index]-1)<=15，然后將1換算成16位的二進制數為：0000 0000 0000 0001B，所以1<<(MASK[index]-1)就是每次左移一位，回圈15次，然后和Handkey進行與運算，如果為0，則說明按鍵被按下，最后index+1是因為index是從0開始算的，而按鍵是從1開始計算的，所以最后回傳的值需要+1，但這個函式只能判斷單個按鍵按下，如果有多個按鍵按下，只能檢測按鍵數較小的那個值，譬如方向上（5）和START（4）同時被按下，則回傳值就是4，

#define PSB_SELECT      1
#define PSB_L3          2
#define PSB_R3          3
#define PSB_START       4
#define PSB_PAD_UP      5
#define PSB_PAD_RIGHT   6
#define PSB_PAD_DOWN    7
#define PSB_PAD_LEFT    8
#define PSB_L2          9
#define PSB_R2          10
#define PSB_L1          11
#define PSB_R1          12
#define PSB_GREEN       13
#define PSB_RED         14
#define PSB_BLUE        15
#define PSB_PINK        16

u16 MASK[]={
	PSB_SELECT,
	PSB_L3,
	PSB_R3 ,
	PSB_START,
	PSB_PAD_UP,
	PSB_PAD_RIGHT,
	PSB_PAD_DOWN,
	PSB_PAD_LEFT,
	PSB_L2,
	PSB_R2,
	PSB_L1,
	PSB_R1 ,
	PSB_GREEN,
	PSB_RED,
	PSB_BLUE,
	PSB_PINK
};

7.檢測搖桿的狀態

#define PSS_RX 5              
#define PSS_RY 6
#define PSS_LX 7
#define PSS_LY 8

//得到一個搖桿的模擬量	 范圍0~256
u8 PS2_AnologData(u8 button)
{
	return Data[button];
}

a.四個搖桿反饋的是模擬量，范圍在0x00~0xFF，轉換成十進制即為0-255，搖桿的數值存放在Data[5]、Data[6]、Data[7]、Data[8]中
b.注意只有紅燈模式下搖桿才反饋模擬量，綠燈模式下搖桿不反饋模擬量，

8.其他函式
8.1清除資料緩沖

//清除資料緩沖區
void PS2_ClearData()
{
	u8 a;
	for(a=0;a<9;a++)
		Data[a]=0x00;
}

8.2手柄震動函式

/******************************************************
motor1:右側小震動電機 0x00關，其他開
motor2:左側大震動電機 0x40~0xFF 電機開，值越大 震動越大
******************************************************/
void PS2_Vibration(u8 motor1, u8 motor2)
{
	CS_L;
	delay_us(16);
    PS2_Cmd(0x01);  //開始命令
	PS2_Cmd(0x42);  //請求資料
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(motor1);
	PS2_Cmd(motor2);
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(0X00);
	CS_H;
	delay_us(16);  
}

8.3發送模式設定
a.第八行PS2_Cmd(0x01)則為紅燈模式；PS2_Cmd(0x00)則為綠燈模式；
b.第九行PS2_Cmd(0x03)則只可以通過第八行的指令進行紅綠燈模式切換；PS2_Cmd(0xEE)則可以通過按MODE進行紅綠燈模式切換，

//發送模式設定
void PS2_TurnOnAnalogMode(void)
{
	CS_L;
	PS2_Cmd(0x01);  
	PS2_Cmd(0x44);  
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(0x01); //analog=0x01;digital=0x00  軟體設定發送模式
	PS2_Cmd(0xEE); //Ox03鎖存設定，即不可通過按鍵“MODE”設定模式，
				   //0xEE不鎖存軟體設定，可通過按鍵“MODE”設定模式，
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(0X00);
	CS_H;
	delay_us(16);
}

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