第三十三章 游戏手柄实验
相信80后小时候都有玩过FC游戏机（又称：红白机/小霸王游戏机），那是一代经典，给我们的童年带了了无限乐趣。本章，我们将向大家介绍如何通过STM32来驱动FC游戏机手柄，将FC游戏机的手柄作为战舰STM32开发板的输入设备（综合实验可以直接通过这个手柄来玩FC游戏）。
在本章中，我们将使用STM32驱动FC手柄，将手柄的按键键值等信息通过TFTLCD模块显示出来。本章分为如下几个部分：
33.1 游戏手柄简介
33.2 硬件设计
33.3 软件设计
33.4 下载验证
33.1游戏手柄简介
FC游戏机曾今是一统天下（现在也还是很多人玩），红极一时，那时任天堂单是FC机的主机的发售收入就超过全美国的电视台的收入的总和。本章，我们将使用STM32来驱动FC手柄，实现手柄控制信号的读取，我们先来了解一下FC手柄。
FC手柄，大致可分为两种：一种手柄插口是11针的，一种是9针的。但11针的现在市面上很少了（因为11针手柄是早期FC组装兼容机最主要的周边），现在几乎都是9针FC组装手柄的天下，所以我们本章使用的是9针FC手柄，该手柄还有一个特点，就是可以直接和DR9的串口头对插！这样同开发板的连接就简单了。FC手柄的外观如图33.1.1所示：
图33.1.1 FC手柄外观图
这种手柄一般有10个按键（实际是8个键值）：上、下、左、右、Start、Select、A、B、A连发、B连发。这里的A和A连发是一个键值，而B和B连发也是一个键值，只是连发按键当你一直按下的时候，会不停的发送（方便快速按键，比如发炮弹之类的功能）。
FC手柄的控制电路，由1个8位并入串出的移位寄存器（CD4021），外加一个时基集成电路（NE555，用于连发）构成。不过现在的手柄，为了节约成本，直接就在PCB上做绑定了，所以你拆开手柄，一般是看不到里面有四四方方的IC，而只有一个黑色的小点，所有电路都集成到这个里面了，但是他们的控制和读取方法还是一样的。
9针手柄的读取时序和接线图如图33.1.2所示：
图33.1.2 FC手柄读取时序和接线图
从上图可看出，读取手柄按键值的信息十分简单：先Latch（锁存键值），然后就得到了第一个按键值（A），之后在Clock的作用下，依次读取其他按键的键值，总共8个按键键值。
有了以上了解，我们就可以通过STM32的IO来驱动FC手柄了。
33.2 硬件设计
本实验采用STM32的3个普通IO连接FC手柄的Clock、Data和Latch信号，本章实验功能简介：在主函数不停的查询手柄输入，一旦检测到输入信号，则在LCD模块上面显示键值和对应的按键符号。同样我们也是用LED0来指示程序正在运行。
所要用到的硬件资源如下：
1） 指示灯DS0
2） TFTLCD模块
3） FC手柄
前两个，在之前的实例已经介绍过了，FC手柄属于外部器件。战舰STM32开发板板载了一个FC手柄接口（就是一个DR9接头，在开发板上标号为JOY_PAD），该接口与MCU的连接原理图如33.2.1所示：
图33.2.1 FC手柄接头与STM32的连接电路图
图中，JOY_PAD就是用来连接FC手柄的，该接头采用标准的DR9座，战舰STM32开发板上有2个DR9座，一个用来接FC手柄（有JOY_PAD字样，LCD左上），另外一个用来接RS232串口（有COM字样，LCD右上），这两个头千万不要接错！否则可能烧坏手柄或者烧坏STM32。
从上图我们知道，手柄的CLK（Clock）、LAT（Latch）和DAT（Data）分别连接在STM32的PC12、PC8和PC9上面，这里与SDIO部分信号线共用了，所以当使用SDIO的时候，就不能使用FC手柄了。因为信号线都是直连的，所以我们在开发板上不需要做配置，只需要将FC手柄插入JOY_PAD插口即可。
开发板配套的手柄，见图33.1.1。
33.3 软件设计
打开上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个REMOTE的文件夹。然后新建一个joypad.c和joypad.h的文件保存在JOYPAD文件夹下，并将这个文件夹加入头文件包含路径。
打开joypad.c文件，输入如下代码：
#include "joypad.h"
//初始化手柄接口.
void JOYPAD_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=1<<4;//先使能外设PORTC时钟
GPIOC->CRH&=0XFFF0FF00;
GPIOC->CRH|=0X00030083;
GPIOC->ODR|=3<<8;
GPIOC->ODR|=1<<12;
}
//读取手柄按键值.
//FC手柄数据输出格式:
//每给一个脉冲,输出一位数据,输出顺序:
//A->B->SELECT->START->UP->DOWN->LEFT->RIGHT.
//总共8位,对于有C按钮的手柄,按下C其实就等于A+B同时按下.
//按下是0,松开是1.
//返回值:
//[0]:右
//[1]:左
//[2]:下
//[3]:上
//[4]:Start
//[5]:Select
//[6]:B
//[7]:A
u8 JOYPAD_Read(void)
{
u8
temp=0;
u8 t;
JOYPAD_LAT=1; //锁存当前状态
JOYPAD_LAT=0;
for(t=0;t<8;t++)
{
temp<<=1;
if(JOYPAD_DAT)temp|=0x01; //LOAD之后，就得到第一个数据
JOYPAD_CLK=1; //每给一次脉冲，收到一个数据
JOYPAD_CLK=0;
}
return
temp;
}
该部分代码仅2个函数，都比较简单，JOYPAD_Init函数用于初始化IO，即把PC8、PC9和PC12设置为正确的状态，以便同FC手柄通信。另外一个函数JOYPAD_Read就是按照图33.1.2所示的时序读取FC手柄，该函数的返回值就是手柄的状态。
保存joypad.c，然后把该文件加入HARDWARE组下。接下来打开joypad.h在该文件里面加入如下代码：
#ifndef __JOYPAD_H
#define __JOYPAD_H
#include "sys.h"
//手柄连接引脚
#define JOYPAD_CLK PCout(12) //时钟 PC9
#define JOYPAD_LAT PCout(8) //锁存 PC8
#define JOYPAD_DAT PCin(9) //数据 PC12
void JOYPAD_Init(void); //初始化
u8 JOYPAD_Read(void); //读取键值
#endif
这部分代码就不介绍了，我们保存joypad.h，然后在test.c里面修改主函数如下：
const u8*JOYPAD_SYMBOL_TBL[8]=
{"Right","Left","Down","Up","Start","Select","A","B"};//手柄按键符号定义
int main(void)
{
u8
key;
u8
t=0,i=0;
Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
uart_init(72,9600); //串口初始化为9600
delay_init(72); //延时初始化
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化LCD
usmart_dev.init(72); //初始化USMART
JOYPAD_Init(); //手柄初始化
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip
STM32");
LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"JOYPAD
TEST");
LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2012/9/12");
LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"KEYVAL:");
LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"SYMBOL:");
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为红色
while(1)
{
key=JOYPAD_Read();
if(key!=0XFF)
{
LCD_ShowNum(116,130,key,3,16);//显示键值
for(i=0;i<8;i++)
{
if((key&(1<<i))==0)
{
LCD_Fill(60+56,150,60+56+48,150+16,WHITE);//清除之前的显示
LCD_ShowString(60+56,150,200,16,16,(u8*)
JOYPAD_SYMBOL_TBL); //显示符号
}
}
}
delay_ms(10);
t++;
if(t==20)
{
t=0;
LED0=!LED0;
}
}
}
此部分代码也比较简单，初始化JOYPAD之后，就一直扫描FC手柄（通过JOYPAD_Read函数实现），然后只要接收到手柄的有效信号，就在LCD模块上面显示出来。
至此，我们的软件设计部分就结束了。
33.4下载验证
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上，可以看到LCD显示如图33.4.1所示的内容：
图33.4.1程序运行效果图
此时我们按下FC手柄的按键，则可以看到LCD上显示了对应按键的键值以及对应的符号。如图33.4.2所示：
图33.4.2解码游戏手柄数据成功
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