G-건(총 모양 마우스) 만들기 프로젝트

--- title: G-건(총 모양 마우스) 만들기 프로젝트 description: 센서 및 버튼 입력을 이용해 마우스의 기능을 하는 총 모양 장치를 개발하는 프로젝트 image: https://i.imgur.com/uIefbOj.png ---   # G-건(총 모양 마우스) 만들기 프로젝트 ![title](https://i.imgur.com/uIefbOj.png "베인인이(출처: 똘게더)") 센서 및 버튼 입력을 이용해 마우스의 기능을 하는 총 모양 장치를 개발하는 프로젝트. **현재 이 프로젝트의 내용은 최신화가 되어 있지 않습니다. 따라서 프로젝트 내용 그대로 만들시 작동이 보장되지 않습니다. 기본적인 설계의 흐름만 참조하는 용도로 사용하시기 바랍니다.** [Github](https://github.com/Taejunejung/Ggun)   ### 타임라인 > [color=#467faa] 1. 똘삼이 본격적으로 프로젝트를 시작함. [time=2021, July 3rd, Saturday] > 2. 똘삼이 프로젝트명으로 G-건(GTA Gun)을 제안함. [time=2021, July 4th, Sunday 11:32 PM] > 3. 처음으로 버튼 입력 기능이 동작하는 수신기 프로토타입을 제작함. [time=2021, July 5th, Monday 1:39 AM] > 4. 수신기 프로토타입이 아날로그 입력 기능이 동작하도록 개선함. [time=2021, July 5th, Monday 10:54 PM] > 5. Orientation 센서에서 지역 가속도를 전역 가속도로 변환하는 방법을 찾는 과정에서 난관에 봉착함. [time=2021, July 6th, Tuesday 12:28 AM] > 6. 방향을 전환해, 리얼 임팩트 건과 같이 지역 가속도만을 이용해 마우스를 움직이는 방법을 먼저 시도해 보기로 함. [time=2021, July 6th, Tuesday 6:40 PM] > 7. 가속도 방식을 철저히 포기하고, 각속도를 이용하기로 함. [time=2021, July 6th, Tuesday 10:37 PM] > 8. 기적적으로, 시청자가 가져온 코드가 자이로를 이용하여 기울어진 상태에서도 상당히 잘 작동하는 것을 확인함. [time=2021, July 6th, Tuesday 11:59 PM] > 9. 이동 평균 필터를 적용하는 것을 마지막으로, 마우스 커서 변위값을 도출해내는 방식을 확정함. [time=2021, July 7th, Thursday] > 10. 블루투스 통신을 통해 센서 및 장치 등의 값을 전송하여 컴퓨터를 조작하는 시도를 시작함. [time=2021, July 11th, Sunday] > 11. 두 장치를 직접 연결하여 조작하는 데에는 성공하였으나, 블루투스 모듈을 이용하였을때에는 레이턴시가 크게 나타남. [time=2021, July 11th, Sunday] > 12. 블루투스 버전 4.0을 지원하는 다른 모듈을 이용해서 낮은 레이턴시로 작동시키는 데에 성공함. [time=2021, July 12th, Monday 2:02 AM] > 13. 프로토타입을 장난감 총 내부에 집어넣기 위한 작업에 돌입함. [time=2021, July 12th, Monday] > 14. 프로토타입을 총 내부에 집어넣은 제품을 완성하였으나, 기울기를 반영한 동작이 제대로 동작하지 않음. 이 부분을 보완하려면 돌아가야 할 것들이 많아, 프로젝트를 여기서 마무리지으려고 함. [time=2021, July 18th, Sunday] > 15. 인줄 알았으나, 센서 모듈을 짭 모듈로 변경하여 생긴 차이에 의한 오류였던 것으로 판명됨. 즉, 기울기를 정상적으로 반영하는 장난감 총을 완성하는 데에 성공한 것이었고, 프로젝트는 성공적이었음. [time=2021, July 18th, Sunday 1:49 AM] > *프로젝트 완결* (휴식 기간 포함 약 15일 소요됨)     ## 요구 사항 - [x] 기울기 반영 > 아두이노를 사용한 기존의 에어마우스형 컨트롤러는 기울인 뒤 이동시 움직임이 부정확해지는 부분이 있음. 이를 LG의 매직 리모컨과 유사한 형태로 어떤 그립상태에서도 사용자가 원하는 움직임이 가능하도록 제작한다. - [x] 저지연 무선 > 블루투스 or wifi등을 이용하여 최소의 레이턴시로 움직임을 반영하도록 한다. - [x] 플러그 앤 플레이 > 별도 프로그램 및 드라이버 설치 없이 연결하는 순간 바로 작동하도록 - [x] 총 상호작용 구현 > 진동 모터를 이용한 격발 체감 효과, 일반 모터 혹은 리니어 모터를 이용한 상부 블로우백 효과 등 가능한 한 실총과 유사한 경험을 제공하도록     # 구상 및 자료 조사   ## 구상도 ### 초기 ```mermaid graph TD subgraph "장치 내부" %% nodes ARD[(아두이노 나노)] BTN1[[버튼 1: 좌클릭]] BTN2[[버튼 2: 우클릭]] BTN3[[버튼 3: 재장전]] BTN4[[버튼 4: Reset]] ANALOG((아날로그 스틱)) BNO[다중 기능 센서] BLT[블루투스 모듈] %% BTN1 --- ARD BTN2 --- ARD BTN3 --- ARD BTN4 --- ARD ARD --- ANALOG ARD --- BNO ARD --- BLT end subgraph PC[컴퓨터] BLT -.-|블루투스 시리얼 통신| PROGRAM[대충 드라이버 프로그램] end %% classDef global font-size:15px %% class ARD,BTN1,BTN2,BTN3,BTN4,BNO,BLT, global ```   ### 개선안 1. 수신기 추가(채택) ```mermaid graph TD subgraph gun[장치] %% nodes ARD1[(아두이노 나노)] BTN1[[버튼 1: 좌클릭]] BTN2[[버튼 2: 우클릭]] BTN3[[버튼 3: 재장전]] BTN4[[버튼 4: Reset]] ANALOG((아날로그 스틱)) BNO[다중 기능 센서] BLT1[블루투스 모듈] %% links BTN1 --- ARD1 BTN2 --- ARD1 BTN3 --- ARD1 BTN4 --- ARD1 ARD1 --- ANALOG ARD1 --- BNO ARD1 --- BLT1 end subgraph receiver[수신기] %% nodes BLT2[블루투스 모듈] ARD2[(아두이노 레오나르도)] %% links BLT1 -.-|블루투스 마스터/슬레이브 통신| BLT2 BLT2 --- ARD2 end PC[컴퓨터] ----|USB| ARD2 %% classDef global fill:#fffffff0,stroke:#a0a0a0,stroke-width:1.5px %% class ARD,BTN1,BTN2,BTN3,BTN4,BNO,BLT, global ``` > 블루투스로 PC와 시리얼 통신해 PC에서 파이썬 등으로 컨트롤할 수 있으나 게임에 따라 사용이 불가능할 수 있어(핵으로 인식) 키보드 마우스로 작동하는 아두이노를 추가하는 방식으로 구상도를 그려봤습니다. > [name=sko153] > [출처](https://tgd.kr/s/jungtaejune/55583245#comment-55584694)   > 경험상 블루투스 모듈 연결이 문제를 일으키는 경우가 많으니 좀더 간단하고 싼? RF 모듈을 쓰는 것도 좋을 것 같습니다. [name=Gang V] > [구매처](https://www.aliexpress.com/item/4000018571977.html)   ### 개선안 2. ESP32 보드 사용 ```mermaid graph TD subgraph "장치 내부" %% nodes ARD[(ESP32)] BTN1[[버튼 1: 좌클릭]] BTN2[[버튼 2: 우클릭]] BTN3[[버튼 3: 재장전]] BTN4[[버튼 4: Reset]] ANALOG((아날로그 스틱)) BNO[다중 기능 센서] %% BTN1 --- ARD BTN2 --- ARD BTN3 --- ARD BTN4 --- ARD ARD --- ANALOG ARD --- BNO end PC[컴퓨터] ARD -..-|"블루투스(입력 장치로 인식)"| PC ``` > ESP32(ESP32 D1)라는 보드를 사용하면 내장 블루투스를 사용해 블루투스 키보드, 마우스 장치로 인식이 가능합니다. (일반적인 아두이노 보드가 아니어서 어려울 수 있습니다.) > [name=sko153] > [의견 출처](https://tgd.kr/s/jungtaejune/55583245#comment-55584694), [관련 자료](https://cdn-learn.adafruit.com/assets/assets/000/092/545/medium800/sensors_BNO055_STEMMA_fab_print.png?1593120289)   ## 자료 <details><summary>Arduino Nano</summary> <blockquote> <p><img src="https://www.etechnophiles.com/wp-content/uploads/2021/05/Arduino-Every-Pinout-in-detail.png" alt="" title="Arduino Nano pinout"></p> <ul> <li>Arduino Nano pinout</li> </ul> </blockquote> </details> <details><summary>Arduino Micro</summary> <blockquote> <p><img src="https://i.imgur.com/gHb5fHS.png" alt="" title="Arduino Micro pinout"></p> <ul> <li>Arduino Micro pinout</li> </ul> </blockquote> </details> <details><summary>Arduino Pro Micro</summary> <blockquote> <p><img src="https://cdn.sparkfun.com/assets/9/c/3/c/4/523a1765757b7f5c6e8b4567.png" alt="" title="Arduino Pro Micro"></p> <ul> <li>Arduino Pro Micro pinout</li> </ul> </blockquote> </details> <details><summary>BNO055</summary> <blockquote> <p><img src="https://cdn-learn.adafruit.com/assets/assets/000/092/545/medium800/sensors_BNO055_STEMMA_fab_print.png?1593120289" alt="bno055_pinout"></p> <ul> <li><p><a href="https://learn.adafruit.com/adafruit-bno055-absolute-orientation-sensor/pinouts">BNO055 Pinout</a> </p> </li> <li><p><a href="https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/BST_BNO055_DS000_12.pdf">BNO055 9DOF 센서 데이터시트</a></p> </li> <li><a href="https://learn.adafruit.com/adafruit-bno055-absolute-orientation-sensor/device-calibration">캘리브레이션</a> <a href="https://www.mathworks.com/help/supportpkg/arduinoio/ug/calibrate-sensors.html">추가</a><ul> <li><a href="https://learn.adafruit.com/adafruit-bno055-absolute-orientation-sensor/arduino-code">예제</a>, <a href="https://github.com/adafruit/Adafruit_BNO055/blob/master/examples/rawdata/rawdata.ino">예시 코드 1</a></li> </ul> </li> </ul> </blockquote> </details> <details><summary>HC-05 블루투스 모듈</summary> <blockquote> <ul> <li><a href="https://components101.com/wireless/hc-05-bluetooth-module">정보</a></li> </ul> </blockquote> </details>1593120289   ### 코드공유소 *성황리에 폐쇄*     # 회로 설계   ## 부분 동작 시연용 회로 ![circuit_prototype_1](https://i.imgur.com/gnfQoyh.png) 아두이노 프로 마이크로에 버튼, BNO055, 아날로그 스틱을 연결한 모습. > [회로 참고용 영상](https://clips.twitch.tv/TangibleJoyousMilkBleedPurple-KDsa6fwgXdHk1IJM)   ## 최종 회로 ![circuit_fritzing](https://i.imgur.com/gONjCeQ.jpeg)     # 프로그램 설계 및 개발   ## 수신기 부분 동작 시연 코드 ```c= #include <Keyboard.h> #include <Mouse.h> const byte Pin_Mouse_Left = 7; const byte Pin_Mouse_Right = 8; const byte Pin_Reload = 9; const byte Pin_Recenter = 10; const byte Pin_Joybutton = 4; boolean state = true; void setup() { Serial.begin(9600); Keyboard.begin(); Mouse.begin(); pinMode(Pin_Mouse_Left, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Mouse_Right, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Reload, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Recenter, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Joybutton, INPUT_PULLUP); } void loop() { int sensorValueY = analogRead(A1); int sensorValueX = analogRead(A0); if (digitalRead(Pin_Mouse_Left) == LOW){ Mouse.press(MOUSE_LEFT); Serial.println("press mouse left"); } else { Mouse.release(MOUSE_LEFT); } if (digitalRead(Pin_Mouse_Right) == LOW){ Mouse.press(MOUSE_RIGHT); Serial.println("press mouse right"); } else { Mouse.release(MOUSE_RIGHT); } if (digitalRead(Pin_Reload) == LOW){ Keyboard.press('r'); Serial.println("press Reload"); } else { Keyboard.release('r'); } if (digitalRead(Pin_Recenter) == LOW){ Keyboard.press(KEY_BACKSPACE); Serial.println("press Recenter"); } else { Keyboard.release(KEY_BACKSPACE); } if (digitalRead(Pin_Joybutton) == LOW){ Keyboard.press('p'); Serial.println("press Joybutton"); } else { Keyboard.release('p'); } // Y+ if (sensorValueY < 300) { Keyboard.press('w'); } else { Keyboard.release('w'); } //Y- if (sensorValueY > 700) { Keyboard.press('s'); } else { Keyboard.release('s'); } //X if (sensorValueX < 300) { Keyboard.press('a'); } else { Keyboard.release('a'); } //X- if (sensorValueX > 700) { Keyboard.press('d'); } else { Keyboard.release('d'); } delay (20); } ``` 수신기가 키보드 및 마우스로서 동작하는 모습을 체크하고 디버깅 하기 위한 코드. 버튼 및 아날로그 스틱을 수신기에 연결하여 독립적으로 테스트함.   ## 센서 동작 시연 코드 ```c= #include <Wire.h> #include <Adafruit_Sensor.h> #include <Adafruit_BNO055.h> #include <utility/imumaths.h> // 마우스 제어용 헤더 #include <Mouse.h> #include <Keyboard.h> /* This driver reads raw data from the BNO055 Connections =========== Connect SCL to analog 5 Connect SDA to analog 4 Connect VDD to 3.3V DC Connect GROUND to common ground History ======= 2015/MAR/03 - First release (KTOWN) */ /* Set the delay between fresh samples */ #define BNO055_SAMPLERATE_DELAY_MS (10) // ===================== 코드에서 사용할 전역 변수 값들 ===== // 가속도의 무시를 위한 데드존 const float DEADZONE = 0.01f; // ======================================================== // Check I2C device address and correct line below (by default address is 0x29 or 0x28) // id, address Adafruit_BNO055 bno = Adafruit_BNO055(-1, 0x29); void setup(void) { Serial.begin(115200); Serial.println("Orientation Sensor Raw Data Test"); Serial.println(""); /* Initialise the sensor */ if(!bno.begin()) { /* There was a problem detecting the BNO055 ... check your connections */ Serial.print("Ooops, no BNO055 detected ... Check your wiring or I2C ADDR!"); while(1); } delay(1000); /* Display the current temperature */ int8_t temp = bno.getTemp(); Serial.print("Current Temperature: "); Serial.print(temp); Serial.println(" C"); Serial.println(""); bno.setExtCrystalUse(true); Serial.println("Calibration status values: 0=uncalibrated, 3=fully calibrated"); // 마우스 초기화 Mouse.begin(); } void loop(void) { // Possible vector values can be: // - VECTOR_ACCELEROMETER - m/s^2 // - VECTOR_MAGNETOMETER - uT // - VECTOR_GYROSCOPE - rad/s // - VECTOR_EULER - degrees // - VECTOR_LINEARACCEL - m/s^2 // - VECTOR_GRAVITY - m/s^2 imu::Vector<3> euler = bno.getVector(Adafruit_BNO055::VECTOR_EULER); /* Display calibration status for each sensor. */ uint8_t system, gyro, accel, mag = 0; bno.getCalibration(&system, &gyro, &accel, &mag); // 각속도 얻어오는 부분 imu::Vector<3> Gyro = bno.getVector(Adafruit_BNO055::VECTOR_GYROSCOPE); float gyroX = -Gyro.x(); float gyroY = Gyro.y(); float c = cosf(euler.z() / 180.0f * 3.141592f); float s = sinf(euler.z() / 180.0f * 3.141592f); float newGyroX = gyroX * c + gyroY * s; float newGyroY = gyroX * s * -1 + gyroY * c; // 각속도 테스트용 출력 부분 Serial.print("newGyroX:"); Serial.print(newGyroX); Serial.print(" newGyroY:"); Serial.print(newGyroY); Mouse.move(newGyroX, newGyroY, 0); delay(BNO055_SAMPLERATE_DELAY_MS); } ``` 자이로 측정값과 오일러 각도를 이용하여, 장치의 기울기에 대응하여 마우스 커서가 적절한 방향으로 이동하게 만듦. 완벽하지는 않지만 상당히 높은 수준의 정확도를 보임. > [name=햙쨕] [두 시연 코드를 합쳐놓은 코드](https://tgd.kr/s/jungtaejune/55655687)   ## 최종 코드 수신기와 송신기 기능을 각각 구현한 최종 코드다. 송신기에는 센서와 각종 입력 핀들이 구성되어 있고, 수신기에는 간단하게 블루투스 모듈만 구성되어 있다.   ### transmitter.ino ```c= //************************************************************************************* // G-gun 송신기용 코드 (총) //************************************************************************************* #include <Wire.h> //IMU 센서 제어용 헤더 #include <Adafruit_Sensor.h> #include <Adafruit_BNO055.h> #include <utility/imumaths.h> #include <math.h> // boolean 타입 사용을 위한 헤더 #include <stdbool.h> //폴링 딜레이 설정. #define BNO055_SAMPLERATE_DELAY_MS (1) #define STARTUP_DELAY_MS (1000) #define RAD_TO_DEG 57.295779513082320876798154814105 #define DEG_TO_RAD 0.01745329251994329576923690768489 //필요 #define FRAME_START 0xAA #define FRAME_END 0xDD #define FRAME_MAX_SIZE 13 //필요 typedef struct _data { byte pin; uint8_t joystick_x; uint8_t joystick_y; float mouse_x; float mouse_y; } DATA; // ===================== 코드에서 사용할 전역 변수 값들 ===== // 가속도의 무시를 위한 데드존 const float DEADZONE = 0.01f; bool bHold = false; // recenter 용도 const byte Pin_Joybutton = 4; // 전송될 핀들 const byte Pin_Mouse_Left = 7; const byte Pin_Mouse_Right = 8; const byte Pin_Reload = 9; const byte Pin_Jump = 10; const byte Pin_Use = A3; const byte Pin_Skill = A2; const byte Pin_Weapon = 5; const byte Pin_JoyUp = A0; const byte Pin_JoyDown = A1; const byte Pin_JoyLeft = 15; const byte Pin_JoyRight = 14; double filteredX, filteredY; // set alpha 0.0f to turn off ema filter const float alpha = 0.8f; // 인코딩 및 전송 관련 DATA data; byte buffer[FRAME_MAX_SIZE]; void write_bytes(byte *buffer, DATA *data) { buffer[0] = FRAME_START; buffer[1] = (byte)(data->pin); buffer[2] = (byte)(data->joystick_x); buffer[3] = (byte)(data->joystick_y); // mouse_x memcpy(buffer + 4, &data->mouse_x, 4); // *((float *)(buffer + 4)) = data->mouse_x; // mouse_y memcpy(buffer + 8, &data->mouse_y, 4); // *((float *)(buffer + 8)) = data->mouse_y; buffer[12] = FRAME_END; } // 핀 데이터를 읽어서 각 bit에 저장함 byte get_pin_data() { byte pin_data = 0; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Mouse_Left) == LOW) << 0; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Mouse_Right) == LOW) << 1; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Reload) == LOW) << 2; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Jump) == LOW) << 3; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Use) == LOW) << 4; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Skill) == LOW) << 5; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Weapon) == LOW) << 6; return pin_data; } // 조이스틱 핀 데이터를 읽어서 상태를 -1, 0, 1로 저장함. uint8_t get_joystick_data_x() { bool xPlus = digitalRead(Pin_JoyRight) == LOW; bool xMinus = digitalRead(Pin_JoyLeft) == LOW; uint8_t status; // will be translated to -1, 1, 0 if (xMinus) { status = 0; } else if (xPlus) { status = 2; } else { status = 1; } return status; } // 조이스틱 핀 데이터를 읽어서 상태를 -1, 0, 1로 저장함. uint8_t get_joystick_data_y() { bool yPlus = digitalRead(Pin_JoyDown) == LOW; bool yMinus = digitalRead(Pin_JoyUp) == LOW; uint8_t status; // will be translated to -1, 1, 0 if (yMinus) { status = 0; } else if (yPlus) { status = 2; } else { status = 1; } return status; } // ======================================================== // IMU 센서 I2C 주소 설정 (-1, 0x29) Adafruit_BNO055 bno = Adafruit_BNO055(-1, 0x29); /**************************************************************************/ /* Arduino setup function (automatically called at startup) */ /**************************************************************************/ void setup(void) { Serial.begin(9600); Serial1.begin(9600); //HC 05 블루투스 시리얼 Serial.println("Orientation Sensor Raw Data Test\n"); /* 센서 연결 */ if (!bno.begin()) { /* 센서가 연결되지 않을 경우 오류 메시지 출력 */ Serial.print("Ooops, no BNO055 detected ... Check your wiring or I2C ADDR!"); while (1) ; } bno.setExtCrystalUse(true); // 핀 설정 pinMode(A0, INPUT); //아날로그 핀을 디지털 핀으로 교체 pinMode(A1, INPUT); //아날로그 핀을 디지털 핀으로 교체 pinMode(A2, INPUT); //아날로그 핀을 디지털 핀으로 교체 pinMode(A3, INPUT); //아날로그 핀을 디지털 핀으로 교체 pinMode(Pin_Mouse_Left, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Mouse_Right, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Reload, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Jump, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Joybutton, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_JoyUp, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_JoyDown, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_JoyLeft, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_JoyRight, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Use, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Skill, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Weapon, INPUT_PULLUP); delay(STARTUP_DELAY_MS); } void loop(void) { bHold = digitalRead(Pin_Joybutton) == LOW; // 조이스틱 중앙버튼 if (!bHold) // 리센터 버튼을 누를경우 마우스 움직임 처리를 무시함. { imu::Vector<3> eulerVector = bno.getVector(Adafruit_BNO055::VECTOR_EULER); imu::Vector<3> gyroVector = bno.getVector(Adafruit_BNO055::VECTOR_GYROSCOPE); /* Display calibration status for each sensor. */ uint8_t system, gyro, accel, mag = 0; bno.getCalibration(&system, &gyro, &accel, &mag); // z축 회전값으로 코사인 사인 함수값 계산 double c = cos(eulerVector.z() * DEG_TO_RAD); double s = sin(eulerVector.z() * DEG_TO_RAD); // DEADZONE 이상의 수치를 보여주는 각속도 값 읽어오기 double gyroX = fabs(gyroVector.x()) < DEADZONE ? 0 : -gyroVector.x(); double gyroY = fabs(gyroVector.y()) < DEADZONE ? 0 : gyroVector.y(); // 해당 각속도를 회전변환을 통해 중력과 평행하는 각속도로 변환 double moveX = gyroX * c + gyroY * s; double moveY = gyroX * -s + gyroY * c; //전역으로 안되어있길래 수정함 // 이동 평균 필터링으로 각속도를 수정 filteredX = filteredX * alpha + moveX * (1 - alpha); filteredY = filteredY * alpha + moveY * (1 - alpha); data.mouse_x = filteredX; data.mouse_y = filteredY; } else { // recenter 상태인 경우 0.0f을 전송 data.mouse_x = 0.0f; data.mouse_y = 0.0f; } data.pin = get_pin_data(); data.joystick_x = get_joystick_data_x(); data.joystick_y = get_joystick_data_y(); // data를 인코드해서 buffer에 저장함 write_bytes(buffer, &data); // buffer를 블루투스 시리얼로 전송함 Serial1.write(buffer, FRAME_MAX_SIZE); Serial1.flush(); // 디버그 용 시리얼 출력 // Serial.print(",mouse_x:"); // Serial.print(data.mouse_x); // Serial.print(",mouse_y:"); // Serial.println(data.mouse_y); // Serial.print("pin:"); // Serial.print(data.pin, BIN); // Serial.print(",joy_x:"); // Serial.print(data.joystick_x); // Serial.print(",joy_y:"); // Serial.println(data.joystick_y); delay(BNO055_SAMPLERATE_DELAY_MS); } ```   ### transmitter_final.ino ```c= //************************************************************************************* // G-gun 송신기용 코드 (총) //************************************************************************************* #include <Wire.h> //IMU 센서 제어용 헤더 #include <Adafruit_Sensor.h> #include <Adafruit_BNO055.h> #include <utility/imumaths.h> #include <math.h> // boolean 타입 사용을 위한 헤더 #include <stdbool.h> //폴링 딜레이 설정. #define BNO055_SAMPLERATE_DELAY_MS (1) #define STARTUP_DELAY_MS (1000) #define RAD_TO_DEG 57.295779513082320876798154814105 #define DEG_TO_RAD 0.01745329251994329576923690768489 //필요 #define FRAME_START 0xAA #define FRAME_END 0xDD #define FRAME_MAX_SIZE 13 //필요 typedef struct _data { byte pin; uint8_t joystick_x; uint8_t joystick_y; float mouse_x; float mouse_y; } DATA; // ===================== 코드에서 사용할 전역 변수 값들 ===== // 가속도의 무시를 위한 데드존 const float DEADZONE = 0.01f; bool bHold = false; // recenter 용도 const byte Pin_Joybutton = 6; // 전송될 핀들 (7월 18일 핀배열 전부 새로함) const byte Pin_Mouse_Left = 16; const byte Pin_Mouse_Right = 14; const byte Pin_Reload = 15; const byte Pin_Jump = A0; const byte Pin_Use = 4; const byte Pin_Skill = A2; const byte Pin_Weapon = 5; const byte Pin_JoyUp = 8; const byte Pin_JoyDown = 7; const byte Pin_JoyLeft = 9; const byte Pin_JoyRight = 10; double filteredX, filteredY; const float alpha = 0.0f; // 인코딩 및 전송 관련 DATA data; byte buffer[FRAME_MAX_SIZE]; void write_bytes(byte *buffer, DATA *data) { buffer[0] = FRAME_START; buffer[1] = (byte)(data->pin); buffer[2] = (byte)(data->joystick_x); buffer[3] = (byte)(data->joystick_y); // mouse_x memcpy(buffer + 4, &data->mouse_x, 4); // *((float *)(buffer + 4)) = data->mouse_x; // mouse_y memcpy(buffer + 8, &data->mouse_y, 4); // *((float *)(buffer + 8)) = data->mouse_y; buffer[12] = FRAME_END; } // 핀 데이터를 읽어서 각 bit에 저장함 byte get_pin_data() { byte pin_data = 0; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Mouse_Left) == LOW) << 0; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Mouse_Right) == LOW) << 1; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Reload) == LOW) << 2; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Jump) == LOW) << 3; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Use) == LOW) << 4; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Skill) == LOW) << 5; pin_data |= (byte)(digitalRead(Pin_Weapon) == LOW) << 6; return pin_data; } // 조이스틱 핀 데이터를 읽어서 상태를 -1, 0, 1로 저장함. uint8_t get_joystick_data_x() { bool xPlus = digitalRead(Pin_JoyRight) == LOW; bool xMinus = digitalRead(Pin_JoyLeft) == LOW; uint8_t status; // will be translated to -1, 1, 0 if (xMinus) { status = 0; } else if (xPlus) { status = 2; } else { status = 1; } return status; } // 조이스틱 핀 데이터를 읽어서 상태를 -1, 0, 1로 저장함. uint8_t get_joystick_data_y() { bool yPlus = digitalRead(Pin_JoyDown) == LOW; bool yMinus = digitalRead(Pin_JoyUp) == LOW; uint8_t status; // will be translated to -1, 1, 0 if (yMinus) { status = 0; } else if (yPlus) { status = 2; } else { status = 1; } return status; } // ======================================================== // IMU 센서 I2C 주소 설정 (-1, 0x29) Adafruit_BNO055 bno = Adafruit_BNO055(-1, 0x28); //짭센서 0x29 정품센서 0x28 /**************************************************************************/ /* Arduino setup function (automatically called at startup) */ /**************************************************************************/ void setup(void) { Serial.begin(9600); Serial1.begin(9600); //HC 05 블루투스 시리얼 Serial.println("Orientation Sensor Raw Data Test\n"); /* 센서 연결 */ if (!bno.begin()) { /* 센서가 연결되지 않을 경우 오류 메시지 출력 */ Serial.print("Ooops, no BNO055 detected ... Check your wiring or I2C ADDR!"); while (1) ; } bno.setExtCrystalUse(true); // 핀 설정 pinMode(A0, INPUT); //아날로그 핀을 디지털 핀으로 교체 pinMode(A1, INPUT); //아날로그 핀을 디지털 핀으로 교체 pinMode(A2, INPUT); //아날로그 핀을 디지털 핀으로 교체 pinMode(A3, INPUT); //아날로그 핀을 디지털 핀으로 교체 pinMode(Pin_Mouse_Left, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Mouse_Right, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Reload, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Jump, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Joybutton, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_JoyUp, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_JoyDown, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_JoyLeft, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_JoyRight, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Use, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Skill, INPUT_PULLUP); pinMode(Pin_Weapon, INPUT_PULLUP); delay(STARTUP_DELAY_MS); } void loop(void) { bHold = digitalRead(Pin_Joybutton) == LOW; // 조이스틱 중앙버튼 if (!bHold) // 리센터 버튼을 누를경우 마우스 움직임 처리를 무시함. { imu::Vector<3> eulerVector = bno.getVector(Adafruit_BNO055::VECTOR_EULER); imu::Vector<3> gyroVector = bno.getVector(Adafruit_BNO055::VECTOR_GYROSCOPE); /* Display calibration status for each sensor. */ uint8_t system, gyro, accel, mag = 0; bno.getCalibration(&system, &gyro, &accel, &mag); // z축 회전값으로 코사인 사인 함수값 계산 double c = cosf(eulerVector.z() * DEG_TO_RAD); double s = sinf(eulerVector.z() * DEG_TO_RAD); // DEADZONE 이상의 수치를 보여주는 각속도 값 읽어오기 double gyroX = fabs(gyroVector.z()) < DEADZONE ? 0 : -gyroVector.z(); //정품센서와 짭센서가 X와 Z 오리엔테이션이 달라서 변경함. double gyroY = fabs(gyroVector.y()) < DEADZONE ? 0 : gyroVector.y(); // 해당 각속도를 회전변환을 통해 중력과 평행하는 각속도로 변환 double moveX = gyroX * c + gyroY * s; double moveY = gyroX * -s + gyroY * c; //전역으로 안되어있길래 수정함 // 이동 평균 필터링으로 각속도를 수정 // filteredX = filteredX * alpha + moveX * (1 - alpha); // filteredY = filteredY * alpha + moveY * (1 - alpha); data.mouse_x = moveX; data.mouse_y = moveY; } else { // recenter 상태인 경우 0.0f을 전송 data.mouse_x = 0.0f; data.mouse_y = 0.0f; } data.pin = get_pin_data(); data.joystick_x = get_joystick_data_x(); data.joystick_y = get_joystick_data_y(); // data를 인코드해서 buffer에 저장함 write_bytes(buffer, &data); // buffer를 블루투스 시리얼로 전송함 Serial1.write(buffer, FRAME_MAX_SIZE); Serial1.flush(); // 디버그 용 시리얼 출력 // Serial.print(",mouse_x:"); // Serial.print(data.mouse_x); // Serial.print(",mouse_y:"); // Serial.println(data.mouse_y); // Serial.print("pin:"); // Serial.print(data.pin, BIN); // Serial.print(",joy_x:"); // Serial.print(data.joystick_x); // Serial.print(",joy_y:"); // Serial.println(data.joystick_y); delay(BNO055_SAMPLERATE_DELAY_MS); } ``` 입력 핀 배열 및 BNO055 센서 축 방향에 관해서 변경이 있었음. 정품 BNO055 센서를 이용했다면 마우스 변위 계산 부분에 이쪽 코드를 이용해야 할 것.   ### receiver.ino ```c= //************************************************************************************* // G-gun 수신기용 코드 (동글) //************************************************************************************* #include <Wire.h> #include <Mouse.h> #include <stdbool.h> #include <Keyboard.h> #define FRAME_START 0xAA #define FRAME_END 0xDD #define FRAME_MAX_SIZE 13 bool mouse_left, mouse_right, reload, joybutton, jump, use, skill, weapon; short joystick_x, joystick_y; float mouse_x, mouse_y; const float MouseXScale = 0.3f; //마우스 감도 설정 const float MouseYScale = 0.2f; //마우스 감도 설정 byte buffer[FRAME_MAX_SIZE]; void setup() { Serial.begin(9600); Serial1.begin(9600); //HC 05 블루투스 시리얼 시작. Serial1.setTimeout(20); while (!Serial1) { } } void loop() { memset(buffer, 0, sizeof(buffer)); //FRAME을 한번에 읽는 버전 // 이후의 Serial을 Bluetooth를 이용하는 Serial로 바꿔주세요 if (Serial1.available() >= FRAME_MAX_SIZE) { Serial1.readBytes(buffer, 1); // Serial.print(buffer[0], HEX); // 프레임이 미리 지정된 FRAME_START로 시작하지 않으면 건너뜀 if (buffer[0] != FRAME_START) { // Serial.println(""); return; } Serial1.readBytes(buffer, FRAME_MAX_SIZE - 1); // for(int i=0; i< FRAME_MAX_SIZE - 1; i++) { // Serial.print(":"); // Serial.print(buffer[i], HEX); // } // Serial.println(""); // boolean values mouse_left = buffer[0] & 0x01; mouse_right = buffer[0] >> 1 & 0x01; reload = buffer[0] >> 2 & 0x01; jump = buffer[0] >> 3 & 0x01; use = buffer[0] >> 4 & 0x01; skill = buffer[0] >> 5 & 0x01; weapon = buffer[0] >> 6 & 0x01; // joystick values // -1 means negative, 0 means neutral, and 1 means positive joystick_x = (short)buffer[1] - 1; joystick_y = (short)buffer[2] - 1; // joystick_x = (signed short)(uint8_t)buffer[1] - 1; // joystick_y = (signed short)(uint8_t)buffer[2] - 1; // read mouse_x as float memcpy(&mouse_x, buffer + 3, 4); // read mouse_y as float memcpy(&mouse_y, buffer + 7, 4); // 역시 프레임이 FRAME_END로 끝나지 않으면 건너뜀 if (buffer[11] != FRAME_END) return; } else { return; } // 처리 if (mouse_left) //마우스 왼클릭 { Mouse.press(MOUSE_LEFT); // Serial.println("press mouse left"); } else { Mouse.release(MOUSE_LEFT); } if (mouse_right) //마우스 오른클릭 { Mouse.press(MOUSE_RIGHT); // Serial.println("press mouse right"); } else { Mouse.release(MOUSE_RIGHT); } if (reload) //리로드 버튼 R { Keyboard.press('r'); // Serial.println("press Reload"); } else { Keyboard.release('r'); } if (jump) { Keyboard.press(0x20); // Serial.println("press Jump"); } else { Keyboard.release(0x20); } if (use) { Keyboard.press('f'); // Serial.println("press use"); } else { Keyboard.release('f'); } if (skill) { Keyboard.press(KEY_CAPS_LOCK); // Serial.println("press skill"); } else { Keyboard.release(KEY_CAPS_LOCK); } if (weapon) { Keyboard.press(KEY_TAB); // Serial.println("press weapon"); } else { Keyboard.release(KEY_TAB); } // ============= 5방향 스틱 (중앙 버튼은 송신기에서 리센터 버튼으로 사용) ============ // X+ : right // X- : left // Y+ : down // Y- : up // Y- if (joystick_y == -1) { Keyboard.press('w'); } else { Keyboard.release('w'); } //Y+ if (joystick_y == 1) { Keyboard.press('s'); } else { Keyboard.release('s'); } //X- if (joystick_x == -1) { Keyboard.press('a'); } else { Keyboard.release('a'); } //X+ if (joystick_x == 1) { Keyboard.press('d'); } else { Keyboard.release('d'); } //마우스 움직임 Mouse.move(mouse_x * MouseXScale, mouse_y * MouseYScale, 0); } ```     # 프로토타입 제작 및 테스트   ## 제작 과정 *>>> 똘튜브 영상 희망 <<<*   ## 결과물 <iframe src="https://clips.twitch.tv/embed?clip=BumblingSuspiciousPuddingBabyRage-hkKhCtyJF6QSTtk7&parent=hackmd.io" frameborder="0" allowfullscreen="true" scrolling="no" height="378" width="620"></iframe>     # 완성품 설계 및 제작   ## 제작 과정 *>>> 똘튜브 영상 희망 <<<*   ## 결과물 ![g-gun_final](https://i.imgur.com/omPbekC.jpg) > G-건을 이용해서 Grand Theft Auto를 조작하고 있는 모습   <!-- <iframe src="https://clips.twitch.tv/embed?clip=NaiveArtisticManateeHassaanChop--uPVUImf80v8Ohxj&parent=hackmd.io" frameborder="0" allowfullscreen="true" scrolling="no" height="378" width="620"></iframe> --타사 제품에 대한 비방처럼 보일수 있어 주석 처리함(똘삼)>     # 최종 결과물 *>>> 똘튜브 영상 희망 <<<*   > [color=#ff1f1a] 영상 첨부하는 법: > 아래와 같이 적은 후 `-EGT7Mehn98` 부분을 원하는 영상의 ID로 교체 > [![IMAGE ALT TEXT HERE](https://img.youtube.com/vi/-EGT7Mehn98/0.jpg)](https://www.youtube.com/watch?v=-EGT7Mehn98) [^1]: 출처: https://duino4projects.com/arduino-circuit-design-program/

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