Como criar o seu próprio joystick

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1. Como criar seu
   próprio joystick!
   

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2. whoami
   Rodrigo Delduca
   @skhaz
   http://nullonerror.org
   Desenvolve jogos durante o dia, cheira estanho derretido
   durante a noite
   

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3. O que é um joystick?
   

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6. Down to the metal
   http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Intel_8742_153056995.jpg
   

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7. Pré-história
   O jogo fazia polling
   dos botões
   pressionados a cada
   frame
   

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8. Game Port
   http://en.wikipedia.org/wiki/File:Da-15_port.PNG
   

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9. Universal Serial Bus (USB)
   

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10. HID (Human Interface Device)
    

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11. DAFUQ?
    

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12. HID Descriptor Tool
    http://www.usb.org/developers/hidpage#HID Descriptor Tool
    

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13. Botão
    

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14. Uma CPU (normalmente de 8 bits) faz
    a leitura dos botões e eixos
    analógicos periodicamente e os envia
    para o console e/ou PC
    

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15. Potenciômetro
    Um potenciômetro é um componente eletrônico que possui
    resistência elétrica ajustável
    (Imagens http://baudaeletronica.blogspot.com.br/2011/09/potenciometro.html)
    

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16. Eixos analógicos
    

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17. Analog-to-digital converter (ADC)
    Responsável por traduzir grandezas analógicas para
    uma representação digital, o microcontrolador
    escolhido tem uma resolução de 10 bits, ou seja,
    ADC value = Vin * 2 ^ 10 / ARef
    

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18. Oscilador de Cristal
    Define o ritmo, como se fosse o coração ou o
    surdo numa orquestra
    

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19. Microcontrolador
    

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20. Microcontrolador
    Principais fabricantes:
    - Freescale (68HC08, 68HC16, MPC
    8540/8555/8560)
    - Microchip (PIC16F628, PIC16F84,
    PIC18F452)
    - Atmel AVR (AT90, ATMega, ATTiny)
    - Intel
    - Texas Instruments
    - ETC...
    

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21. Microcontrolador
    Principais fabricantes:
    - Freescale (68HC08, 68HC16, MPC
    8540/8555/8560)
    - Microchip (PIC16F628, PIC16F84,
    PIC18F452)
    - Atmel AVR (AT90, ATMega, ATTiny)
    - Intel
    - Texas Instruments
    - ETC...
    

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22. Atmel AVR
    - Arquitetura AVR
    - 3 tipos de mémoria (Flash, EEPROM e
    SRAM)
    - Alguns modelos possuem um oscilador
    interno, simplificando ainda mais o projeto
    - O mesmo microcontrolador que o Arduino
    utiliza (Atmega168/328)
    

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23. Será um termo bem comum a partir de agora,
    que vai permitir fazer operações bit a bit em
    determinada áreas. No nosso caso,
    poderemos "empacotar" até 8 botões num
    único byte usando o operador OR, e mais
    tarde usar máscaras para verificar por
    determinado bit usando o operador AND
    Máscara de bits
    

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24. #define BUTTON_UP 0x00000001
    #define BUTTON_DOWN 0x00000002
    #define BUTTON_LEFT 0x00000004
    #define BUTTON_RIGHT 0x00000008
    uint8_t buttons = GetButtonsState(); // Ex. Retorna o valor 5, que é 00000101 em
    binário
    if (buttons & BUTTON_UP) { // 00000101 AND 00000001 Resulta em verdadeiro
    y_vel = -5;
    }
    else if (buttons & BUTTON_DOWN) { // 00000101 AND 00000010 Resulta em falso
    y_vel = 5;
    }
    if (buttons & BUTTON_LEFT) { // 00000101 AND 00000100 Resulta em verdadeiro
    x_vel = -5;
    }
    else if (buttons & BUTTON_RIGHT) { // 00000101 AND 00001000 Resulta em falso
    x_vel = 5;
    }
    x += x_vel;
    y += y_vel;
    Máscara de bits
    

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25. Fritzing
    http://fritzing.org
    

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26. Fritzing
    

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27. http://www.cadsoftusa.com/
    

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28. Vamos ver duas maneiras de implementar o
    joystick, usando duas bibliotecas e dois
    hardwares diferentes, Qual você vai encarar:
    Piece of Cake ou Come Get Some?
    Chega de blá blá... Mãos à
    obra
    

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29. Let's Rock!
    

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30. Toolchain e ferramentas
    - avr-gcc: Compilador GCC modificado para gerar binários
    para a plataforma AVR
    - avr-libc: Biblioteca padrão C portada para arquitetura AVR
    - avr-binutils: Diversos utilitarios utilizados durante o processo
    de compilação (ld, strings, dlltool, as, etc...)
    - avrdude: Usado para subir e baixar o programa no
    microcontrolador
    - dfu-programmer: Usado para subir firmware em
    microcontroladores com USB bootloader já pre-carregado
    

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31. Piece of Cake
    - Arduino UNO Rev 3
    - dfu-programmer
    - Botões e Eixos analógicos a gosto
    - Uma tesoura sem ponta
    

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32. LUFA
    (Lightweight USB Framework for AVRs)
    

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33. Prós:
    - Fácil de usar e bem documentado
    - Vários exemplos
    - Suporta dezenas de dispositivos (Audio In,
    Audio out, keyboard, MIDI, Mouse, Joystick,
    Impressora, dispositivo de armazenamento em
    massa, etc)
    Contras:
    - Funciona apenas com série USB da Atmel
    (atmega8u2, atmega16u2, etc...)
    

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34. Arduino IDE
    

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35. Colocando o Arduino UNO Rev3 em
    modo DFU
    

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37. make
    dfu-programmer at90usb82 erase
    dfu-programmer at90usb82 flash Joystick.hex
    dfu-programmer at90usb82 reset
    Desconecte e conecte... E pronto :)
    

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38. "Talk is cheap, show me the code"
    -- Linus Torvalds
    

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39. Come Get Some
    

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41. Prós:
    - Funciona com praticamente todos os
    microcontroladores Atmega/AVR
    - Simples
    Contras:
    - Documentação escassa
    

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42. Um programador
    

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43. Não aquele, este programador
    

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44. Se você não tem um programador ISP
    (In-System Programmer), não tem
    problema, é possivel utilizar um
    Arduino, BeagleBone, Android IOIO,
    ou ainda um RaspberryPi para tal
    http://arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoISP
    http://blog.stevemarple.co.uk/2012/07/avrarduino-isp-programmer-using.html
    http://www.instructables.com/id/Program-an-Arduino-using-BeagleBone-
    without-USB/
    

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45. - Atmega168/328
    - 2x Capacitor cerâmico de 22pf (picofarads)
    - 1 Oscilador de 16Mhz
    - 1 Resistor de 1.5 Kiloohms
    - 2 Resitores de 47 Ohms
    - 2 Diodos Zener de 3.6V 500mw
    - Protoboard
    - Muitos Fios! (a.k.a. jumpwires)
    - Botões e Eixos analógicos a gosto
    

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46. Esquema Elétrico
    

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47. Debug is on the table!
    "The most effective debugging tool is still
    careful thought, coupled with judiciously placed
    print statements"
    -- Brian W. Kernighan
    

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48. http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html
    http://vusb.wikidot.com/hardware
    http://www.fourwalledcubicle.com/LUFA.php
    https://www.sparkfun.com/tutorials/220
    http://www.nullonerror.org/
    http://arduino.cc/en/Hacking/HomePage
    http://www.usb.org/developers/hidpage#HID Descriptor Tool
    http://www.ladyada.net/library/picvsavr.html
    

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49. Scorpion Wins... Fatality!
    Flawless Victory
    

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