STM32与PS2的无线通信和相关函数介绍

阅读原文时间：2023年07月09日阅读：1

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

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
DO：主机->手柄，同步传送于时钟的下降沿
空端口
GND
VDD：3~5V
CS：低电平被选中
CLK
空端口
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

顺序3~8的解析

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

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);

}

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

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

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;

}

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

重置Data数组的所有位

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

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）

返回摇杆的状态数值

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

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

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

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：

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