PS2手柄移植到STM32上进行LED和步进电机的控制

只看该作者 · 2022-1-19 22:43

#申请原创# @21小跑堂 @21小跑堂
手上有一个PS2手柄，于是想着接到STM32的开发板上用手柄控制STM32进行点灯和驱动步进电机。
一、准备工作:
1.准备一个PS2手柄和接收器，两节5号电池给PS2手柄供电
2.准备一个STM32开发板及下载线，我用的主控是STM32F103C8T6
3.准备一个USB转TTL模块，方便后续进行串口调试，观察现象
4.准备一个DRV8825电机驱动模块和12V的步进电机，以及一个PWM发生器（非必须，选配）
5.准备一个12V电源用于给电机驱动器供电

二、确保手上的东西都是正常可以使用的
1.将串口调试助手插上USB，如果是第一次使用的话，需要安装对应的驱动，用杜邦线将TX和RX短接，打开串口调试助手，可以看到接收到的数据和发送的数据一样，说明USB转TTL模块是好的，如下图。

2.确保开发板是好的，那么先下载一个程序进去，只是做验证的话，肯定就点灯了，打开原理图可以看到开发板上的LED连接诶到了PA1上，配置GPIOA.1即可控制LED的亮灭状态。以正点原子的程序为模版进行修改，程序下载可以看到LED亮，说明开发板以及下载线都是好的。

3.用纯硬件的方式进行接线，通过DRV8825模块来驱动12V步进电机，首先我的步进电机是12V 60Ω的两相四线，通过这个参数先确定四个线哪两个为同一相。如下图，通过万用表测量可以知道1.2脚为同一相；3.4脚为同一相。

介绍了电机，再来看看DRV8825模块，这是一个步进电机驱动器，淘宝上很容易就可以搜到，这个模块需要用到的引脚如下，扩展板已经引出来了。我们如果只想要让电机动起来的话，只需要三个信号脚即可，就是DIR、STEP、EN
DIR:接GND电机正转、接3.3V电机反转
STEP:调节频率输出方波可以对电机进行调速，但每个电机都有一个工作频率，太高或太低电机都不会转
EN:低电平使能，即必须这个脚接GND，电机才能转起来。
所以我们想要通过模拟电路让电机转起来，其实只需要一个信号，即STEP接PWM发生器输出方波，之所以用一个PWM发生器，就是因为可以很方便的调节频率，便于观察不同频率下电机的转动情况，待摸索到一个合适的频率，后面可以通过单片机的定时器来输出PWM,从而取代PWM发生器。所以PWM发生器只是中途一个测试的工具而已。
通过调节PWM发现，只有在500HZ--800HZ电机才转动比较平稳，在这个范围内，频率越高，转动速度越快。在这个范围之外的话，电机都会震动从而无法正常的运转。

4.前戏准备的差不多了，这个时候主角要登场了，那就是PS2手柄，接下来就是让PS2手柄和单片机进行通信。PS2手柄分为两部分，手柄主体和接收器，手柄的六个引脚可以理解为两个电源脚和四个信号脚。电源接VCC_3.3V和GND，四个信号脚通信协议和SPI一样。具体连线如下
GND----------MCU_GND
VCC----------MCU_3.3V
DAT----------MCU_PB12
CMD---------MCU_PB13
CS-----------MCU_PB14
CLK----------MCU_PB15

摇杆有两个模式，一个红灯模式，一个绿灯模式。红灯模式下推动摇杆会输出一个0-255的数字量，而且摇杆按下有输出。
而绿灯模式下，推动摇杆没有输出，当摇杆推到极限的时候，和按下上下左右键效果一样。通过按下手柄上的MODE键可以切换红灯和绿灯模式。

5.做一个简单的总结，将上面的操作综合起来，即可以通过PS2手柄进行LED和电机的控制。在代码中增加switch的判断，从而进行三种简单的工况处理。
工况一：按方向上，LED亮，电机转动
工况二：按方向下，LED亮，电机不转
工况三：不进行按键操作，LED灭，电机不转

PS:综上所述，这次的PS2移植到STM32上控制LED和步进电机的整个流程结束了。
本文更多的是从整个项目的构思到最终实现的过程做了一个梳理，用模块化的思维来实现一个小项目。对于部分技术的原理未做深入的讲解，有感兴趣的小伙伴可以自行查阅资料进行学习。由于时间的紧迫，这个小项目其实还有很多可以完善的地方，譬如我最开始也说过了，PWM发生器是可以用STM32的定时器来替换的，同时也可以将DIR脚接到单片机上，这样就可以控制方向了，而如果多接几个电机，就可以DIY一个简单的遥控车来玩耍了。同时PS2上的按键有十几个，可以搭配其他各种外设相信也可以产生很多不一样的化学反应。后面如果有时间我会把定时器输出PWM的代码贴上来，大概就这么多吧，附件为相关的资料，感兴趣的小伙伴可自行下载。

STM32F103x8B_DS_CH_V10.pdf (1.82 MB)

二、PS2功能验证，串口显示按键状态.zip (2.79 MB)

启光c8原理图.pdf (92.72 KB)

三、综合，PS2手柄控制LED和电机转动.zip (2.79 MB)

一、开发板功能验证，点亮LED.zip (2.59 MB)

PS2接线说明文档.pdf (227.82 KB)

PS2解码通讯常见问题汇总.pdf (384.73 KB)

ps2解码通讯手册V1.5.pdf (1.27 MB)

PS2无线手柄使用说明书.pdf (318.63 KB)