我是个电工，一直想搞清楚USB协议到底是怎么样的一种协议却又找不到合适的机会、一直想搞一套游戏方向盘来结束用键盘玩漂移的日子又不想太破费、一直想DIY一个属于自己的方向盘但又不知从何下手。
近日又迷上了模拟飞行，发现原来还有飞行脚跎这种东西，而且方向盘的踏板还可以当脚跎使用！
2010 09 11 从淘宝的一位卖家那里找到了Saitek R220的散件http://trade.taobao.com/trade/detail/trade_snap.htm?trade_id=47223560298560。卖家说“电脑不识别，喜欢DIY的或者收藏爱好者的超值选择!外观良好！先捡最新的发！”
这是多好的机会，我造不出商家那么好的塑料模制件，但是如果只是电脑不识别，不就是修一下吗，大不了制造一个全新的USB控制器。我还是信心满满的，于是我拍下了这堆废料和X52。
2010 09 12 如果这个盘子只是断线了或者是外围元件损坏了，我都可以轻松修复，就怕主控芯片坏了，那就要花不少功夫了。因此只能作最坏的打算。在网上找到了Mindaugas Milasauskas的基于AVR的单片机的USB飞行摇杆控制器电路及源代码：
;* AUTHOR:Mindaugas Milasauskas
;*Lithuania
;*[url=mailto:*mindaug@mindaugas.com]mindaug@mindaugas.com[/url]
;*http://www.mindaugas.com
;* Based on code of:
;*Ing. Igor Cesko
;* Slovakia
;* cesko@internet.sk
;* http://www.cesko.host.sk
2010 09 13
我对51单片机可以说烂熟，但是对AVR此前从未接触过。为了读懂、理解源代码流程框架，开始查找AVR的教程。有两个教程感觉比较不错，《AVR高速嵌入式单片机原理与应用》、《AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践》。然后，打印了一份AVR单片机指令系统速查表，开始对代码进行逐条解读。
从众多定义到上电初始化程序，再看到main结构以后，就再也看不下去了。每条指令的意思能看懂，但是整段代码的功能、意图根本无法理解。于是，开始查找USB中文协议1.1版，进行学习。
2010 09 16
在Altium Designer 7.0 中把Mindaugas Milasauskas的电路原理图重新画出来，对着源代码进行理解。
2010 09 17 东西到了，看来是被用坏的，盘子上的按钮几乎全木了，按下没有任何反映（手感上的）。右档拔片已经掉下来了，脚踏延长板也没有，油门踏板内部 挂弹簧的槽有点裂。不过卖家人不错，很爽快的就给我补发了两套拔片和脚踏延长板。微动开关可以换新的，油门踏板内部用DG-3胶加固，这都是小事。
重要的是，真的是控制器坏了，而且是以COB封装在PCB上的，不知道用的什么。终于，借助造方向盘USB控制器来学习使用AVR单片机和USB协议的机会来了。
2010 09 22 USB协议真的是很复杂，协议内容很繁琐，看了几段，感觉还是理解不了。无奈之下，开始查找专门讲USB开发类的教程书籍。于是找到了《USB大全》，这是一本很棒的书，我想要知道的基本全在里面了。
2010 10 13 我用周立功的TKScope K8上的逻辑分析仪功能尝试对鼠标插入USB口过程的通讯信号进行捕捉，但是由于捕捉深度有限，仅看到了前面开始的几段。对于之后主机和设备是怎么互相通讯的，整个过程还是无法理解。
2010 10 14 我开始找遍网络，试用各种USB分析调试软件。不过基本也只能从协议层分析。对用AVR进行USB的NRZI码信号进行底层模拟，还是不得要领。
2010 10 23 我以Mindaugas Milasauskas的电路原理图为基础，结合Saitek R220的外围电路，设计了“基于AVR的USB光电轴方向盘控制器电路”。
2010 11 13 我继续如饥似渴的读完了这本《USB大全》的大部分内容，应该是明白了很多东西。但是对于单片机如何模拟USB接口协议的整个信号变化过程，还是没有直观的认识。不知道硬件层面的信号到底是以怎样的时序进行了。
迷茫中，我在网上发现了这个宝贝——《图解USB枚举过程》。这张图完整再现了整个通信是按照什么时序进行的，以及信息包通信的原理，数据包通讯的过程以及双的握手确认过程。
2010 11 19 将USB光电轴方向盘控制器PCB板送厂家加工。
2010 11 20 开始从USB开发者论坛上查阅HID类规范、HID usage等大量官方文档，为着手进USB光电轴方向盘控制器源代码的设计作准备。
2010 11 25 看懂了USB 相关协议后，开始对Mindaugas Milasauskas的代码流程进行解读，并在26日完成全部程序流程图的还原绘制。
2010 11 26 启动对Mindaugas Milasauskas的源代码进行改编。从此开始了长达一个月的艰难痛苦的设计和调试过程。
说艰难和痛苦是因为，第一我以前从来没有接触过AVR和USB的相关知识，只能边写代码边熟悉；第二是，我学Mindaugas Milasauskas买的也是ATmega8芯片，后来看过PDF文档才知道，它是最低端的芯片，只要稍比它高级一点的芯片都带JTAG接口（可以在系统调试的）。也就是说ATmega8芯片不能进行在系统调试，简直就是个黑盒子。
后悔也晚了，只能写几行代码就要烧一下，看看电脑及调试工具的反应。不停的做备份，出了问题，就从前一次的备份和本次修改的代码间进行软件流程推理，判断可能出现问题的位置，然后进行修改，再烧进去验证是否正确。如此反复进行，真的是非常的痛苦。但，痛并快乐着，因为每天都在进步。
2010 12 3 按最初设想的算法编制完成，但经过长期试验和理论分析，问题较多，并不是个好算法。光电轴的数据变化是根据信号相位差进行实时记数的，并不像AD采集那样只以主机查询时读一下就可以。因此，必须寻找一种新的算法。
2010 12 18 在散步时，灵感突然来了，想到了一种更好、轮询更高效的算法。
2010 12 19 试验成功了光电三轴控制器，在控制面板——游戏控制器里测试并校准，功能完全正常。但是用极品飞车测试，却只能认出方向盘（Steering）轴，对油门和刹车两轴根本不认。
2010 12 20 经测试，在极品飞车的油门轴和刹车轴，可以设置成方向盘轴。而方向盘轴是有0位的正负双向增加数值的轴。所以我判断，极品的油门和刹车应该分别用的是一个双向轴的正方向和负方向。经过更改算法，果然成功实现了对极品油门和刹车的控制。
至此，USB光电轴方向盘控制器源代码初步成形。然后，又将转向器轴改编成了2048个数值分辨力，为以后改造方向盘为900度做好准备。油门和刹车设为256个数值分辨能力，基本是够用了。
2010 12 21 下了一个LFS模拟赛车游戏，在设置过程中发现，原来油门和刹车不一定要用一个组合轴，也可以用分离的两个轴，而且更好控制。那个极品设置功能也太逊了点吧。因此，开发出了两轴和三轴都可以用的双模式，不过在插入USB口时要先按好固定的几个按键，以确认控制器启动到哪个模式下。
2010 12 22随后，发现这样很不方便，在换玩另一种游戏时就要重新插拔一下，麻烦还容易磨损。经过改编，设计成功了5轴（转向器轴，加速器轴（含油门和刹车），独立油门轴，独立刹车轴）源代码。并且，可以在不插拔USB的情况下，仅靠按下5、6个键就可以实时实现两种模式的转换（含复位）
2010 12 23 经过试运行，修正了一些Bug，并确定了终极源代码。我的 DIY 自制
USB 5轴光电方向盘控制器正式诞生了！
2010 12 25 经过两天试玩，没有发现什么问题。回顾这三个月来的开发经历，决定将这段寓学于乐的体验记录下来，与大家分享！
最后，感谢有3GO这么好的论坛，感谢铁鸟37带我进入了3GO的世界。
BTW：注意：我这个方向盘的脚踏，是可以当脚舵用的哦！不过我也有一个多月没有碰过X52了。
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发表于 2010-12-26 00:52:47
楼主
发表于 2010-12-26 10:36:47
发表于 2010-12-26 23:01:54
