妈见打系列 | 爆肝8000字教你用ESP-NOW技术DIY改造家里的游戏手柄与遥控器

本文作者：默（笔名）。默是一名创客技术宅，也是铁熊的好友。

前不久群里老师在讨论 PS2 手柄的问题，很多老师对手柄控制小车或者是机械臂有着极大地兴趣，但是却感到无从下手。刚好我手上有一个常年吃灰的 VR 手柄，趁着这个机会我给大家带来一个 DIY 手柄的教程，希望对大家有帮助，本期讲授的内容并非是如何制作手柄，而是教你一些 Arduino 的开发技巧（串口通讯、JSON 字符串序列化与解析、ESP-NOW 无线通讯等），进而去改造各种手柄或遥控器。

废话不多说，我们一起先来看看下面的演示视频吧，视频中我们使用改造的 VR 手柄玩贪吃蛇小游戏。

预期目标及功能

• 摇杆方向反馈；

• 摇杆位移量反馈；

• 多功能按键；

• 便捷电池充电与管理；

• 主动反馈与被动反馈；

• 无线控制任意开发板。

材料清单

• ESP8266 01S 模块；

• 400 mA 锂电池；

• AMS1117 3.3V 稳压芯片；

• Arduino Nano 开发板；

• Micro USB 接口座；

• 锂电池充放电一体模块；

• 手柄（可为任意手柄或 3D 打印手柄或各种遥控器）。

开发环境的选择

我们使用 Arduino 软件来编写本项目的程序，开发板选择 ESP8266 类型。至于如何在 Arduino 中配置 ESP8266 的开发环境，不在本文的介绍范围，请自行查阅相关资料。推荐大家使用 Mixly 图形化编程软件，因为 Mixly 软件自带了 Arduino 开发环境及相关库文件。

DIY 可编程手柄思维导图

我们将根据上面的思维导图逐步实现 DIY 可编程手柄的制作。

什么是 ESP-NOW

第一步是通讯方式的选择，这里我们需要使用无线通讯的方式去控制。无线通讯的方式常见的有 WiFi、蓝牙、串口透传模块等，在我们的 DIY 可编程手柄中我们不采用这些传统的无线通讯方式，我们采用 ESP-NOW。

那么 ESP-NOW 是什么呢？ESP-NOW 是由乐鑫开发的一款协议，可以使多个设备在没有或不使用 WiFi 的情况下进行通信。这种协议类似无线鼠标中的低功耗 2.4GHz 无线连接——设备在进行通信之前要进行配对。配对之后，设备之间的连接是持续的、点对点的，并且不需要握手协议。

ESP-NOW 通讯示意图如下所示：

我们为什么要采用 ESP-NOW 呢？在学习 Arduino 的过程中，Uno 是最基础的开发板，它的学习资源丰富，是初学者的福音，但是随着我们学习的不断深入，我们也会发现 Uno 一些无法避免的缺陷，比如处理速度低、内存空间小等，Uno 在 Arduino 系列开发板中处于一个比较尴尬的地位。而 ESP8266 与 ESP32 是 Arduino 的后起之秀，其中 ESP32 是 ESP8266 的升级版，它们均自带 WiFi 功能且硬件资源丰富，是进阶学习 Arduino 的不二之选，又因 ESP-NOW 协议的开发，使得 ESP 系列开发板成为了离线使用的最佳方式之一。传统的无线通讯模块只要脱离了单片机的控制，就会变得很鸡肋。而如果使用差不多价格的 ESP 系列开发板，你就相当于同时购买了单片机及无线通讯模块，这是一个不错的经济账，当使用多个 ESP 系列开发板时，这种性价比优势就显得格外明显。

ESP-NOW 使用方法

ESP-NOW 是点对点的通讯方式，我们发送数据时需要指定接收者（这好比你给对方发送 QQ 消息必须先获取对方的 QQ 号），在这里通过 MAC 地址作为区分接收方的唯一凭证，至于什么是 MAC 地址小伙伴们可以自行百度。下面我们看看如何获取 MAC 地址。

对于 ESP8266，获取 MAC 地址的代码如下：

#include <ESP8266WiFi.h>

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println();
  Serial.print("ESP8266 Board MAC Address:  ");
  Serial.println(WiFi.macAddress());
}

void loop() {
}

对于 ESP32，获取 MAC 地址的代码如下：

#include <WiFi.h>

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  WiFi.mode(WIFI_MODE_STA);
  Serial.print("ESP32 Board MAC Address:  ");
  Serial.println(WiFi.macAddress());
}

void loop() {
}

使用掌控板（ESP32）上传代码后，打开串口监视器如下图所示：

其中 24:6F:28:43:F0:64 就是该开发板的 MAC 地址，该地址有 6 位 16 进制数构成。每一块开发板都有对应的 MAC 地址，我们可以记录下这个 MAC 地址，一会会用到。

获取到 MAC 地址后，我们来看看如何发送消息。这里我们采用 ESP8266 01 模块及 Arduino Nano 搭配使用作为手柄的发送端，那为什么要采用 ESP8266 01 模块及 Nano 作为发送端呢？原因是改造的 VR 手柄内部空间有限，现有的所有 ESP 系列开发板都无法放入手柄内，再加上手柄有一个摇杆，摇杆需要最少需要 2 路的 ADC 转换，但 ESP8266 模块只有一路 ADC 管脚，ESP32 模块虽然管脚多，但是需要搭配单独的 TTL 下载模块才能上传程序，且要将一些特殊管脚的电平进行设置比较繁琐。Nano 刚好能弥补这个不足，采用 ESP8266 01 模块与 Nano 一起使用这是相对理想的解决方案。这里为了调试方便我们先采用普通 ESP8266 开发板进行 ESP-NOW 的发送实验实验代码如下：

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP-NOW.h>

typedef struct struct_message {
  char a[250];
} struct_message;

struct_message myData;

uint8_t broadcastAddress[] = {0x30, 0xAE, 0xA4, 0x58, 0x9D, 0x7C};

void OnDataSent(uint8_t *mac_addr, uint8_t sendStatus) {
  if (sendStatus == 0) {
    Serial.println("Sent with success");
  }
  else {
    Serial.println("Error sending the data");
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  WiFi.disconnect();
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  if (esp_now_init() != 0) {
    Serial.println("Error initializing ESP-NOW");
    return;
  }
  esp_now_set_self_role(ESP_NOW_ROLE_CONTROLLER);
  esp_now_register_send_cb(OnDataSent);
  esp_