4.9 双轴按键摇杆模块

双轴按键游戏摇杆模块,采用 PS2 游戏手柄上金属按键摇杆电位器。模块特设二路模拟输出和一路数字输出接口、输出值分别对应（X、Y)双轴偏移量、其类型为模拟量、按键表示用户是否在 Z 轴上按下、其类型为数字开关量、用其可以轻松控制物体,在二维空间运动、因此可以通控制器编程、传感器扩展板插接、完成具有创意性遥控互动作品。

4.9.1 模块来源

采购链接： 双轴按键摇杆传感器 游戏摇杆控制杆模块 电子积木

4.9.2 规格参数

驱动电压：3.3V~5V

控制方式：ADC+GPIO

4.9.3 移植过程

我们的目标是在梁山派 GD32F470 上能够控制电机旋转速度的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

4.9.3.1 查看资料

输出信号:模块特设二路模拟输出(VRX，VRY)和一路数字输出接口(SW)，二路模拟输出值分别对应(X,Y)双轴偏移量，其类型为模拟量；按键表示用户是否在 Z 轴上按下，其类型为数字开关量。

十字摇杆为一个双向的 10K 电阻器,随着摇杆方向不同，抽头的阻值随着变化。本模块如果使用 5V 供电，原始状态下 X，Y 读出电压为 2.5V 左右，当随箭头方向按下，读出电压值减少，限小为 0V。

4.9.3.2 引脚选择

VRX 与 VRY 使用 ADC 功能。

摇杆模块	立创·梁山派
GND	GND
+5V	3V3
VRX	PC1
VRY	PC2
SW	PF10

4.9.3.3 移植至工程

移植步骤中的导入.c 和.h 文件与之前相同，只是将.c 和.h 文件更改为 bsp_joystick.c 与 bsp_joystick.h。见 2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件 bsp_joystick.c 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_joystick
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2022年5月5日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 开发板官网：www.lckfb.com
*********************************************************************************/

#include "bsp_joystick.h"
#include "systick.h"

 //DMA缓冲区
uint16_t gt_adc_val[ SAMPLES ][ CHANNEL_NUM ];

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_DMA_Init
 * 函 数 说 明：初始化ADC+DMA功能
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void ADC_DMA_Init(void)
{
    /* DMA初始化功能结构体定义 */
    dma_single_data_parameter_struct dma_single_data_parameter;

        /* 使能引脚时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_VRX);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_VRY);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SW);
        /* 使能ADC时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_VRX_ADC);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_VRY_ADC);

        /* 使能DMA时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA);

        /*        配置ADC时钟        */
    adc_clock_config(ADC_ADCCK_PCLK2_DIV4);
    /*  配置SW为上拉输入模式  */
    gpio_mode_set(PORT_SW, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_SW);
    /*  配置VRX为浮空模拟输入模式 */
    gpio_mode_set(PORT_VRX, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_VRX);
        /*        配置VRY为浮空模拟输入模式 */
    gpio_mode_set(PORT_VRY, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_VRY);

        /*        配置ADC为独立模式        */
    adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);

    /*        使能连续转换模式        */
    adc_special_function_config(ADC0, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);

    /*        使能扫描模式        */
    adc_special_function_config(ADC0, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);
        /*        数据右对齐        */
    adc_data_alignment_config(ADC0, ADC_DATAALIGN_RIGHT);

    /*        ADC0设置为规则组  一共使用 CHANNEL_NUM 个通道                */
    adc_channel_length_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, CHANNEL_NUM);

    /*        ADC规则通道配置：ADC0的通道11的扫描顺序为0；采样时间：15个周期                */
        /*        DMA开启之后 gt_adc_val[x][0] = PC1的数据   */
    adc_regular_channel_config(ADC0, 0, CHANNEL_VRX_ADC, ADC_SAMPLETIME_15);//PC1
    adc_regular_channel_config(ADC0, 1, CHANNEL_VRY_ADC, ADC_SAMPLETIME_15);//PC2
        /*        ADC0设置为12位分辨率                */
        adc_resolution_config(ADC0, ADC_RESOLUTION_12B);

        /*        ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发                */
    adc_external_trigger_config(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL, EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);

    /*        使能规则组通道每转换完成一个就发送一次DMA请求                */
    adc_dma_request_after_last_enable(ADC0);

        /*        使能DMA请求                */
        adc_dma_mode_enable(ADC0);

        /*        使能DMA                */
        adc_enable(ADC0);

        /*        等待ADC稳定                */
        delay_1ms(1);

        /*        开启ADC自校准                */
    adc_calibration_enable(ADC0);

    /*        清除 DMA通道0 之前配置         */
    dma_deinit(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

        /*        DMA初始化配置         */
        dma_single_data_parameter.periph_addr = (uint32_t)(&ADC_RDATA(ADC0));         //设置DMA传输的外设地址为ADC0基地址
        dma_single_data_parameter.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;                         //关闭外设地址自增
        dma_single_data_parameter.memory0_addr = (uint32_t)(gt_adc_val);                         //设置DMA传输的内存地址为 gt_adc_val数组
        dma_single_data_parameter.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;                         //开启内存地址自增（因为不止一个通道）
        dma_single_data_parameter.periph_memory_width = DMA_PERIPH_WIDTH_16BIT;             //传输的数据位 为 16位
        dma_single_data_parameter.direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;                                         //DMA传输方向为 外设往内存
        dma_single_data_parameter.number = SAMPLES * CHANNEL_NUM;                                     //传输的数据长度为：每个通道采集30次 * 2个通道
        dma_single_data_parameter.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;                                                 //设置高优先级
        dma_single_data_mode_init(PORT_DMA, CHANNEL_DMA, &dma_single_data_parameter);//将配置保存至DMA1的通道0

        /*        DMA通道外设选择                */
        /*        数据手册的195页根据PERIEN[2:0]值确定第三个参数，例是100 则为DMA_SUBPERI4          例是010 则为DMA_SUBPERI2         */
        /*        我们是ADC0功能，PERIEN[2:0]值为000，故为DMA_SUBPERI0                */
        dma_channel_subperipheral_select(PORT_DMA, CHANNEL_DMA, DMA_SUBPERI0);

        /*        使能DMA1通道0循环模式                */
        dma_circulation_enable(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

        /*        启动DMA1的通道0功能                */
        dma_channel_enable(PORT_DMA, CHANNEL_DMA);

        /*        开启软件触发ADC转换                */
        adc_software_trigger_enable(ADC0, ADC_REGULAR_CHANNEL);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Adc_Dma_Value
 * 函 数 说 明：对DMA保存的数据进行平均值计算后输出
 * 函 数 形 参：CHx 第几个扫描的数据
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_Adc_Dma_Value(char CHx)
{
        unsigned char i = 0;
        unsigned int AdcValue = 0;

    /* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
        for(i=0; i< SAMPLES; i++)
        {
        /*    累加    */
                AdcValue+=gt_adc_val[i][CHx];
        }
    /* 求平均值 */
        AdcValue=AdcValue / SAMPLES;

        return AdcValue;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_MQ2_Percentage_value
 * 函 数 说 明：读取摇杆值，并且返回百分比
 * 函 数 形 参：0=读取摇杆左右值，1=读取摇杆上下值
 * 函 数 返 回：返回百分比
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_Joystick_Percentage_value(char dir)
{
    int adc_new = 0;
    int Percentage_value = 0;

    adc_new = Get_Adc_Dma_Value(dir);

    Percentage_value = ((float)adc_new/4095.0) * 100;
    return Percentage_value;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_SW_state
 * 函 数 说 明：读取摇杆是否有按下
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0摇杆被按下   1摇杆没有按下
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char Get_SW_state(void)
{
    //如果被按下
    if( gpio_input_bit_get(PORT_SW,GPIO_SW) == RESET )
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        return 1;
    }
}

在文件 bsp_joystick.h 中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_JOYSTICK_H_
#define _BSP_JOYSTICK_H_

#include "gd32f4xx.h"

#define RCU_SW             RCU_GPIOF
#define PORT_SW            GPIOF
#define GPIO_SW            GPIO_PIN_10  //SW

//VRX引脚配置
#define RCU_VRX             RCU_GPIOC
#define PORT_VRX            GPIOC
#define GPIO_VRX            GPIO_PIN_1  //ADC012_IN11

#define RCU_VRX_ADC         RCU_ADC0
#define PORT_VRX_ADC        ADC0
#define CHANNEL_VRX_ADC     ADC_CHANNEL_11

//VRY引脚配置
#define RCU_VRY             RCU_GPIOC
#define PORT_VRY            GPIOC
#define GPIO_VRY            GPIO_PIN_2  //ADC012_IN12

#define RCU_VRY_ADC         RCU_ADC0
#define PORT_VRY_ADC        ADC0
#define CHANNEL_VRY_ADC     ADC_CHANNEL_12

//DMA配置
#define RCU_DMA             RCU_DMA1
#define PORT_DMA            DMA1
#define CHANNEL_DMA         DMA_CH0

 //采样次数
#define SAMPLES         30
//采样通道数
#define CHANNEL_NUM     2

extern uint16_t gt_adc_val[ SAMPLES ][ CHANNEL_NUM ];  //DMA缓冲区

void ADC_DMA_Init(void);
unsigned int Get_Joystick_Percentage_value(char dir);
char Get_SW_state(void);

#endif

4.9.4 移植验证

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: main.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年04月06日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/
#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_joystick.h"

int main(void)
{
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
        systick_config();                //滴答定时器初始化 1ms

    usart_gpio_config(115200U);
    ADC_DMA_Init();
    printf("ADC+DMA demo start\r\n");
    while(1)
    {
        printf("SW = %s\r\n",  ( (Get_SW_state() )?"up":"down") );
        printf("X = %d%%\r\n", Get_Joystick_Percentage_value(0) );
        printf("Y = %d%%\r\n", Get_Joystick_Percentage_value(1) );
        delay_1ms(200);
    }
}

移植现象：移动摇杆并且按下，输出摇杆移动的百分比和摇杆是否被按下。

移植成功示例，见文件 4.9.4-1 。

文件 4.9.4-1 移植成功示例

通过网盘分享的文件：立创·梁山派GD32F470ZGT6开发板【模块移植手册代码】

链接: https://pan.baidu.com/s/1pp44yjD1Dhh7U9iZ2a11IA 提取码: LCKF