09 WIFI遙控手柄

(2023/03/26)

昨天取得宇宙機器的遙控手柄，這手柄支援NodeMCU-32S及Pico W的開發板，由於最近大都使用microBlock IDE來撰寫程式，剛好都支援這兩塊開發板，而且最新的V1.7c版也有MPU-6050的積木，可以把這手柄的功能都完全使用上！我今天測試了這手柄的基本功能，透過藍牙模擬電腦鍵盤，透過WIFI使用MQTT協定來互動，測試內容如下，供參

一、認識宇宙機器人的【WIFI遙控手柄】

• 適用開發板：NodeMCU-32S及Pico W

• 內容物：

  • 按鍵：6個(A、B、C、D、E、F，共用到6個數位腳位)

  • 搖桿：1個(用了1個數位腳位及2個類比腳位)

  • 震動馬達：1個(用了1個數位腳位)

  • MPU-6050(六軸感測器)：使用I2C腳位

  • I2C插槽：可接I2C元件，如OLED屏幕

  • 2入AAA電池盒：1個，可提供【遙控手柄】電源

• 外觀：如下

二、使用軟硬體

• 這次寫程式的軟體：

  • microBlock IDE

  • 這次採用microBlock.IDE.V2.2.0_Gyro_V1.7c ， 內有MPU-6050積木

• 開發板：

  • 主要是NodeMCU-32S 

  • Pico W也可以，但要等支援Pico W的microBlock IDE釋出(採用之前的版本也可以，但沒有MPU6050的積木)

三、內建元件測試

• 內建元件的使用腳位： nodeMCU-32S(pico W)

  • 按鍵：

    • A：2(4)

    • B：23(14)

    • C：14(17)

    • D：5(8)

    • E：18(9)

    • F：17(7)

  • 搖桿：

    • 1個數位腳位：16(5)

    • 2個類比腳位：

      • X：32(27)

      • Y：33(26)

  • 震動馬達：19(10)

  • MPU-6050(六軸感測器)：I2C腳位(SCL：22(13)；SDA：21(12)

• 測試按鍵：

  • 取得按鍵的數位值

    • 發現：未按按鍵時，其值為1；按下按鍵後，其值為0

• 測試搖桿：

  • 取得搖桿的：

    • 按鍵數位值：同前面測試的按鍵，未按按鍵時，其值為1；按下按鍵後，其值為0

    • X、Y軸的類比值：

      • X軸：正中時：1875-1878；向右到底：0、向左到底：4095

      • Y軸：正中時：1937-1941；向下到底：0、向上到底：4095

• 測試震動馬達：

  • 按A鍵啟動震動馬達、按B鍵停止震動馬達：

• 測試6軸感測器(MPU-6050)：

  • 加速度計：測試X、Y、Z各軸加速度值的變化 

  • 陀螺儀：偵測旋轉時【瞬間】的角度變化 

  • 16位的ADC，每軸輸出的數據是1^16，也就是-32768~32768

  • 測試內容：

    • 取得3軸(X、Y、Z)的加速度值

    • 取得3軸(X、Y、Z)的角加速度值

    • 取得晶片上的溫度值(也可勉強當環境溫度)

• 發現：

  • 加速度計：測試X、Y、Z各軸加速度值的變化

    • 放平時：X約-100~-500間(可視為0)、Y約2200~2300間(可視為0)、Z約16700~17000間(可視為16384)

    • 向左翻轉垂直時：X約(可視為16384)、Y約(可視為0)、Z約(可視為0)

    • 向右翻轉垂直時：X約(可視為-16384)、Y約(可視為0)、Z約(可視為0)

    • 向前翻轉垂直時：X約(可視為0)、Y約(可視為-16384)、Z約(可視為0)

    • 向後翻轉垂直時：X約(可視為0)、Y約(可視為-16384)、Z約(可視為0)

    • 水平左右(X軸)移動時，X值變化較大；同理水平前後(Y軸)移動時，Y值變化較大；上下(Y軸)移動時，Y值變化較大
      
      

  • 陀螺儀：偵測旋轉時【瞬間】的角度變化

    • 俯仰（pitch）：繞Y軸前後旋轉 

    • 翻滾（Roll）：繞X軸旋轉 

    • 偏擺（yaw）：繞Z軸左右旋轉 

    • 不會使用這些數據

• 測試儀表板

  • 可控制儀表板飛機的前後俯仰、左右翻轉

 四、將手柄模擬成電腦鍵盤的按鍵

• • 使用藍牙鍵盤HID的功能

  • 將C、D、E、F鍵模擬成電腦鍵盤上的方向鍵

• • 將搖桿模擬成電腦鍵盤上的方向鍵

 五、利用MQTT的功能來控制其他設備

• • 透過WIFI連線及MQTT協定來與其他設備(如小車)互動

  • MQTT的架構：

    • MQTT由三種角色構成，分別是Publisher(發布者)、 Broker(代理人)和Subscriber(訂閱者)

    • 相當於youtube的訂閱機制(youtuber為【發布者】、youtube網站為【Broker】、你我為【訂閱者】)

  • 利用手柄上的方向鍵或搖桿來控制小車的運動

    • 利用mqttgo.io當MQTT Broker

    • payload如下：

      • 手柄當發送端：前進(f)、後退(b)、原地左轉(l)、原地右轉(r)及停止(s)

      • 手柄當接收端：啟動震動馬達(m)、停止震動馬達(n)

• • 利用mqttgo.io網頁來與手柄互動

    • 網頁式：https://broker.mqttgo.io/ 

    • 當發送端來傳送m、n訊息來啟動或關閉手柄上的震動馬達

    • 當訂閱端，看是否有收到f、b、l、r、s等訊息