3.4 PS2 无线手柄控制模块

PS2 手柄兼容索尼的 PlayStation2 游戏机的遥控手柄。索尼的 psx 系列游戏主机在全球很是畅销。不知什么时候便有人打起 PS2 手柄的主意，破解了通讯协议，使得手柄可以接在其他器件上遥控使用，比如遥控我们熟悉的机器人。突出的特点是这款手柄性价比极高，按键丰富，方便扩展到其它应用中。

3.4.1 模块来源

采购链接： PS2 手柄机器人遥控器 STM32 2.4G 无线遥控器送转接板

资料下载链接： https://pan.baidu.com/s/15WcgkOqKLfXpQpZ4qv3rJA 资料提取码：3qdg

3.1.2 规格参数

手柄工作电压：两节 7 号电池供电

接收器工作电压：3~5V

遥控距离：15 米左右

控制方式：串行通信

管脚数量： 6 Pin

3.1.3 移植过程

我们的目标是在梁山派 GD32F470 上能够实现读取 PS2 手柄上的哪一个按键被按下和读取遥感的 AD 值的功能。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。

3.1.3.1 查看资料

PS2 手柄由手柄与接收器两部分组成，手柄主要负责发送按键信息；接收器与单片机 （也可叫作主机，可直接用在 PS2 游戏机上）相连，用于接收手柄发来的信息，并传递给单片机，单片机也可通过接收器，向手柄发送命令，配置手柄的发送模式。 特别声明：因批次不同或代工厂家不同，手柄和接收器的外观会有所区别（接收器上 都有指示灯，但一种接收器上有电源灯，另一种没有电源灯），但是接收器的引脚定义是一样的，解码方式是一样的，使用相同。

引脚说明

引脚	说明
DI/DAT	信号流向，从手柄到主机，此信号是一个 8bit 的串行数据，同步传送于时钟的下降沿。信号的读取在时钟由髙到低的变化过程中完成；
DO/CMD	信号流向，从主机到手柄，此信号和 DI 相对，信号是一个 8bit 的串行数据， 同步传送于时钟的下降沿；
GND	电源地；
VDD	接收器工作电源，电源范围 3~5V;
CS/SEL	用于提供手柄触发信号。在通讯期间，处于低电平；
CLK	时钟信号，由主机发出，用于保持数据同步；

控制说明

时钟频率 250KHz(4us)，如果接收数据不稳定，可以适当的增加频率。在通讯过中，一串数据通讯完成后 CS 才会由低转高，不是 1 个字节通讯完成后就由低转高，在通讯期间，一直处于低电平。 在时钟下降沿时，完成数据（lbit)的发送与接收，发送和接收是同时完成的。

当单片机想读手柄数据或向手柄发送命令时，将会拉低 CS 线电平，并发出一个命令“0x01”；手柄会回复它的 ID “0x41=绿灯模式，0x73=红灯模式”；在手柄发送 ID 的同时，单片机将传送 0x42，请求数据；随后手柄发送出 0x5A，告诉单片机“数据来了”。

一个通讯周期有 9 个字节（8 位），这些数据是依次按位传送。

idle:数据线空闲，该数据线无数据传送。

举例：当有按键按下，对应位为“0”，其他位为“1”，例如当键“SELECT”被按下时，Data[3]=11111110。

红灯模式时：左右摇杆发送模拟值，0x00〜OxFF 之间，且摇杆按下的键值 L3、R3 有效；

绿灯模式时：左右摇杆模拟值为无效，推到极限时，对应发送 UP、RIGHT、DOWN、LEFT、△、〇、X、□，但是按键 L3、R3 无效。

3.1.3.2 引脚选择

指纹识别模块	立创·梁山派
CLK	PF6
CS	PF9
CMD	PF8
DAT	PF7
VDD	3V3
GND	GND

3.1.3.3 移植至工程

移植步骤中的导入.c 和.h 文件与上一节相同，只是将.c 和.h 文件更改为 bsp_ps2.c 与 bsp_ps2.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_ps2.c 中，编写如下代码。

#include "bsp_ps2.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"

uint8_t Comd[2]={0x01,0x42};        //开始命令和请求数据命令
uint8_t Data[9]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; //数据存储数组

//按键值
uint16_t MASK[]={
    PSB_SELECT,     //SELECT键
    PSB_L3,         //左遥杆被按下
    PSB_R3 ,        //右遥杆被按下
    PSB_START,      //START键
    PSB_PAD_UP,     //上键
    PSB_PAD_RIGHT,  //右键
    PSB_PAD_DOWN,   //下键
    PSB_PAD_LEFT,   //左键
    PSB_L2,         //左边顶部2键
    PSB_R2,         //右边顶部2键
    PSB_L1,         //左边顶部1键
    PSB_R1 ,        //右边顶部1键
    PSB_GREEN,      //绿色的三角形图案键
    PSB_RED,        //红色的圆形图案键
    PSB_BLUE,       //蓝色的X形图案键
    PSB_PINK        //粉色的矩形图案键
        };

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_GPIO_Init
 * 函 数 功 能：初始化PS2手柄接收端引脚
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
**********************************************************/
void PS2_GPIO_Init(void)
{
  /* 使能时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_CLK);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_DAT);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_CMD);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_CS);

        /* 配置CLK */
        gpio_mode_set(PORT_CLK,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_CLK);
        gpio_output_options_set(PORT_CLK,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_CLK);
        CLK_OUT(1);

        /* 配置DI */
        gpio_mode_set(PORT_DAT,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_PUPD_PULLDOWN,GPIO_DAT);

        /* 配置DO */
        gpio_mode_set(PORT_CMD,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_CMD);
        gpio_output_options_set(PORT_CMD,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_CMD);

        /* 配置CS */
        gpio_mode_set(PORT_CS,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_CS);
        gpio_output_options_set(PORT_CS,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_CS);
        CS_OUT(1);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_Cmd
 * 函 数 说 明：向手柄发送命令
 * 函 数 形 参：CMD要发送的命令
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_Cmd(uint8_t CMD)
{
        volatile uint16_t ref=0x01;
        Data[1] = 0;

        for(ref=0x01;ref<0x0100;ref<<=1)
        {
        CMD_OUT( (ref&CMD) );
                CLK_OUT(1); //时钟拉高
                delay_us(50);
                CLK_OUT(0);
                delay_us(50);
        CLK_OUT(1);
                if( DAT_GET() )
                {
                        Data[1] = ref|Data[1];
                }
        }
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_ReadData
 * 函 数 说 明：读取手柄数据
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_ReadData(void)
{
        volatile uint8_t byte=0;
        volatile uint16_t ref=0x01;
    uint16_t i = 0;
        CS_OUT(0);

        PS2_Cmd(Comd[0]);  //开始命令
        PS2_Cmd(Comd[1]);  //请求数据

        for(byte=2;byte<9;byte++)          //开始接受数据
        {
                for(ref=0x01;ref<0x100;ref<<=1)
                {
                        CLK_OUT(1);
            delay_us(10);
                        CLK_OUT(0);
                        delay_us(10);
                        CLK_OUT(1);

                    if( DAT_GET() )
                        {
                                Data[byte] = ref|Data[byte];
                        }
                }
        delay_us(16);
        }
        CS_OUT(1);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_RedLight
 * 函 数 说 明：判断是否为红灯模式
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0：红灯模式  其他：其他模式
 * 作       者：LC
 * 备       注：0X73=红灯亮的模式  0x41红灯灭的模式
******************************************************************/
uint8_t PS2_RedLight(void)
{
        CS_OUT(0);
        PS2_Cmd(Comd[0]);  //开始命令
        PS2_Cmd(Comd[1]);  //请求数据
        CS_OUT(1);
        if( Data[1] == 0X73)   return 0 ;
        else return 1;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_ClearData
 * 函 数 说 明：清除数据缓冲区
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_ClearData(void)
{
        uint8_t a;
        for(a=0;a<9;a++)
                Data[a]=0x00;
}

//对读出来的PS2的数据进行处理
//只处理了按键部分,默认数据是红灯模式,只有一个按键按下时
//按下为0， 未按下为1

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_DataKey
 * 函 数 说 明：对读出来的PS2的数据进行处理，处理了按键部分
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：0=无按键按下   其他=对应键值，返回的值见数组MASK里的按键
 * 作       者：LC
 * 备       注：当有按键按下，对应位为“0”，其他位为“1”，
 *              例如当键“SELECT”被按下时，Data[3]=11111110B。
 *                                                 低为在前
******************************************************************/
uint8_t PS2_DataKey(void)
{
        uint8_t index=0;
        uint16_t Handkey=0;

        PS2_ClearData();//清除接收缓存
        PS2_ReadData();//读取PS2发送过来的数据

        //这是16个按键  按下为0， 未按下为1
        Handkey=(Data[4]<<8)|Data[3];

        for(index=0;index<16;index++)
        {
                if( (Handkey & ( 1 << (MASK[index]-1) ) ) ==0 )
                {
                        return index+1;//返回键值
                }
        }
        return 0;          //没有任何按键按下
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_AnologData
 * 函 数 说 明：得到一个摇杆的模拟量
 * 函 数 形 参：button=摇杆的哪个方向的模拟量，取值范围有：
 *              PSS_LX  左摇杆左右方向的模拟量
 *              PSS_LY  左摇杆上下方向的模拟量
 *              PSS_RX  右摇杆左右方向的模拟量
 *              PSS_RY  右摇杆上下方向的模拟量
 * 函 数 返 回：摇杆的模拟量
 * 作       者：LC
 * 备       注：范围0~255
******************************************************************/
uint8_t PS2_AnologData(uint8_t button)
{
        return Data[button];
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_shortPoll
 * 函 数 说 明：手柄配置初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_shortPoll(void)
{
    CS_OUT(0);
    delay_us(16);
    PS2_Cmd(0x01);
    PS2_Cmd(0x42);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x00);
    CS_OUT(1);
    delay_us(16);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_EnterConfing
 * 函 数 说 明：PS2进入配置模式
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_EnterConfing(void)
{
    CS_OUT(0);
    delay_us(16);
    PS2_Cmd(0x01);
    PS2_Cmd(0x43);
    PS2_Cmd(0X00);
    PS2_Cmd(0x01);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x00);
    CS_OUT(1);
    delay_us(16);

}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_TurnOnAnalogMode
 * 函 数 说 明：发送模式设置
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_TurnOnAnalogMode(void)
{
    CS_OUT(0);
    PS2_Cmd(0x01);
    PS2_Cmd(0x44);
    PS2_Cmd(0X00);
    PS2_Cmd(0x01); //analog=Ox01;digital=Ox00软件设置发送模式

    PS2_Cmd(0xEE);//Ox03锁存设置，即不可通过按键“MODE”设置模式。
//OxEE不锁存软件设置，可通过按键“MODE”设置模式。

    PS2_Cmd(0X00);
    PS2_Cmd(0X00);
    PS2_Cmd(0X00);
    PS2_Cmd(0x00);
    CS_OUT(1);
    delay_us(16);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_VibrationMode
 * 函 数 说 明：振动设置
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_VibrationMode(void)
{
    CS_OUT(0);
    delay_us(16);
    PS2_Cmd(0x01);
    PS2_Cmd(0x4D);
    PS2_Cmd(0X00);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0X01);
    CS_OUT(1);
    delay_us(16);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_ExitConfing
 * 函 数 说 明：完成并保存配置
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_ExitConfing(void)
{
    CS_OUT(0);
    delay_us(16);
    PS2_Cmd(0x01);
    PS2_Cmd(0x43);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x00);
    PS2_Cmd(0x5A);
    PS2_Cmd(0x5A);
    PS2_Cmd(0x5A);
    PS2_Cmd(0x5A);
    PS2_Cmd(0x5A);
    CS_OUT(1);
    delay_us(16);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：PS2_SetInit
 * 函 数 说 明：手柄配置初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void PS2_SetInit(void)
{
    PS2_GPIO_Init();//引脚初始化
    PS2_shortPoll();
    PS2_shortPoll();
    PS2_shortPoll();
    PS2_EnterConfing();//进入配置模式
    PS2_TurnOnAnalogMode();//“红绿灯”配置模式，并选择是否保存
    PS2_VibrationMode();
    PS2_ExitConfing();    //完成并保存配置
}

在文件 bsp_ps2.h 中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_PS2_H
#define _BSP_PS2_H

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"

//端口移植
#define RCU_CLK  RCU_GPIOF
#define PORT_CLK  GPIOF
#define GPIO_CLK  GPIO_PIN_6

#define RCU_DAT  RCU_GPIOF
#define PORT_DAT  GPIOF
#define GPIO_DAT  GPIO_PIN_7

#define RCU_CMD   RCU_GPIOF
#define PORT_CMD  GPIOF
#define GPIO_CMD  GPIO_PIN_8

#define RCU_CS  RCU_GPIOF
#define PORT_CS  GPIOF
#define GPIO_CS  GPIO_PIN_9

#define CMD_OUT(x)         gpio_bit_write(PORT_CMD,GPIO_CMD, (x?SET:RESET))
#define CLK_OUT(x)         gpio_bit_write(PORT_CLK,GPIO_CLK, (x?SET:RESET))
#define DAT_GET()          gpio_input_bit_get(PORT_DAT,GPIO_DAT)
#define CS_OUT(x)         gpio_bit_write(PORT_CS,GPIO_CS, (x?SET:RESET))
/***********************************************************************************/

#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  //三角型键
#define PSB_RED         14        //圆圈键
#define PSB_BLUE        15        //X键
#define PSB_PINK        16  //矩形键

#define PSB_TRIANGLE    13
#define PSB_CIRCLE      14
#define PSB_CROSS       15
#define PSB_SQUARE      26

#define PSS_RX 5                //右摇杆X轴数据
#define PSS_RY 6
#define PSS_LX 7
#define PSS_LY 8

void PS2_GPIO_Init(void);
uint8_t PS2_RedLight(void);
uint8_t PS2_DataKey(void);
uint8_t PS2_AnologData(uint8_t button);
void PS2_SetInit(void);

#endif

3.1.4 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: 2022年04月21日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "sys.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_ps2.h"

/************************************************
函数名称 ： main
功    能 ： 主函数
参    数 ： 无
返 回 值 ： 无
作    者 ： LC
*************************************************/
int main(void)
{
uint16_t key = 0;
        nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组

        systick_config();                                                  // 滴答定时器初始化
        usart_gpio_config(9600U);                                          // 串口0初始化

        //PS2手柄初始化
        PS2_SetInit();
        printf("start\r\n");
        delay_1ms(1000);
        while(1)
        {

        key = PS2_DataKey();//读取是否有按键按下
        if( key != 0 )
        {
            //输出每一个按键被按下后的值
             printf("%d down \r\n",key);
        }
        if( PS2_RedLight() == 0 )//如果当前是红灯模式
        {
            //输出左右两个遥感的XY值
            printf(" %5d %5d %5d %5d\r\n",PS2_AnologData(PSS_LX),PS2_AnologData(PSS_LY),
                          PS2_AnologData(PSS_RX),PS2_AnologData(PSS_RY) );
        }

        delay_1ms(50);//防止发送太快，接收器反应不过来
    }
}

移植现象：随意按下按键，都有反应

移植成功示例，见文件 3.4.4-1 。

文件 3.4.4-1 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