Controller NUNCHUCK

Il controller Nunchuck della Nintendo Wii e' un ottimo accessorio di controllo. Ha switches, joystick e un accelerometro, tutto in un comodo package. Il Nunchuk è identificato con una costante a 16-bit 0x0000 (0xFEFE criptato) al registro 0xa400fe indirizzo. Fornisce i dati di accelerazione a tre assi, due pulsanti digitali e uno stick analogico XY.

Il controller Nunchuck trasmette le sue informazioni come 6 byte di dati, leggibile a 0xa40008 e in continuo utilizzando un formato di dati che includono byte Extension (i byte inutilizzati sono pieni di 0x00). Il dato è confezionato in sei byte nel modo seguente (dopo la decrittografia)

I valori restituiti dalla stick analogico del Nunchuk non comprendono tutta la gamma possibile, ma piuttosto sono i limiti superiori e inferiori.
Lo Stick analogico restituisce per il dato X valori da circa 35 (completamente a sinistra) a 228 (completamente a destra), mentre per il valore Y da circa 27 a 220. Centro per entrambi è di circa 128.
I dati accelerometrici sono compresi nell'intera gamma di 0-1024. Tuttavia, l'intera gamma è visto solo quando si spostano o ruotando il Nunchuk bruscamente.
Per misurare la rotazione nello spazio, i limiti si applicano la seguente approssimazione: X va da circa 300 (completamente inclinata a sinistra) a 740 (a destra inclinato), inizia a trasformare ulteriormente portando il valore più vicino a 512 (posizione neutra).
Allo stesso modo, Y passa da circa 280 (inclinato all'indietro) a 720 (in avanti). Z va da 320 (a testa in giù) a 760 (a destra in alto).

Il controller Nunchuck ufficiale di Nintendo è cablato elettricamente in modo molto semplice. Ha un unico joystick composto da un potenziometro da 30KΩ per asse, due switch, un chip accelerometro e un microcontrollore.

Funzione	Componente
C	Pulsante a membrana
Z	Pulsante a membrana
Joystick X	potenziometro assiale, 30KΩ
Joystick Y	potenziometro assiale, 30KΩ
Accelerometro	ST 8XRJ 3L02AE 820 MLT
Microcontroller	FNURVL 405 849KM

I potenziometri joystick sembrano essere collegati in parallelo. Il chip accelerometro è il modello LIS3L02 da STMicroelectronics. Il chip microcontrollore sembra essere un NEC (ora Renesas) uDP78F05 microcontrollore, o un equivalente pin-compatibile.

Per il collegamento alla scheda Arduino, essendo un un peccato rovinare il connettore è possibile utilizzare appositi adattatori

Lo shield d'interfaccia è estremamente semplice limitandosi ad alcuni connettori, un pulsante connesso al pin di reset, e due normali diodi che con la loro caduta di tensione riducono la tensione di +5V prelevata dalla scheda Arduino a quella di circa +3,8V che serve per alimentare, il controller Nunchuck.

Vista la semplicità dello schema, il montaggio potrà essere fatto utilizzando uno spezzone di basetta millefori dalle dimensioni di 35x53 mm (13x20 fori); se si optasse invece per la realizzazione di un apposto circuito stampato si potrà scaricare il PDF che riporta la traccia in scala 1:1. Per la sua realizzazione si utilizzerà una basetta in vetronite (monofaccia) di dimensioni 35x53mm circa, il metodo potrà essere quello della fotoincisione o del trasferimento termico utilizzando i cosiddetti fogli blu (PRESS-N-PELL). Una volta inciso il rame, si verificherà in controluce o mediante l’utilizzo di un multimetro, che non vi siano cortocircuiti soprattutto tra le piste più vicine. Si passerà quindi alla foratura della stessa, utilizzando principalmente una punta da 0,8-1 mm.
Quindi si posizioneranno e salderanno i componenti seguendo lo schema riportato sotto. Per la saldatura si utilizzerà un piccolo saldatore a punta fine, della potenza di circa 25 – 30 W.

Si inizierà montando i ponticelli, i diodi ricordando che quest’ultimi sono polarizzati, controllare la posizione della fascia sul loro corpo. Si proseguirà con il pulsante e si terminerà montando i vari connettori. Si è così concluso il montaggio della scheda.

Il programma qui presentato permette di azionare un dispositivo Pan & Tilt che può essere auto costruito seguendo le indicazioni riportate in questa pagina

/*
Programma:Comando_telecamera_Nunchuk.pde
 Versione: 1.0
 Comando dispositivo Pan & Tilt tramite Nunchuk
 di Adriano Gandolfo
 
 Configuazione delle porte per la gestione della  "WII NUNCHUCK"
 SDA sur port P18 (ANA4)
 SCK sur port P19 (ANA5)
 Lettura dei valeuri min e max
 Joystick X: mini=26 maxi=219 ==> a riposo  = 123
 Joystick Y: mini=31 maxi=229 ==> a riposo = 129
 Bottone C=1 a riposo C=0 premuto
 Bottone Z=1 a riposo Z=0 premuto
 */

#include <Wire.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

uint8_t outbuf[6];

int cnt = 0;
int ledPin = 13;

int servoPin2 = 5; // Pin servo Rotazione telecamera
int servoPin  = 6; // Pin servo Rotazione base

int pulseWidth = 0;
int pulseWidth2 = 0;

long lastPulse = 0;
long lastPulse2 = 0;

int z_button = 0;
int c_button = 0;

int refreshTime = 20;

int minPulse   = 200; //
int minPulse2  = 200;
int zeroPulse  = 400; // Azzeramento posizione servo Rotazione base
int zeroPulse2 = 350; // Azzeramento posizione Rotazione telecamera


int dtime=10;

#define pwbuffsize 10
long pwbuff[pwbuffsize];
long pwbuffpos = 0;
long pwbuff2[pwbuffsize];
long pwbuffpos2 = 0;

void setup()
{
  Serial.begin (9600);
  Wire.begin ();
  nunchuck_init ();
  pinMode(servoPin, OUTPUT);
  pinMode(servoPin2, OUTPUT);

  pulseWidth = minPulse;
  pulseWidth2 = minPulse2;
  Serial.print ("Impostazione terminata");
}

void nunchuck_init()
{
  Wire.beginTransmission (0x52);
  Wire.send (0x40);
  Wire.send (0x00);  
  Wire.endTransmission ();
}

void send_zero()
{
  Wire.beginTransmission (0x52);
  Wire.send (0x00);
  Wire.endTransmission ();
}

int t = 0;

void loop()
{
  t++;
  long last = millis();

  if( t == 1) {

    t = 0;

    Wire.requestFrom (0x52, 6);

    while (Wire.available ()) {
      outbuf[cnt] = nunchuk_decode_byte (Wire.receive ());
      digitalWrite (ledPin, HIGH);
      cnt++;
    }

    if (cnt >= 5) {

      printNunchuckData();

      int z_button = 0;
      int c_button = 0;

      if ((outbuf[5] >> 0) & 1) 
        z_button = 1;
      if ((outbuf[5] >> 1) & 1)
        c_button = 1;

      switch (c_button) {
      case 1:
        switch (z_button) {
        case 0:
          break;
        case 1:
          muovi();
          break;
        }
        break;
      case 0:
        switch (z_button) {
        case 0:
          delay(10000);
          break;
        case 1:
          delay(3000);
          break;
        }
        break;
      }
    }

    cnt = 0;
    send_zero();

  } // if(t==)

  updateServo();

  delay(dtime);
}


void updateServo() {

  if (millis() - lastPulse >= refreshTime) {

    digitalWrite(servoPin, HIGH);
    delayMicroseconds(pulseWidth);
    digitalWrite(servoPin, LOW);

    digitalWrite(servoPin2, HIGH);
    delayMicroseconds(pulseWidth2);
    digitalWrite(servoPin2, LOW);

    lastPulse = millis();
  }
}

int i=0;
void printNunchuckData()
{
  int joy_x_axis = outbuf[0];
  int joy_y_axis = outbuf[1];
  int accel_x_axis = outbuf[2]; // * 2 * 2; 
  int accel_y_axis = outbuf[3]; // * 2 * 2;
  int accel_z_axis = outbuf[4]; // * 2 * 2;

  int z_button = 0;
  int c_button = 0;

  if ((outbuf[5] >> 0) & 1) 
    z_button = 1;
  if ((outbuf[5] >> 1) & 1)
    c_button = 1;
  if ((outbuf[5] >> 2) & 1) 
    accel_x_axis += 2;
  if ((outbuf[5] >> 3) & 1)
    accel_x_axis += 1;

  if ((outbuf[5] >> 4) & 1)
    accel_y_axis += 2;
  if ((outbuf[5] >> 5) & 1)
    accel_y_axis += 1;

  if ((outbuf[5] >> 6) & 1)
    accel_z_axis += 2;
  if ((outbuf[5] >> 7) & 1)
    accel_z_axis += 1;

  Serial.print (i,DEC);
  Serial.print ("\t");

  Serial.print ("X: ");
  Serial.print (joy_x_axis, DEC);
  Serial.print ("\t");

  Serial.print ("Y: ");
  Serial.print (joy_y_axis, DEC);
  Serial.print ("\t");

  Serial.print ("Tasto Z: ");
  Serial.print (z_button, DEC);
  Serial.print (" ");
  Serial.print ("Tasto C: ");
  Serial.print (c_button, DEC);
  Serial.println ("");
  i++;
}

char nunchuk_decode_byte (char x)
{
  x = (x ^ 0x17) + 0x17;
  return x;
}

void muovi (){
  float tilt  = (zeroPulse - outbuf[0]);
  float tilt2 = (zeroPulse2 - outbuf[1]);

  tilt = (tilt);
  pulseWidth = (tilt * 5) + minPulse;

  tilt2 = (tilt2);
  pulseWidth2 = (tilt2 * 5) + minPulse2;

  pwbuff [pwbuffpos]  = pulseWidth;
  pwbuff2[pwbuffpos2] = pulseWidth2;

  if( ++pwbuffpos == pwbuffsize ) pwbuffpos = 0;
  if( ++pwbuffpos2 == pwbuffsize ) pwbuffpos2 = 0;


  pulseWidth=0;
  pulseWidth2=0;

  for( int p=0; p<pwbuffsize; p++ ){
    pulseWidth += pwbuff[p];
    pulseWidth2 += pwbuff2[p];
  }

  pulseWidth /= pwbuffsize;
  pulseWidth2 /= pwbuffsize;

}

Informazioni tecniche del sensore a 3 assi
Tensione di alimentazione	da 2.4 a 3.6V
Range:	+/-2g
Sensibilità	Vdd/5 V/g
Livello di zero	Vdd/2 V
Massima accelerazione	10000g per 0.1ms, or 3000g for 0.5ms

Elenco revisioni
02/03/2012	Aggiornato pagina
21/02/2012	Aggiornato pagina, inserito descrizione scheda, inserito programma.
16/10/2011	Inserito filmato
16/01/2011	Emissione preliminare


Lato processore	Lato accelerometro e Joystik