Подключение джойстика от приставки Денди к к компьютеру через USB при помощи Arduino (Digispark)

    В данной статье я подробно опишу вариант переделки джойстика от игровой приставки Денди для подключения к USB порту компьютера, используя Arduino-совместимый модуль Digispark ATTINY85 стоимостью менее 1.5$.
    Сначала я покажу  как выглядит готовый (переделанный под USB) джойстик:

Заинтересовал? Тогда прошу продолжить чтение данной статьи про вариант его адаптации для ПК:



Нам понадобится:
1) Джойстик от 8-битной игровой приставки Денди. Валялся он у меня дома лет 10 и считался нерабочим, т.к. был поврежден шнур. Но на переделку это не повлияло.
2) Модуль ATTINY85 Digispark. Покупал у по этой ссылке на Aliexpress. На момент покупки стоил 1.42$
3) Провод с USB разъемом на конце. Я использовал доставшийся мне бесплатно провод от нерабочей мышки. Вы же можете использовать любой имеющийся у Вас в наличие: от мышки, клавиатуры, принтера, мобильного телефона и т.д.

   В моем джойстике была установлена плата типа SB8321. Если у Вас такая же - то схему подключения можете использовать мою. Если другая - расположение выводов придется искать самостоятельно.

  Для начала нужно соединить 5-ю проводами плату с модулем DigiSpark. Расположение выводов на плате SB8321 следующее (слева-направо со стороны дорожек):  +5В, GND (общий),  Latch, Clock, Data














  Если Вам придется искать расположение выводов самостоятельно, то имейте ввиду, что общий провод (GND, минус питания) разведен по плате и подключен к одному из контактов кнопок.
  После того, как будет найден найден общий контакт, с одной стороны от него будет подряд три информационных вывода. Считая от вывода GND (общего) они расположены в следующем порядке: Latch, Clock, Data. С другой стороны от общего вывода (относительно Latch, Clock, Data) расположен вывод подключения питания +5В.
 Такое расположение обычно на всех джойстиках клонов приставки от NINTENDO: Dendy, Subor, Simba's и др.
  Если у Вас джойстик от оригинальной приставки NES Nintendo - тогда распайку джойстика можно посмотреть в этой статье.
   Также можно определить расположение выводов "прозвонив" тестером провода от разъема до платы, используя следующую подсказку:

Далее при помощи 5-ти коротких проводков нужно соединить плату джойстика с модулем DigiSpark:

 























Для удлинения USB разъема используется провод от мышки:
























Далее необходимо собрать джойстик (прикрутить заднюю крышку)

Переходим к заливке программы в Digispark:
1) Скачиваем и устанавливаем на ПК драйвера для платы Digispark.
2) Скачиваем последнюю версию Arduino c официального сайта www.arduino.cc (на момент написания статьи это версия 1.6.7).

Подойдет любая сборка Arduino не ниже версии 1.6.5.
3) Устанавливаем и запускаем.

4) Выбираем Файл-Настройка

5) В поле "Дополнительные ссылки для Менеджера плат" вписываем строку
http://digistump.com/package_digistump_index.json и нажимаю ОК

6) Далее в меню “Инструменты” выбираем  “Плата: "Arduino....” и далее пункт “Менеджер плат”

7) В открывшемся менеджере плат выбираем тип отображаемых плат "Внесены"

8) Выбираем "Digistump AVR board by Digistump" и нажимаем "Установка"

9) Убеждаемся, что появился список плат Digispark и выбираем тип своей платы (у меня Digispark Pro (default 16Mhz))

10) Вставляем в Arduino следующий скетч:

//Simple DigiSpark NES Joystick Adapter  
 //I purposfully made the program read all NES buttons the traditional way   
 //then store them into the Buffer so that its easy to follow what the program is doing  
 //I could have just read the correct bits directly into the buffer but then   
 //the functionality would be obfuscated  
 #include <DigiJoystick.h>  
 #define NES_Clock 1  
 #define NES_Latch 0  
 #define NES_Data  2  
 #define NES_RIGHT 1  
 #define NES_LEFT  2  
 #define NES_DOWN  4  
 #define NES_UP   8  
 #define NES_START 16  
 #define NES_SELECT 32  
 #define NES_B   64  
 #define NES_A   128  
 #define XAXIS 0  
 #define YAXIS 1  
 //we need someplace to store our button reads...  
 byte NESButtons = 0;  
 //  x, y, xrot, yrot, zrot, slider, buttonLowByte, buttonHighByte  
 char JoyBuffer[8];  
 void setup() {  
  NESinit();  
 }  
 void loop() {  
  NESButtons = NESRead(); // Store our NES Button Data  
  JoyBuffer[0] = GetAxis(XAXIS); // get the X Axis (left/right buttons)  
  JoyBuffer[1] = GetAxis(YAXIS); // get the Y axis (up/down buttons)  
  JoyBuffer[6] = NESButtons >> 4; //shift button bytes over by 4 so we lose the 4 directions and make the buttons show up as buttons 1-4 instead of 5-8  
  DigiJoystick.setValues(JoyBuffer);  
  //DigiJoystick.update(); //Send a USB Keep Alive(only sends data on change or as needed to keep usb alive) Not Needed if using regular(every 50ms or less) interval of DigiJoystick.delay();  
  DigiJoystick.delay(10); //wait 10 milliseconds because whynot? :p since we use this every 10ms we dont need to call DigiJoystick.update(); as this does it for us.  
 }  
 void NESinit() {  
  pinMode(NES_Clock,OUTPUT);  
  pinMode(NES_Latch,OUTPUT);  
  pinMode(NES_Data,INPUT);  
  digitalWrite(NES_Latch,LOW);  
  digitalWrite(NES_Clock,HIGH);  
  digitalWrite(NES_Data, HIGH); // turn on pullup  
 }  
 byte NESRead(){  
   byte ret = 0;  
   digitalWrite(NES_Latch,HIGH);  
   delayMicroseconds(12); //seems to work without the delay but this is how NES works  
   digitalWrite(NES_Latch,LOW);  
   ret = shiftIn(NES_Data,NES_Clock,MSBFIRST);  //shift in the button data
   digitalWrite(NES_Clock,HIGH); //set clock high after shift in so we catch the first bit  
   return ~ret; //bit flip our results because the NES buttons are active low  
 }  
 byte GetAxis(int Axis){  
  byte ret = 0;  
  switch(Axis) {  
   case YAXIS:  
    if (NESButtons & NES_UP) {  
     ret = 0;  
    }  
    else if (NESButtons & NES_DOWN) {  
     ret = 250;  
    }  
    else {ret = 127;} //center joystick  
    break;  
   case XAXIS:  
    if (NESButtons & NES_LEFT) {  
     ret = 0;  
    }  
    else if (NESButtons & NES_RIGHT) {  
     ret = 250;  
    }  
    else {ret = 127;} //center joystick  
    break;  
   }  
  return ret;  
 }  

11) При отключенном модуля DigiSpark (отключенном джойстике) в программе Arduino 1.6.* нажимаем на кнопку "Загрузка". Происходит компиляция скетча и программа в течение 60 секунд ожидает подключения модуля DigiSpark.

12) Подключаем наш собранный джойстик к USB порту компьютера. После заливки скетча в модуль DigiSpark джойстиком можно пользоваться.

Если возникнут дополнительные вопросы - пишите их в комментариях. Постараюсь ответить.

UPD 12.08.2017: Для Windows 10 драйвера не нужны, в подтверждение привожу скриншоты:

      UPD 14.02.2020:
     Как подключить два таких джойстики к ПК, они определяются системой как один Можно им как-то задать разную идентификацию?
      Допустим, один джойстик у нас уже прошит. Далее, открываем файл конфигурации USB по адресу наподобие этого (из-за разности версий путь может немного отличаться):

"C:\Users\'имя_пользователя'\AppData\Local\Arduino15\packages\digistump\hardware\avr\1.6.7\libraries\DigisparkJoystick\usbconfig.h".

Находим строку
"#define USB_CFG_DEVICE_ID 0xdc, 0x27"
и немного меняем это ID. Я сделал так:
"#define USB_CFG_DEVICE_ID 0xdd, 0x27".

Далее по желанию, но я ещё изменил имя устройства:
#define USB_CFG_DEVICE_NAME 'D','i','g','i','K','e','y','2'
#define USB_CFG_DEVICE_NAME_LEN 8

Всё, сохраняем. Перезагружаем Arduino IDE, прошиваем второй джойстик и мы имеем второе устройство, которое и визуально по имени отличается от первого, и не конфликтует с ним из-за одинаковых адресов. (Спасибо MedAleks)

      UPD 26.03.2020:

Еще раз проверил. Вставил код в Arduino IDE и проверил - ошибок нет

Скачать скетч можете здесь 

Update 20.02.2021

      Вариант печатной платы адаптера размером 35х40мм от Alexnvg  что чтобы не разбирать джойстик:

Скачать архив можно на Яндекс диске автора или у меня на google диске.

Литература:
1) Подключение джойстика Nintendo NES к USB при помощи DigiSPARK
2) Ремонт джойстиков Dendy.Форум Emu-Land.net
3)  NES USB Controller using DigiSPARK

Upd 02.05.2022:  Выложил файлы в первых комментариях к данной статье на нашем телеграмм канале. Не забудьте подписаться на канал!