Matrix - Joystick

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1 Introduction

Joystick

• Matrix-Joystick是一个双轴按键摇杆模块，由两个滑动变阻器和一个按键组成。PS2游戏用的就是这种摇杆，两路模拟量输出，一路数字量输出，X,Y轴输出为两个电位器，可以通过AD转换读出扭动角度。向下按摇杆，可以出动一路轻触开关，为数字输出，已上拉。适用于两自由度舵机云台控制或者其他遥控比例控制。

This module consists of two Sliding rheostats and one button. It has two analog outputs and one digital output. It has two potentiometers x and y which 

• When you move the joystick the sliding rheostats' resistance will change and the corresponding x/y values will change too. When you push the joystick the SW level will turn low.

2 Features

• X and Y axis, and one button
• 2.54mm spacing pin
• PCB dimension(mm): 24 X 32

• Pin Description:

Pin	Description
GND	Ground
5V	Power 5V
SW	Button
X	X Axis
Y	Y Axis

3 工作原理

• 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。模块集成电源指示灯，可显示工作状态；坐标标识符清晰简明、准确定位。
  
• 为了更加方便地配合扩展板等标准接口，在设计上把 X,Y,Z 轴的电路都单独引出，以控制输入这个操纵杆模块的 x、y、z 的值以及在特定的值下实现某种功能。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• nanopi分支包含了Matrix对NanoPi的支持；
• tiny4412分支包含了Matrix对Tiny4412的支持；
• raspberrypi分支包含了Matrix对RaspberryPi的支持；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库

$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个matrix目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi连接使用

5.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。参考wiki：NanoPi
注意：必须使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核。
下载NanoPi内核源代码并编译

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

5.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Joystick、模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter和NanoPi

连接说明：

Matrix-Joystick
GND	NanoPi Pin14
5V	NanoPi Pin2
SW	Matrix-Analog_to_Digital_Converter A2
X	Matrix-Analog_to_Digital_Converter A1
Y	Matrix-Analog_to_Digital_Converter A0

5.3 编译测试程序

进入matrix代码仓库，切换到nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Joystick对应的测试程序为matrix-joystick。

5.4 运行测试程序

拷贝库文件和测试程序到NanoPi的文件系统上

$ cp install/usr/bin/* nanopi_rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* nanopi_rootfs/lib/ -d

然后启动NanoPi，在Debian的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Joystick的测试程序

$ matrix-joystick

5.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
	int mode = 0x0;
 
	if ((devFD = pcf8591Init()) == -1) {
        printf("Fail to init pcf8591 AD\n");
        return -1;
    }
    if (pcf8591SetCtrl(devFD, PCF8591_INIT_AD_CONTROL) == -1) {
        printf("Fail to Set pcf8591 control AD\n");
        pcf8591DeInit(devFD);
        return -1;
    }
 
    int i = 0;
	int x, y, z;
	signal(SIGINT, PS2Handler);
	for (i=0; i<PS2_READ_TIMES; i++) {
		x = pcf8591Read(devFD, mode, PCF8591_AIN_CHANNEL0);
		y = pcf8591Read(devFD, mode, PCF8591_AIN_CHANNEL1);
		z = pcf8591Read(devFD, mode, PCF8591_AIN_CHANNEL2);
		if (z > SW_TRIGGER) {
			z = 0;
		} else {
			z = 1;
		}
		printf("X=%3d Y=%3d Z=%d\n", x, y, z);
		sleep(1);
	}
	pcf8591DeInit(devFD);
	return 0;
}

6 与Tiny4412连接使用

6.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

6.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Joystick、模块Matrix-Analog_to_Digital_Converter和Tiny4412

连接说明：

Matrix-Joystick
GND	Tiny4412 CON16 GND
5V	Tiny4412 CON16 5V
SW	Matrix-Analog_to_Digital_Converter A2
X	Matrix-Analog_to_Digital_Converter A1
Y	Matrix-Analog_to_Digital_Converter A0

6.3 编译测试程序

进入matrix代码仓库，切换到tiny4412分支

$ cd matrix
$ git checkout tiny4412

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Joystick对应的测试程序为matrix-joystick。

6.4 运行测试程序

拷贝库文件和测试程序到Tiny4412的UbuntuCore的文件系统上

$ cp install/usr/bin/* tiny4412_rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* tiny4412_rootfs/lib/ -d

然后启动Tiny4412，在UbuntuCore的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Joystick的测试程序

$ matrix-joystick

6.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
	int mode = 0x0;
 
	if ((devFD = pcf8591Init()) == -1) {
        printf("Fail to init pcf8591 AD\n");
        return -1;
    }
    if (pcf8591SetCtrl(devFD, PCF8591_INIT_AD_CONTROL) == -1) {
        printf("Fail to Set pcf8591 control AD\n");
        pcf8591DeInit(devFD);
        return -1;
    }
 
    int i = 0;
	int x, y, z;
	signal(SIGINT, PS2Handler);
	for (i=0; i<PS2_READ_TIMES; i++) {
		x = pcf8591Read(devFD, mode, PCF8591_AIN_CHANNEL0);
		y = pcf8591Read(devFD, mode, PCF8591_AIN_CHANNEL1);
		z = pcf8591Read(devFD, mode, PCF8591_AIN_CHANNEL2);
		if (z > SW_TRIGGER) {
			z = 0;
		} else {
			z = 1;
		}
		printf("X=%3d Y=%3d Z=%d\n", x, y, z);
		sleep(1);
	}
	pcf8591DeInit(devFD);
	return 0;
}