STM32에서 Wii의 Nunchak 사용

소개

freeRTOS의 공부를 위해, STM32F103을 Arduino는 아니고 STM32CubeIDE를 사용해 여러가지 동작시킨다.
이번에는 I2C 디바이스의 조작으로 집으로 굴러 갔던 Wii의 은척을 동작시켰다.

사용한 환경

하드웨어

마이크로 컴퓨터 : STM32F103C8T6 (일명 Black Pill) 300 엔 정도

디버거:ST-LinkV2-1( NUCLEO 부속의 것을 사용) 1500엔 정도

Wii 은 척 (흰색, Wii 본체의 발매일에 구입)

USB 시리얼 변환 ( 이런거 )

소프트웨어

STM32CubeIDE (ST 사 공식에서 다운로드)

freeRTOS (상기 CubeIDE에 포함되어 있음)

하드웨어 준비

Nunchak과 마이크로 컴퓨터를 연결하기 위해 Nunchak 케이블을 버리고 4 개의 선

흰색: GND

빨강: 3.3V

녹색: SDA

황:SCL
를 꺼냅니다.

I2C용 풀업 저항 연결
2개의 저항(2~3KΩ 정도)을 사용하여 SDA, SCL과 3.3V를 저항으로 연결한다.

마이크로 컴퓨터와의 접속
4선을 아래와 같이 접속합니다.

마이크로 컴퓨터 측
---
은척 측


GND
---
흰색: GND

V3
---
빨강: 3.3V

PB7
---
녹색: SDA

PB6
---
노랑: SCL


(SDA, SCL은 풀업 저항을 통해 3.3V에 연결됩니다)

I2C 사양

arduino의 라이브러리 등에서 다음을 알 수 있었다.

기본 정보

디바이스 ID: 0x52@7bit

초기화: 2Byte 라이트[0x40,0x00]

데이터 읽기 : 0x00을 라이트 후 6Byte 리드한다

동작 파형

초기화

데이터 읽기시 0x00 라이트

데이터 읽기

리드 데이터 사양

암호화 정보

데이터는 암호화되어 있으므로 다음 수식을 사용하여 복합
result = (input ^ 0x17) + 0x17

리드 데이터 내부

리드 데이터
비트 할당
설명
비고


1Byte 눈
[7:0]
조이스틱 X축
중앙값 130, 왼쪽으로 기울이면 감소

2Byte 눈
[7:0]
조이스틱 Y축
센터 값 130, 아래로 기울이면 감소

3Byte 눈
[7:0]
가속도 센서 X축
[9:2]bit의 값(하위 2bit는 6Byte째에 존재)

4Byte 눈
[7:0]
가속도 센서 Y축
[9:2]bit의 값(하위 2bit는 6Byte째에 존재)

5Byte 눈
[7:0]
가속도 센서 Z축
[9:2]bit의 값(하위 2bit는 6Byte째에 존재)

6Byte 눈
[7:6][5:4][3:2][1][0]
가속도 센서 Z축 가속도 센서 Y축 가속도 센서 X축 C 버튼 Z 버튼
[1:0]bit눈[1:0]bit눈[1:0]bit눈누름시 0누름시 0

소스 코드

라이브러리 이외의 부분의 소스는 다음과 같이 된다

// ヌンチャク構造体宣言
typedef struct {
    uint8_t joy_x;
    uint8_t joy_y;
    uint8_t button_c;
    uint8_t button_z;
    uint16_t accel_x;
    uint16_t accel_y;
    uint16_t accel_z;
}wiiNunchuck;
// HALライブラリでは7bitアドレスを左シフトして設定する
#define WII_NUNCHUCK_DEV_ID ((0x52)<<1)

// ディレイ関数、置き換えやすいように関数化
static void userDelay(uint32_t millisec)
{
    osDelay(millisec);
}

// データリード前に0x00をライト
static void send_request(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    uint8_t pData[2] = {0x00, 0x00};
    HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c, WII_NUNCHUCK_DEV_ID, pData, 1, 3000);
}

// 複合
static uint8_t decode_byte(uint8_t x)
{
    return ((x ^ 0x17) + 0x17);
}

// データリード
void WiiNunchuck_getKey(I2C_HandleTypeDef *hi2c, wiiNunchuck *keyStatus)
{
    int cnt=0;
    uint8_t rxData[6],decData[6];

    send_request(hi2c);
    userDelay(2);

    // 6Byteリード
    HAL_I2C_Master_Receive(hi2c, WII_NUNCHUCK_DEV_ID|0x01 , rxData, 6, 3000);

    // データ複合
    for(cnt=0; cnt<6; cnt++){
        decData[cnt] = decode_byte(rxData[cnt]);
    }

    // 構造体へ代入
    keyStatus->joy_x = decData[0];
    keyStatus->joy_y = decData[1];
    keyStatus->button_c = (decData[5]>>1) & 0x01;
    keyStatus->button_z = (decData[5]>>0) & 0x01;
    keyStatus->accel_x = (((uint16_t)decData[2])<<2) | ((decData[5]>>2) & 0x03);
    keyStatus->accel_y = (((uint16_t)decData[3])<<2) | ((decData[5]>>4) & 0x03);
    keyStatus->accel_z = (((uint16_t)decData[4])<<2) | ((decData[5]>>6) & 0x03);

}

// ヌンチャク初期化
void WiiNunchuck_init(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    uint8_t pData[2] = {0x40, 0x00};
    HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c, WII_NUNCHUCK_DEV_ID, pData, 2, 3000);

}

동작 결과

출력 예

멤버 이름
값


joy_x
131

joy_y
131

button_c
1

button_z
1

accel_x
696

accel_y
509

accel_z
543

총평

버튼과 스틱 정보는 성공적으로 얻을 수 있었지만,
가속 센서의 값이 올바른지 여부를 결정할 수 없습니다.
(기울면 중력 가속도 방향의 값이 바뀌는 것은 확인할 수 있지만…)