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第一章基于索尼PS4手柄的遙控器雙向控制

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前言
一、PS手柄是什么？
二、一般如何用PS手柄？
- 1.案例一
- 2.常見的使用方法
三、！！！我的解決方案
- 1.首先要了解PS4與工控機的通信機制--藍牙
- 2.讓PS4連接上藍牙
總結

前言

隨著人工智能的不斷發展，做無人駕駛除錯肯定需要一個遙控器來除錯，對于價值比較大的無人駕駛車輛會有專業的遙控器控制，但是對于剛入門的小白可能沒有那么多機會接觸高端無人駕駛設備，這里另辟蹊徑用打游戲的手柄進行控制，

提示：以下是本篇文章正文內容，下面案例可供參考

一、PS手柄是什么？

示例：PS系列手柄是索尼提供的游戲機的手柄，該工具是為了解決游戲玩家設計的，

二、一般如何用PS手柄？

1.案例一

之前我用一個PS3做小車雙向控制，優點是通過修改硬體把藍牙換成了Lora,實作遠距離雙向互傳，我的應用場景之一：可以通過ROS發送相關反饋給手柄，比如震動幾下等等，這樣在機器人除錯程序中可以模擬車輛在ROS或者真實小車發生碰撞的情況下讓手柄震動給開發者人員，
同時，手柄會把按鍵的模擬量和鍵值資料發送給通過無線傳輸發送給ROS，進而控制小車，

但是也有美中不足的事情：
1.PS3實在太丑了，，相比PS4
2.PS4多了RGB燈，所以可以反向反饋燈光，PS3則只能反饋震動
3.PS4內部有陀螺儀，但是由于我買的國產的，內部IMU芯片沒有焊接，ε=(′ο｀*)))唉
4.重要的事情再說一遍，PS4還是比PS3帥啊

2.常見的使用方法

常見使用藍牙與工控機這里我用的是NUC11，配準是11代i71185G7,16G記憶體，系統安裝的是Ubuntu16.04：

sudo apt-get install jstest-gtk
sudo jstest /dev/input/js0

然后在PS4手柄與工控機連接前后對比/dev/input/下面你會看到多出5個檔案，分別是一個js0、event*/event*+1、event*+2和一個mouse，這三個分別對應jstest通過JavaScript決議后的鍵值，和三個未決議的鍵值，好像有一個是IMU資料，因為一直在發送資料，但是我的PS4是國產的沒有IMU，，，另外一個是滑鼠資料，pyPS4Controller 庫，然后就是再安裝這個庫在Ubuntu上開發，

pip install pyPS4Controller

優點：不需要額外接收器，成本低直接可以在Linux系統上開發
缺點：1.不靈活 2.很難做到反向控制手柄的燈效和震動等等，很難做ROS與手柄的雙向互動，目前只能拿到手柄的鍵值資料單向控制小車車，

該處使用的url網路請求的資料，

三、！！！我的解決方案

1.首先要了解PS4與工控機的通信機制–藍牙

藍牙通訊具有兩種作業模式：命令回應作業模式和自動
連接作業模式，在自動連接作業模式下模塊又可分為主（Master）、從（Slave）和回環（Loopback）三種作業角色，當模塊處于自動連接作業模式時，將自動根據事先設定的方式連接的資料傳輸，

通過兩天的摸索：
1.SPP 規范庫（Initialisethesppprofilelib）在第一次配對前需要初始化（這個是藍牙規范，不需要看懂）
2.—查詢設備類為 0x1f1f的藍牙設備，也是藍牙規范，為此我拆解了PS4，通過一些設備和方法得到一些資訊，PS4的藍牙芯片是用的是RDA5850的芯片，通過查詢資料手冊看到這是一個多媒體藍牙芯片，感覺集成化程度很高啊，不管了我們首先要做的是自己做個藍牙接收器能夠連接上這個PS4，我給出兩種方案：
1.單片機+藍牙模塊（雙模藍牙才OK）
4.集成單片機的藍牙芯片，esp8266或者esp32

2.讓PS4連接上藍牙

在連接藍牙模塊之前我們先連接一次手機，看一下這個PS4的MAC地址是多少我通過一個HC藍牙助手的安卓app看到的

下面是PS4的反饋代碼，用VSCODE就可以開發PS4接受模組了

#include "PS4Controller.h"

#include <esp_bt_defs.h>
#include <esp_bt_main.h>

extern "C" {
#include "ps4.h"
}

#define ESP_BD_ADDR_HEX_PTR(addr) \
  (uint8_t*)addr + 0, (uint8_t*)addr + 1, (uint8_t*)addr + 2, \
  (uint8_t*)addr + 3, (uint8_t*)addr + 4, (uint8_t*)addr + 5

PS4Controller::PS4Controller() {}

bool PS4Controller::begin() {
  ps4SetEventObjectCallback(this, &PS4Controller::_event_callback);
  ps4SetConnectionObjectCallback(this, &PS4Controller::_connection_callback);

  if (!btStarted() && !btStart()) {
    log_e("btStart failed");
    return false;
  }

  esp_bluedroid_status_t btState = esp_bluedroid_get_status();
  if (btState == ESP_BLUEDROID_STATUS_UNINITIALIZED) {
    if (esp_bluedroid_init()) {
      log_e("esp_bluedroid_init failed");
      return false;
    }
  }

  if (btState != ESP_BLUEDROID_STATUS_ENABLED) {
    if (esp_bluedroid_enable()) {
      log_e("esp_bluedroid_enable failed");
      return false;
    }
  }

  ps4Init();
  return true;
}

#define ESP_BD_ADDR_STR         "%02hhx:%02hhx:%02hhx:%02hhx:%02hhx:%02hhx"
bool PS4Controller::begin(const char* mac) {
  esp_bd_addr_t addr;
    
  if (sscanf(mac, ESP_BD_ADDR_STR, ESP_BD_ADDR_HEX_PTR(addr)) != ESP_BD_ADDR_LEN) {
    log_e("Could not convert %s\n to a MAC address", mac);
    return false;
  }

  ps4SetBluetoothMacAddress(addr);

  return begin();
}

void PS4Controller::end() {}

bool PS4Controller::isConnected() { return ps4IsConnected(); }
//下面這個函式是通過上位機發送指令控制PS4手柄的RGB燈顏色的
void PS4Controller::setLed(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {
  output.r = r;
  output.g = g;
  output.b = b;
}
//下面這個函式是通過上位機發送指令控制PS4手柄的震動的基礎庫
void PS4Controller::setRumble(uint8_t small, uint8_t large) {
  output.smallRumble = small;
  output.largeRumble = large;
}

void PS4Controller::setFlashRate(uint8_t onTime, uint8_t offTime) {
  output.flashOn = onTime / 10;
  output.flashOff = offTime / 10;
}

void PS4Controller::sendToController() { ps4SetOutput(output); }

void PS4Controller::attach(callback_t callback) { _callback_event = callback; }

void PS4Controller::attachOnConnect(callback_t callback) {
  _callback_connect = callback;
}

void PS4Controller::attachOnDisconnect(callback_t callback) {
  _callback_disconnect = callback;
}

void PS4Controller::_event_callback(
  void* object, ps4_t data, ps4_event_t event) {
  PS4Controller* This = (PS4Controller*)object;

  memcpy(&This->data, &data, sizeof(ps4_t));
  memcpy(&This->event, &event, sizeof(ps4_event_t));

  if (This->_callback_event) {
    This->_callback_event();
  }
}

void PS4Controller::_connection_callback(void* object, uint8_t isConnected) {
  PS4Controller* This = (PS4Controller*)object;

  if (isConnected) {
    delay(250);  // ToDo: figure out how to know when the channel is free again
                 // so this delay can be removed

    if (This->_callback_connect) {
      This->_callback_connect();
    }
  }
  else {
    if (This->_callback_disconnect) {
      This->_callback_disconnect();
    }
  }
}

#if !defined(NO_GLOBAL_INSTANCES)
PS4Controller PS4;
#endif

#include "ps4.h"

#include <esp_system.h>
#include <string.h>

#include "ps4_int.h"

/********************************************************************************/
/*                              PS4接受資料的常量部分 */
/********************************************************************************/

static const uint8_t hid_cmd_payload_ps4_enable[] = {0x43, 0x02};

/********************************************************************************/
/*                        本地變數 */
/********************************************************************************/

static ps4_connection_callback_t ps4_connection_cb = NULL;
static ps4_connection_object_callback_t ps4_connection_object_cb = NULL;
static void* ps4_connection_object = NULL;

static ps4_event_callback_t ps4_event_cb = NULL;
static ps4_event_object_callback_t ps4_event_object_cb = NULL;
static void* ps4_event_object = NULL;

static bool is_active = false;

/********************************************************************************/
/*                     下面這些是基礎功能 */
/********************************************************************************/

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4Init
**
** Description      初始化藍牙接受服務，然后連接手柄
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4Init() {
  sppInit();
  ps4_l2cap_init_services();
}

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4IsConnected
**
** Description      當兩個設備之間成功發生握手后回傳一個值
**                  
**
**
** Returns          bool
**
*******************************************************************************/
bool ps4IsConnected() { return is_active; }

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4Enable
**
** Description      PS4使能后持續發送資料
**                  
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4Enable() {
  uint16_t length = sizeof(hid_cmd_payload_ps4_enable);
  hid_cmd_t hidCommand;

  hidCommand.code = hid_cmd_code_set_report | hid_cmd_code_type_feature;
  hidCommand.identifier = hid_cmd_identifier_ps4_enable;

  memcpy(hidCommand.data, hid_cmd_payload_ps4_enable, length);

  ps4_l2cap_send_hid(&hidCommand, length);
  ps4SetLed(32, 32, 200);
}

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4Cmd
**
** Description      發送給PS4讓其震動或者燈光的控制的命令
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4Cmd(ps4_cmd_t cmd) {
  hid_cmd_t hidCommand = {.data = {0x80, 0x00, 0xFF}};
  uint16_t length = sizeof(hidCommand.data);

  hidCommand.code = hid_cmd_code_set_report | hid_cmd_code_type_output;
  hidCommand.identifier = hid_cmd_identifier_ps4_control;

  hidCommand.data[ps4_control_packet_index_small_rumble] = cmd.smallRumble;  // Small Rumble
  hidCommand.data[ps4_control_packet_index_large_rumble] = cmd.largeRumble;  // Big rumble

  hidCommand.data[ps4_control_packet_index_red] = cmd.r;    // Red
  hidCommand.data[ps4_control_packet_index_green] = cmd.g;  // Green
  hidCommand.data[ps4_control_packet_index_blue] = cmd.b;   // Blue

  // Time to flash bright (255 = 2.5 seconds)
  hidCommand.data[ps4_control_packet_index_flash_on_time] = cmd.flashOn;
  // Time to flash dark (255 = 2.5 seconds)
  hidCommand.data[ps4_control_packet_index_flash_off_time] = cmd.flashOff;

  ps4_l2cap_send_hid(&hidCommand, length);
}

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4SetLedOnly
**
** Description      設定燈光顏色RGB三原色控制的資料
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4SetLed(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {
  ps4_cmd_t cmd = {0};

  cmd.r = r;
  cmd.g = g;
  cmd.b = b;

  ps4Cmd(cmd);
}

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4SetOutput
**
** Description      設定回呼
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4SetOutput(ps4_cmd_t prevCommand) { ps4Cmd(prevCommand); }

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4SetConnectionCallback
**
** Description      當PS4發送一次手柄鍵值給接識訓時候，進行一次中斷處理的回呼
**                  
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4SetConnectionCallback(ps4_connection_callback_t cb) {
  ps4_connection_cb = cb;
}

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4SetConnectionObjectCallback
**
** Description      當PS4連接的時候進行連接通知回呼
**                  
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4SetConnectionObjectCallback(void* object, ps4_connection_object_callback_t cb) {
  ps4_connection_object_cb = cb;
  ps4_connection_object = object;
}

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4SetEventCallback
**
** Description      接收PS4的回呼事件
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4SetEventCallback(ps4_event_callback_t cb) { ps4_event_cb = cb; }

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4SetEventObjectCallback
**
** Description      PS4接受控制事件
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4SetEventObjectCallback(void* object, ps4_event_object_callback_t cb) {
  ps4_event_object_cb = cb;
  ps4_event_object = object;
}

/*******************************************************************************
**
** Function         ps4SetBluetoothMacAddress
**
** Description      設定接識訓需要連接的PS4手柄位移MAC地址
**
**
** Returns          void
**
*******************************************************************************/
void ps4SetBluetoothMacAddress(const uint8_t* mac) {
  // The bluetooth MAC address is derived from the base MAC address
  // https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/api-reference/system/system.html#mac-address
  uint8_t baseMac[6];
  memcpy(baseMac, mac, 6);
  baseMac[5] -= 2;
  esp_base_mac_addr_set(baseMac);
}

/********************************************************************************/
/*                     本地化的一些功能 */
/********************************************************************************/

void ps4ConnectEvent(uint8_t is_connected) {
    if (is_connected) {
        ps4Enable();
    } else {
        is_active = false;
    }
}


void ps4PacketEvent(ps4_t ps4, ps4_event_t event) {
    // Trigger packet event, but if this is the very first packet
    // after connecting, trigger a connection event instead
    if (is_active) {
        if(ps4_event_cb != NULL) {
            ps4_event_cb(ps4, event);
        }

        if (ps4_event_object_cb != NULL && ps4_event_object != NULL) {
            ps4_event_object_cb(ps4_event_object, ps4, event);
        }
    } else {
        is_active = true;

        if(ps4_connection_cb != NULL) {
            ps4_connection_cb(is_active);
        }

        if (ps4_connection_object_cb != NULL && ps4_connection_object != NULL) {
            ps4_connection_object_cb(ps4_connection_object, is_active);
        }
    }
}

等我完成PS4的回環流程后再重新組織架構文章，

總結

提示：這里對文章進行總結：
目的：使用PS4連接小車，可以遙控控制一些開關或者其他，當小車在ROS里發生碰撞會反饋給手柄發生碰撞震動，ROS小車的電量或者一些狀態通過PS4的RGB燈光進行反饋，實時可以看得到，
完成度：50%，后面開發完成了再整理一下發出來，
祝大家元旦快樂，2022年元旦，

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