İçindekiler:
2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-13 06:58
Kendi başınıza ve aile içinde egzersizi teşvik etmek için standart bir USB oyun denetleyicisi adaptörüne benzeyen ancak eliptik bir makinede veya egzersiz bisikletinde pedal çevirerek oyun hareket hızını kontrol eden bir adaptör yaptım. Özellikle yarış oyunları için güzel. Yarış oyunları oynarken kesinlikle hızlı pedal çevirmeye motive ediyor.
Ana donanım, stm32duino Arduino çekirdeğine ve libarra111'in çekirdek çatalına dayalı olarak geliştirdiğim bir USB HID kitaplığına sahip 2 dolarlık bir "kara hap" STM32F103C8 geliştirme kartıdır. STM32F1 hızlı ve ucuzdur ve tam hızlı USB desteğine sahiptir, bu nedenle proje için mükemmeldir.
Kullanmak için eliptik bisiklet veya egzersiz bisikletindeki dönüş sensörüne dokunmanız gerekir (dönüş sensörünüz makinelerimizdekilerden farklı çalışıyorsa - yaklaşık 3v, aktif düşük - devreyi ve/veya kodu değiştirmeniz gerekebilir).
Eliptik/bisiklet dönüş hızı, denetleyici kaydırıcısını kontrol eder. Ek olarak, joystick hareketi, düğmeler vb. için adaptöre standart bir Wii Nunchuck veya Gamecube denetleyicisi takarsınız. Birçok farklı kontrol modu vardır. Örneğin, daha küçük çocukların hızlarının biraz artırılması gerekebilir ve bazı oyunlar farklı bir kontrol şeması kullanabilir. Yazılımda bir dizi yerleşik kontrol şeması vardır ve diğerleri koda kolayca eklenebilir. Cihaz, bir USB oyun kumandası, klavye, fare, XBox 360 kumandası veya ilk üçünün bazı kombinasyonlarını taklit edebilir.
Hareket yönü şu anda algılanmadı: ileri ve geri hareket arasında geçiş yapmak için adaptörde bir geçiş anahtarı bulunur. (Alternatif olarak, bu cihaz gibi bir salon etkili manyetik sensör kullanılabilir ve devre ve yazılım değiştirilebilir.)
Adaptör standart bir USB denetleyicisi olarak çalışır, böylece onu Windows, Linux, OS X, Android vb. ile kullanabilirsiniz.
Bonus olarak, adaptör bu projenin tüm işlevlerine sahiptir, tam işlevli bir Gamecube adaptörü olarak çalışır ve Gamecube/Wii uyumlu Dance Dance Revolution dans matları ile oyunları kontrol etmek de dahil olmak üzere Gamecube denetleyicilerini bir bilgisayarda kullanmanıza izin verir.
Maliyet yaklaşık 10 doların altında, artı kasa (3D yazdırılabilir bir tasarımım var), teller ve lehim. Parçalar:
- "Siyah Hap" stm32f103c8 geliştirme kartı (Aliexpress'te 2 $)
- Gamecube soketi (Aliexpress'te 1.60 $, kesilebilen bir Gamecube uzatma kablosu için)
- Nunchuck soket koparma panosu (Aliexpress'te 0,51 $; Wiichuck için arama yapın)
- Küçük iki konumlu geçiş anahtarı (Aliexpress'te 1 doların altında)
- İki iletkenli erkek ve dişi konektör seçiminiz (5.5 mm güç varil konektörleriyle giderseniz Aliexpress'de yaklaşık 1 ABD doları); egzersiz makinesi başına bir dişi konektöre ihtiyacınız var
- 2 dokunsal anahtar (Aliexpress'te 0,50 doların altında)
- 4 kırmızı LED (Aliexpress'te 0,50 ABD dolarının altında; küçük bir Nokia LCD ekran da kullanabilirsiniz)
- kapasitörler: 10uF elektrolitik ve isteğe bağlı 100nF
- dirençler: 1 x 100K, 2 x 10K, 1 x 1K, 4 x 220ohm
- küçük proto kurulu (Aliexpress'te 1 doların altında).
Nunchuck, eliptik bir makineyle tek elle kullanım için iyidir. Bir egzersiz bisikletinde Gamecube gibi iki elli bir adaptör kullanabilirsiniz. Bu iki kontrol seçeneğinden yalnızca birini kullanmak istiyorsanız, daha az bağlantı kullanabilirsiniz.
Ayrıca bir bilgisayara, bir havyaya ve bir multimetreye ihtiyacınız var. Ayrıca, siyah hapınıza bir önyükleyici yüklemek için bir UART-USB köprüsüne ihtiyacınız olacak (başka bir proje için sahip olduğum bir Arduino Mega kullandım veya bir dolara Aliexpress'den bir CP2102 modülü satın alabilirsiniz). Arduino ortamı, yoksa birkaç dolar daha harcayabilir ve önceden yüklenmiş bir Arduino önyükleyici ile RobotDyn'in geliştirme kartını alabilirsiniz.
Bunu Wheels yarışmasına dahil ettiğimi de eklememe izin verin, çünkü bu, bir bilgisayardaki araba yarışı oyunlarındaki sanal tekerlekleri, egzersiz bisikletleri ve eliptiklerin fiziksel tekerlekleriyle bağlamanın bir yolu.
Adım 1: Döndürme Sensörüne Dokunun
Hacklediğim her iki egzersiz makinesinin de hızı gösteren bir konsolu var. Konsol ile makinenin gövdesi arasında çalışan teller vardır. Verilere erişmek için bu kablolara dokunmanız gerekir. Makineleriniz benimki gibiyse, konsol çıkarılabilir ve orada bir şerit kablo (eliptik) veya iki kablo (bisiklet) bulabilirsiniz. Bunları, kabloların bağlantısını keserek ve bağlantı kurabileceğim ayrı erkek-dişi jumper'larla köprüleyerek kullandım.
Tam bir dönüş sırasında aralarında voltaj darbesi olan bir çift kabloyu belirlemek için deneme yanılma ve bir multimetre kullanın.
Temel olarak, matkap şudur: makine çalışırken multimetreyi bir çift kabloya bağlayın (hiçbir şeyi kısa devre yapmamaya dikkat ederek) ve pedalları çok yavaş döndürün. Her iki makinemizde de, normalde +3V civarında voltaj olan bir çift tel vardır, ancak dönüşün kısa bir kısmı sırasında toprağa düşer: bu bir aktif-düşük şemadır. Makinenizin, dönüşün çoğunun topraklandığı ve darbenin pozitif olduğu bir aktif-yüksek şemasına sahip olduğunu görebilirsiniz ve ardından Arduino taslağını düzenlemeniz gerekecektir.
Uğraştığınız konsola giden kablolardan herhangi birinin ana şebeke AC olma ihtimali olduğunu düşünüyorsanız, gerçekten ne yaptığınızı bilmiyorsanız durmanızı tavsiye ederim. Neyse ki, egzersiz bisikletimiz pille çalışır ve eliptik şeklimiz bir duvar siğiline takılır, bu nedenle konsolun çevresinde yalnızca yaklaşık 12V DC vardır.
Egzersiz bisikleti durumunda, gerçekten kolaydı. Sadece dört tel vardı. İkisi kalp atış hızı monitörü için, ikisi de dönüş sensörü içindi.
Eliptik bisiklette çok daha fazla kablo vardı ve bu yüzden daha fazla iş vardı. Kaba kuvvet yöntemi budur. Bir çift kabloya bir multimetre bağlayın. Pedallar üzerinde yavaşça tam bir dönüş yapın (veya her ihtimale karşı biraz daha fazla) ve voltaj düşüşü veya sıçraması olup olmadığına bakın. Evet ise, aldınız. Değilse, başka bir çift için tekrarlayın. Bu çok fazla deneme yanılma: 13 tel için 78 dönüş.
İşte doğru kablo çiftini aramanızı hızlandırmanıza yardımcı olabilecek bir numara. Makinenizin, benimki gibi, dedektör voltajının normalde düşük bir darbe ile yüksek olmasını umabilirsiniz. Eğer öyleyse, pedalları rastgele bir yerde bırakırsanız, iki dedektör kablosunun aralarında yaklaşık +3V veya +5V olması için iyi bir şansınız olur. Bu nedenle pedal dönüş testini yalnızca aralarında +3V veya +5V olan kablo çiftleri için yapın.
Başka bir numara. Pedal dönüşünde dönüş sensörünün nerede tetiklendiğini belirleyebilirsiniz. Örneğin, makineniz ekranda bir şey yanıp sönebilir veya hız göstergesini güncelleyebilir veya uyku modundan etkinleştirebilir veya bip sesi çıkarabilir. Eğer öyleyse, pedalları yaklaşık 1/3 dönüş uzağa hareket ettirin ve aralarında 3-5V olan kablo çiftlerini arayın ve pedalları sensörün tetiklediği konuma getirerek bunları test edin.
Topraklama kablosunu tanımlayabilirseniz, işlemi önemli ölçüde hızlandırabilirsiniz, çünkü o zaman yalnızca toprak ile bilinmeyen her kablo arasında gitmeniz gerekir. Garip bir şekilde, eliptik aracımızda güç kaynağının zemini, dönüş dedektörünün zemini ile aynı görünmüyordu.
Kabloları tanımladıktan sonra not alın. Not ettiğinizden emin olun:
- yüksek voltaj seviyesi: yaklaşık 3,3V'den fazlaysa ancak 5V'den fazla değilse, A9 pimi 5V toleranslı ve A7 olmadığı için devreyi dönüş algılaması için A7 yerine A9 pimini kullanacak şekilde değiştirmek isteyeceksiniz ve düzenleyin taslağımda bir satır; 5V'tan fazlaysa, bir voltaj bölücü eklemeniz gerekir
- dönüş algılama darbesinin düşük veya yüksek olup olmadığı: darbe yüksekse, Arduino taslağımda bir çizgi düzenlemeniz gerekecek.
Bir osiloskopunuz varsa ve egzersiz makinesi pille çalışıyorsa, multimetre yerine osiloskopu da kullanabilirsiniz. (Egzersiz makinesi AC'ye takılıysa ve osiloskopunuz da öyleyse, topraklama döngülerini ve bunlardan nasıl kaçınacağınızı bilmeniz gerekir. Dikkatli olun!)
Adım 2: Geliştirme Panosunu Hazırlayın
Altı merkezi jumper pimini siyah hapınıza lehimleyin.
Arduino önyükleyicili bir RobotDyn kartınız varsa, B0- ve B1-'i merkez pimlere bağlayın ve adımı tamamlayın.
Aksi takdirde, şimdi önyükleyiciyi yüklemeniz gerekir. Ya bağımsız bir UART - USB köprüsüne ihtiyacınız olacak ya da bu amaç için bir Arduino Uno veya Mega kullanabilirsiniz. Siyah hap 3,3V'de çalışmasına rağmen, UART pinleri 5V toleranslıdır, bu nedenle konektörünüzün 3.3V veya 5V'da çalışıp çalışmadığı konusunda endişelenmeyin.
Bir Uno veya Mega'nız varsa, RESET ve GROUND arasına bir atlama kablosu koyun. Bu, Arduino'yu özel bir UART - USB köprüsüne dönüştürür, ancak TX/RX pinleri genellikle bir konektörde olduklarının tersidir.
Önyükleyici ikili dosyasını indirin. Generic_boot20_pb12.bin'i istiyorsunuz. Windows'ta ST'nin Flash Yükleyici Göstericisini yükleyin. Linux'ta (ve komut satırı araçlarını tercih ederseniz belki OS X ve hatta Windows'ta), bunun yerine bu python betiğini kullanın, ancak talimatlarım Windows için olacaktır.
Aşağıdaki bağlantıları yapın:
- PA9 - UART köprüsü RX (Arduino hilesini kullanıyorsanız "TX")
- PA10 - UART köprüsü TX (Arduino hilesini kullanıyorsanız "RX")
- G'den UART'a köprü zemini
STM32 tarafındaki bağlantıları yapmak için mantık sondası uçlarını kullanmayı seviyorum, ancak daha sonra kesebileceğiniz bazı kabloları lehimleyebilirsiniz (veya düzgün olmak istiyorsanız lehim sökebilirsiniz).
UART köprünüzü bilgisayarınıza bağlayın. Black Pill'i USB bağlantı noktası üzerinden çalıştırın (bilgisayar muhtemelen tanınmayan bir USB aygıtından şikayet edeceğinden, bilgisayar yerine bir şarj cihazına bağlarsanız en iyisidir). Flash Loader Göstericisini başlatın. UART köprünüz için COM bağlantı noktasını seçin. Varsa "Korumayı kaldır"ı seçin. 128kb flash sürümü yerine 64kb'yi seçin. Ve bootloader ikili dosyasını yükleyin.
Her şeyin gücünü kesin ve ardından jumper'ı B0+/merkezden B0-/merkeze taşıyın. Artık Arduino IDE ile kullanabileceğiniz bir önyükleyiciniz var.
Adım 3: Arduino IDE'de Stm32duino'yu hazırlayın
En son Arduino IDE'nin kurulu olduğunu varsayıyorum.
Araçlarda | panolar | Boards Manager, Arduino Zero desteğini kurun (aramaya Zero yazın, bulunan girişe tıklayın ve ardından Kur). Evet, bir Zero ile çalışmıyorsunuz, ancak bu doğru gcc derleyicisini yükleyecektir.
Ardından, stm32duino çekirdeğini indirin. Windows'ta, zip dosyasını indirmenizi tavsiye ederim, çünkü dosyaları teslim aldığımda (kuşkusuz, svn ile), Windows araçları dizinindeki düzeltilmesi gereken dosyalarla ilgili bazı izin sorunları yaşadım. Şubeyi Arduino/Hardware/Arduino_STM32'ye koyun (böylece Arduino/Hardware/Arduino_STM32/STM32F1 vb. klasörlere sahip olursunuz) Windows'ta sürücüleri\win\install_drivers.bat çalıştırarak yükleyin.
USBHID kitaplığımı kurun: Sketch'e Git | Kitaplığı Dahil Et | Kitaplıkları Yönetin ve USBHID'i arayın. Üzerine tıklayın ve Yükle'ye tıklayın.
GameControllersSTM32 kitaplığımı kurun: Sketch'e Git | Kitaplığı Dahil Et | Kitaplıkları Yönetin ve GameControllers'ı arayın. Üzerine tıklayın ve Yükle'ye tıklayın.
Adım 4: Devre
Kurulumum, mevcut öykünme modunu ikili olarak belirtmek için dört LED kullanıyor (evet, biri bir LCD ekran kullanabilirdi, ancak bunu yaptığımda etrafta LED'ler vardı), modu yukarı ve aşağı değiştirmek için iki buton (ve diğer bazılarını yapın) hileler) ve hareket yönünü değiştirmek için bir geçiş anahtarı.
Ek olarak, Nunchuck'tan bir I2C girişi ve Gamecube denetleyicisine bir konektör vardır. Bu ikisinden sadece birini desteklemek istiyorsanız, gamecube.h'yi taslakta düzenleyebilir ve kendinize biraz lehimleme kaydedebilirsiniz.
Dört mod LED'ini ve iki mod değiştirme düğmesini (yukarı ve aşağı) ve Gamecube verileri için bir çekme direncini monte etmek için küçük bir protokol parçası kullandım. Protokole 3.3V çıkardım, ancak isterseniz yapabilirsiniz, ancak bunun için toprak çıkarmam gerekmedi. Nunchuck konektörünü monte etmek için küçük bir protokol parçası daha kullandım.
Gamecube kablosunu kesin. Kontrol cihazınızın takacağı soket tarafı ile çalışmak istiyorsunuz. Bağlantı için kabloları soyun.
Şimdi bu bağlantıları devre şemasına göre yapın:
- 3,3v ile toprak arasında 10uF kapasitör (topraktaki herhangi bir elektrolitiğin eksi tarafı ile). Bu çipe mümkün olduğunca yakın olmalı, bu yüzden onu protoboard yerine geliştirme kartına lehimledim. İyi bir önlem için, yaptığım gibi 100nF ekleyebilirsiniz, ancak bunun gerekli olduğundan emin değilim.
- Gamecube soketi #2 -- stm32 kartında A6
- Gamecube soketi #2 ile stm32 kartında (veya protoboard) 3.3V arasında 1Kohm direnç
- Gamecube soketi #3 ve #4 -- stm32 kartında topraklama
- Gamecube soketi #6 -- stm32 kartında (veya protoboardda) 3.3V
- Stm32 kartındaki A0 ve 3,3V (negatif uç (düz) - PA0; pozitif uç - 3,3V) arasında 220ohm (veya daha büyük) dirençli seri LED
- A1 ve 3.3V, A2 ve 3.3V ve A3 ve 3.3V arasında LED+direnç ile tekrarlayın
- Stm32 kartındaki A5 (artırma modu) ile 3,3V ve A4 ile 3,3V (azaltma modu) arasında anlık geçiş; bu anahtar mod numarasını artırır
- A8 ve 3.3V arasında geçiş anahtarı
- egzersiz makinesi zemini -- stm32 zemini
- egzersiz makinesi pozitif sinyali -- stm32 kartı A7 (A7'nin yalnızca 3,3V için iyi olduğunu unutmayın; egzersiz makineniz 5V ise, A9 kullanın ve gamecube.h'yi düzenleyin)
- Nunchuck topraklama (etiketli - adaptör kartımda) -- stm32 toprak
- Nunchuck +3.3V (etiketli +) -- stm32 3.3V
- Nunchuck SDA (D etiketli) -- stm32 B7
- Nunchuck SCL (C etiketli) -- stm32 B6
- Nunchuck SDA ile stm32 kartında 3.3V arasında 10Kohm direnç
- Nunchuck SCL ile stm32 kartında 3.3V arasında 10Kohm direnç.
Adım 5: Sketch'i yükleyin
Gamecube USB Adaptör çizimimi indirin ve Arduino IDE'ye yükleyin. gamecubecontroller.h'de kontrol etmek için bazı seçenekler vardır:
- #define ENABLE_EXERCISE_MACHINE önüne // kaldır (bunu herkesin yapması gerekir)
- egzersiz makinesi bağlantısını A9'a taşımanız gerekirse, const uint32_t rotasyonDetector = PA7 satırında PA7'yi PA9 olarak değiştirin
- egzersiz makinesi dönüş algılama darbeniz yüksekse, #define ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR FALLING'i #define ROTATION_DETECTOR_CHANGE_TO_MONITOR RISING olarak değiştirin
- Nunchuck kullanmak istemiyorsanız, #define ENABLE_NUNCHUCK öğesinin önüne // koyun
- Gamecube denetleyicisi kullanmak istemiyorsanız, #define ENABLE_GAMECUBE öğesinin önüne // koyun.
Arduino IDE'de Araçlar | Yönetim Kurulu | Genel STM32F103C serisi.
Sağ ok yükleme düğmesine basın. Kartın tanınmadığını belirten bir mesaj alırsanız, kartı doğru zamanda sıfırlama düğmesine basmanız (veya fişini çekmeniz/takmanız) gerekebileceğini unutmayın.
Adım 6: Egzersiz Makinesi Bağlantısı
Egzersiz makinesi bağlantınız için bir jak takın. Eliptik makinemizde lehimledim, egzersiz bisikletinde ise erkek ve dişi dupont konektörleri kullanabildim. Eliptik bisiklet üzerinde konsolun yan tarafında bağlantıya uygun bir delik açtım. Egzersiz makinesinde, sadece içinden çıkan teller ve dışarıda küçük bir 3D baskılı kutu (OpenSCAD dosyası) var.
Adım 7: Proje Örneği
Projeyi küçük bir karton kutu, bir tupperware kabı veya özel bir 3D baskılı muhafaza içine alabilirsiniz. 3D yazıcım olduğu için özel kasaya gittim. OpenSCAD ve STL dosyaları burada.
Ayaklar, tabana yapıştırmak (süper yapıştırıcı çalışır) ve bunlara yapışmış yapışkan lastik ayaklara sahip olacak şekilde tasarlanmıştır.
Ayrıca hem proje çantasına hem de egzersiz makinelerine bir miktar cırt cırt tutturucu yapıştırdım.
Adım 8: Kullan
İki düğme, 16'ya kadar farklı öykünme modu arasında geçiş yapabilir (aslında daha fazlasına sahip olabilirsiniz, ancak projede mod numarasını görüntülemek için yalnızca dört LED vardır). Öykünme modları çizimde gamecubecontroller.h içinde tanımlanmıştır. Çoğu oyun için mod 1, birleşik kaydırmalı joystick'i %100 hızda kullanabilirsiniz. Öykünülmüş joystick, egzersiz makinesinin dönüşü tarafından kontrol edilen bir kaydırıcıya (aslında iki kaydırıcı, ancak ikisi de aynı şeyi yapar) sahiptir. Düğmeler ve joystick, Gamecube denetleyicisi veya Nunchuck tarafından kontrol edilir. Windows'ta bazı oyunlar bir XBox 360 denetleyicisini destekler, ancak bir USB Joystick'i desteklemez. Bunlar için mod 13'ü kullanın (mod 1'den aşağı düğmesine basın).
Mod 9 ve 10, daha yavaş pedal çevirmenize ve yine de çocuklar veya daha yüksek dirence ayarlanmış egzersiz makineleri için güzel olan kaydırıcıya tam basış elde etmenize izin verir. Ayrıca egzersiz makinesi.ino'da hızları ayarlayabilirsiniz.
Başka birçok öykünme modu vardır. Modelist.pdf dosyasına taslakla birlikte yazdırılabilir bir referans eklenmiştir.
Egzersiz makinesinde pedal çevirdiğinizde, proje üzerindeki led'ler mevcut mod numarasını göstermekten hıza geçer. Dört ışığın tümü yandığında, hızınız maksimumdadır (öykünülmüş kaydırıcı maksimum uzantıya sahiptir) - bu noktada, daha hızlı gitmenin oyun içi avantajını elde edemezsiniz. Ek olarak, STM32F1 kartındaki mavi LED, her şey çalıştığında yanar, ancak dönüş sensörü tetiklendiğinde yanıp söner.
Hareketi tersine çevirmek için adaptör kutusundaki yön değiştirme anahtarını çevirin.
Windows'ta, kalibre etmek ve işlerin nasıl çalıştığını görmek için joy.cpl'yi çalıştırın. Öykünülmüş joystick'i kalibre etmek için gerçekten hızlı pedal çevirmek zorunda olmak bir sıkıntı olduğundan, kalibrasyon için hile yapmanın bir yolu var. Gamecube denetleyicisinde, yaklaşık 10 saniye hareketsiz kalırsanız, öykünmüş joystick kaydırıcılarını kontrol etmek için omuz düğmelerini kullanmaya başlayabilirsiniz. Nunchuck ile, mod eksi düğmesini basılı tutarken, bunun yerine öykünmüş kaydırıcıları kontrol etmek için joystick'i yukarı/aşağı kullanabilirsiniz.
Öykünme modlarını değiştirmek için bir GUI istiyorsanız, Windows'ta taslak, modlar arasında geçiş yapmak için bir GUI'ye sahip bir python komut dosyası olan mode.py'yi içerir. Ayrıca, bir oyunu başlatan bir toplu iş dosyasında mode.py'yi çağırabilirsiniz.
Egzersiz makinesiyle gerçekten harika çalıştığını bulduğum iki oyun Toybox Turbos ve SuperTuxCart (ücretsiz).
Adaptör ayrıca birçok başka öykünme özelliği içerir. Örneğin, joystick, klavye (ör. oklar/WASD) ve/veya fareyi taklit eden basit bir Nunchuck veya Gamecube Controller adaptörü olarak kullanabilirsiniz. gamecubecontroller.h'de listelenen birçok mod vardır. Ayrıca Dance Dance Revolution Gamecube/Wii uyumlu bir ped takabilir ve bunu ek eğlence ve egzersiz için Tetris gibi onun için tasarlanmamış oyunları oynamak için kullanabilirsiniz.