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STM32与PS2的无线通信和相关函数介绍

开发技术 开发技术 2022-12-16 次浏览

PS2采用SPI通信协议


  • 源码和参考文件获取:https://github.com/Sound-Sleep/PS2_Based_On_STM32

接收器接口

  1. DI:手柄->主机,时钟的下降沿传送信号,信号的读取在时钟由髙到低的变化过程中完成
  2. DO:主机->手柄,同步传送于时钟的下降沿
  3. 空端口
  4. GND
  5. VDD:3~5V
  6. CS:低电平被选中
  7. CLK
  8. 空端口
  9. ACK:一般不用

时钟频率

250Khz ~ 4us

数据不稳定可以适当增加频率


通信流程

  • 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”
  • 手柄发送 ID 的同时,单片机将传送0x42,请求数据
  • 手柄发送出 0x5A, 告诉单片机“数据来了”

下面是数据意义对照表,其中idle表示空闲

STM32与PS2的无线通信和相关函数介绍


顺序3~8的解析

STM32与PS2的无线通信和相关函数介绍

  • 按键按下时为0,未按下为1

红灯模式和绿灯模式

  • 红灯模式: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
    ID = 0x73
  • 绿灯模式: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、 □
    按键 L3、 R3 无效
    ID = 0x41

连接使用说明

  • 接收器和单片机共用一个电源

  • 自动配对
  • 未配对的情况下,两边的灯都会不停的闪
  • 灯常亮则配对成功

  • 在一定时间内未搜索到接收器,手柄将进入待机模式
  • 待机模式下手柄的灯将灭掉,可以通过“START” 键,唤醒手柄。
  • 按键 “MODE” (“ANALOG”) , 可以选择红灯模式和绿灯模式

pstwo.c部分函数详解

void PS2_Init(void)

初始化GPIO接口

  • 接口配置
    • DI->PB12
    • DO->PB13
    • CS->PB14
    • CLK->PB15
void PS2_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	
	//使能PORTB时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	//配置 PB13 PB14 PB15 为 通用推挽输出,速度为50mMhz
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

	//配置 PB12 为 下拉输入模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);									  
}


void PS2_Cmd(u8 CMD)

发送数据给PS2的同时接收PS2的数据

  • 涉及到的头文件
#define DI   PBin(12)           //PB12  输入

#define DO_H PBout(13)=1        //命令位高
#define DO_L PBout(13)=0        //命令位低

#define CLK_H PBout(15)=1     	//时钟拉高
#define CLK_L PBout(15)=0      	//时钟拉低
  • 涉及到的全局变量
//数据存储数组
u8 Data[9]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; 

void PS2_Cmd(u8 CMD)
{
	volatile u16 ref=0x01;
	//重置数据
	Data[1] = 0;
	for(ref=0x01;ref<0x0100;ref<<=1)
	{
		//检测是否有指令需要发送,有指令则拉高电平
		if(ref&CMD)	DO_H;                   
		else DO_L;
		
		//先拉高时钟线电平,然后降低,然后再拉高,从而同步发送与接收数据
		CLK_H;                       
		DELAY_TIME;
		CLK_L;
		DELAY_TIME;
		CLK_H;

		//若接受到数据,则在对应数据位写1
		if(DI)
			Data[1] = ref|Data[1];
	}
	//发送完八位数据之后延时一段时间
	delay_us(16);
}

  • ref由0x00000001(8bit)变成0x10000000(8bit),模拟从低位开始的串行通信
  • 时钟电平每次出现一次下降沿,DO_H、DO_L同时发送一bit数据

void PS2_ReadData(void)

读取手柄数据

  • 涉及到的头文件
#define DI   PBin(12)           //PB12  输入

#define DO_H PBout(13)=1        //命令位高
#define DO_L PBout(13)=0        //命令位低

#define CS_H PBout(14)=1       	//CS拉高
#define CS_L PBout(14)=0       	//CS拉低

#define CLK_H PBout(15)=1     	//时钟拉高
#define CLK_L PBout(15)=0      	//时钟拉低
  • 涉及到的全局变量
//数据存储数组
u8 Data[9]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; 
//用于存储两个命令,分别是开始命令和请求数据命令
u8 Comd[2]={0x01,0x42};

void PS2_ReadData(void)
{
	volatile u8 byte=0;
	volatile u16 ref=0x01;
	
	//片选线拉低电平以选中接收器
	CS_L;

	//发送请求命令和请求数据命令
	PS2_Cmd(Comd[0]);  
	PS2_Cmd(Comd[1]);  

	//依次读取数组Data的后七个位置
	for(byte=2;byte<9;byte++)         
	{
		//将数据写入Data的后七个位置
		for(ref=0x01;ref<0x100;ref<<=1)
		{
			CLK_H;
			DELAY_TIME;
			CLK_L;
			DELAY_TIME;
			CLK_H;
		      if(DI)
		      Data[byte] = ref|Data[byte];
		}
		
		//每发送完八位数据之后延时一段时间
        delay_us(16);
	}
	
	//拉高片选线电平结束通信
	CS_H;
}

  • Data[1]用于存储每次执行PS2_Cmd函数时DI返回的信号数据了
    剩下的Data[2]~Data[9]共7个位置就用来存储需要返回单片机处理的有效数据了
  • 如果没有进行任何操作,则Data的后7个位置的每一个位都会被写入1

u8 PS2_RedLight(void)

判断是否为红灯模式,return0则为红灯模式
红灯的ID为“0x73”,绿灯的ID为“0x41”

  • 涉及到的头文件
#define CS_H PBout(14)=1       	//CS拉高
#define CS_L PBout(14)=0       	//CS拉低
  • 涉及到的全局变量
//数据存储数组
u8 Data[9]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; 
//用于存储两个命令,分别是开始命令和请求数据命令
u8 Comd[2]={0x01,0x42};

u8 PS2_RedLight(void)
{
	CS_L;
	PS2_Cmd(Comd[0]);  
	PS2_Cmd(Comd[1]);  
	CS_H;

	//判断是否是红灯模式的ID
	if( Data[1] == 0X73)   return 0 ;
	else return 1;

}

STM32与PS2的无线通信和相关函数介绍

  • 在发送comd[2],也就是0x42的同时,DI会用8次循环将ID的每一位返回到Data[1]中
  • Data[1] = 0x73,也就是等于红灯模式的ID,则return0,否则return1

void PS2_ClearData()

重置Data数组的所有位

void PS2_ClearData()
{
	u8 a;
	for(a=0;a<9;a++)
		Data[a]=0x00;
}

u8 PS2_DataKey()

返回按键的对应键值 ,键值用按键名的宏去定义
按键按下为0,未按下为1

  • 涉及到的全局变量
//用于储存按键值
u16 Handkey;
//数据存储数组
u8 Data[9]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; 
u16 MASK[]={
    PSB_SELECT,
    PSB_L3,
    PSB_R3 ,
    PSB_START,
    PSB_PAD_UP,
    PSB_PAD_RIGHT,
    PSB_PAD_DOWN,
    PSB_PAD_LEFT,
    PSB_L2,
    PSB_R2,
    PSB_L1,
    PSB_R1 ,
    PSB_GREEN,
    PSB_RED,
    PSB_BLUE,
    PSB_PINK
	};
  • 涉及到的头文件声明
//PS2按键键值的宏定义
#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
#define PSB_RED         14
#define PSB_BLUE        15
#define PSB_PINK        16

#define PSB_TRIANGLE    13
#define PSB_CIRCLE      14
#define PSB_CROSS       15
#define PSB_SQUARE      16

u8 PS2_DataKey()
{
	u8 index;
	
	PS2_ClearData();
	PS2_ReadData();
	
	//将所有按键对应的位整合成一个16bit的数据
	Handkey=(Data[4]<<8)|Data[3];    
	
	for(index=0;index<16;index++)
	{	    

		//遍历这个16bit的数据,并返回被按下按键的值,按键的值被宏定义
		if((Handkey&(1<<(MASK[index]-1)))==0)
		return index+1;
	}
	return 0;          
}
  • 遍历Handkey,返回按键对应的键值的逻辑如下:
    • 首先我们知道按键被按下时会朝对应的数据位写入0,没被按下则写入1
    • 我们想要检测被写入0的位置
    • 而任何数&=0都会被清0
    • 所以可以用 1&按键名在Handkey中对应位 并判断结果是否为0,从而判断按键是否被按下
    • 所以将1左移到与Handkey中的按键名的对应位 对齐,进行&操作
    • 由于1左移后其他位都为0,所以&了以后其他位都是0,所以整个数字是否为0就取决于按键名在Handkey中的对应位是否为0
    • 接下来就是设定好1左移的量为(Mask[index] - 1)

u8 PS2_AnologData(u8 button)

返回摇杆的状态数值

u8 PS2_AnologData(u8 button)
{
	return Data[button];
}

STM32与PS2的无线通信和相关函数介绍

  • 不同的button的值所读取的数据:

    • 5:右边摇杆的X方向
    • 6:右边摇杆的Y方向
    • 7:左边摇杆的X方向
    • 8:左边摇杆的Y方向
  • 返回的摇杆的模拟值在0~255之间

  • x方向最左边为0,最右边为255

  • y方向最上方为0,最右边为255


void PS2_SetInit(void)

手柄配置初始化

void PS2_SetInit(void)
{
	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();	//开启震动模式
	PS2_ExitConfing();			//完成并保存配置
}
  • 主函数里要写在PS_Init( )之后

void PS2_TurnOnAnalogMode(void)

设置发送模式

void PS2_TurnOnAnalogMode(void)
{
	CS_L;
	PS2_Cmd(0x01);  //设置成0x01为红灯模式,0x00为绿灯模式
	PS2_Cmd(0x44);  
	PS2_Cmd(0X00);
	PS2_Cmd(0x01); 	
	PS2_Cmd(0x03); 	//Ox03锁存设置,即不可通过按键“MODE”设置模式。
					//0xEE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_H;
	delay_us(16);
}

  • 参考:
    1. ps2解码通讯手册V1.5.pdf
    2. 对PS2遥控手柄与stm32单片机通信的理解(结合平衡小车之家的说明和程序)_Catherine Pro的博客-CSDN博客
程序员灯塔
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