บังคับรถหุ่นยนต์ ESP32 ด้วยจอยเกมคอนโซล ผ่าน Bluepad32

จอยเกมคอนโซลที่วางอยู่บ้านใช้บังคับรถหุ่นยนต์ ESP32 ได้โดยตรง ด้วยไลบรารี Bluepad32 ที่ทำให้ ESP32 รับจอย Bluetooth ได้เหมือนเครื่องเกม เงื่อนไขสำคัญมีสองข้อ: ESP32 รุ่นแรกเท่านั้นที่รองรับจอยทุกแบบ (รุ่น S3/C3/C6 ได้เฉพาะจอย BLE) และไฟมอเตอร์ต้องแยกจากไฟเลี้ยงบอร์ด

บทนี้เป็นคู่มือวิธีสร้าง ยังไม่ใช่บันทึกงานที่ทำเสร็จแล้ว ตัวเลขในตัวอย่างใช้แสดงวิธีคำนวณ เช็กสเปกมอเตอร์และแบตของคุณเองทุกครั้ง

เลือกบอร์ดให้ตรงกับจอย

จอยแต่ละแบบคุยกับเครื่องรับคนละโปรโตคอล บางแบบใช้ Bluetooth Classic (BR/EDR) บางแบบใช้ BLE เอกสาร Bluepad32 ระบุว่า ESP32 รุ่นแรก, Pico W และ Pico 2 W รองรับ BR/EDR ส่วน ESP32-S3, C3, C5, C6 และ H2 ไม่รองรับ

	ESP32 รุ่นแรก	ESP32-S3 / C3 / C6
Bluetooth Classic (BR/EDR)	มี	ไม่มี
BLE	มี	มี
จอย PS3 / PS4 / PS5	ได้	ไม่ได้
Switch Pro, Joy-Con, Wii Remote	ได้	ไม่ได้
จอยตระกูล 8BitDo	ได้	ไม่ได้
Xbox Wireless รุ่น 1914 (เฟิร์มแวร์ v5.15 ขึ้นไป)	ได้	ได้
Switch 2 Pro, Switch 2 Joy-Con	ได้	ได้
Steam Controller, Stadia (เฟิร์มแวร์ Bluetooth)	ได้	ได้

ถ้ายังไม่มีบอร์ด เลือก ESP32 รุ่นแรก จอยไหนในบ้านก็ใช้ได้ ดูความต่างอื่นของแต่ละรุ่นได้ในเทียบรุ่น ESP32

ตั้งค่า Arduino IDE

Bluepad32 แจกเป็น board package แยก ไม่ใช่ไลบรารีธรรมดา

1. ใน Preferences เพิ่ม URL ของ board index สองอัน: ของ ESP32 ทางการ และ package_esp32_bluepad32_index.json จาก repo ricardoquesada/esp32-arduino-lib-builder (ลิงก์เต็มอยู่ในหน้าเอกสาร Arduino ของ Bluepad32)
2. Tools → Board → Boards Manager ติดตั้ง esp32 และ esp32_bluepad32
3. เลือกบอร์ดจาก Tools → Board → ESP32 + Bluepad32 Arduino
4. เปิดตัวอย่าง File → Examples → Bluepad32_ESP32 → Controller อัปโหลด แล้วกดปุ่มจับคู่บนจอย ดูค่าที่พิมพ์ออก Serial Monitor

ทำข้อ 4 ให้ผ่านก่อนต่อมอเตอร์ จะได้รู้ว่าดันสติ๊กขึ้นแล้วค่า axisY() ออกบวกหรือลบ

ต่อวงจร: แยกไฟมอเตอร์

ใช้ไดรเวอร์มอเตอร์ TB6612FNG คุมมอเตอร์ DC สองตัว ข้อมูลจาก datasheet ของ Toshiba

• VM (ไฟมอเตอร์) ใช้งานจริง 2.5–13.5 V สูงสุดห้ามเกิน 15 V
• VCC (ไฟลอจิก) 2.7–5.5 V ต่อ 3V3 ของ ESP32 ได้
• กระแสต่อช่อง 1.2 A เฉลี่ย 3.2 A ช่วงสั้น (พัลส์ 10 ms) และในตารางช่วงใช้งานระบุ 1.0 A ที่ VM ≥ 4.5 V
• PWM ได้ถึง 100 kHz มีวงจรตัดเมื่อร้อนเกิน
• ขา STBY ต้องดึงเป็น HIGH มอเตอร์ถึงจะหมุน

TB6612FNG	ต่อกับ
VM	ขั้วบวกแบตมอเตอร์
VCC	ESP32 3V3
GND	กราวด์แบตมอเตอร์ และ GND ของ ESP32
AIN1 / AIN2 / PWMA	GPIO25 / 26 / 27 (ล้อซ้าย)
BIN1 / BIN2 / PWMB	GPIO32 / 33 / 4 (ล้อขวา)
STBY	GPIO21
AO1-AO2 / BO1-BO2	มอเตอร์ซ้าย / ขวา

ทำไมต้องแยกไฟ: ตอนมอเตอร์ออกตัวหรือติดขัด กระแสพุ่งสูงและแรงดันตก ถ้าบอร์ดใช้ไฟเส้นเดียวกัน ESP32 อาจรีเซ็ตกลางทาง ให้ ESP32 ใช้ไฟจาก USB power bank หรือวงจรแปลงไฟแยก (วิธีจ่ายไฟ ESP32) ส่วนมอเตอร์ใช้แบตของมันเอง แล้วต่อกราวด์สองฝั่งเข้าด้วยกัน ถ้าลืมกราวด์ร่วม สัญญาณจาก ESP32 จะไม่มีจุดอ้างอิง มอเตอร์จะไม่ตอบสนองหรือกระตุก

ตัวอย่างเช็กแบตกับไดรเวอร์ แบตลิเธียมสองเซลล์อนุกรมเต็มที่ 2 × 4.2 = 8.4 V อยู่ในช่วง 2.5–13.5 V แต่ต้องเช็กว่ามอเตอร์ทนแรงดันนี้ได้ด้วย และกระแสตอนล้อติด (stall current) ของมอเตอร์แต่ละตัวต้องไม่เกินราว 1 A ต่อช่อง ถ้าสเปกมอเตอร์บอกสูงกว่านี้ ต้องใช้ไดรเวอร์ที่รับกระแสได้มากกว่า ก่อนใช้แบตลิเธียมอ่านความปลอดภัยของแบต LiPo และ Li-ion

ผสมสติ๊กเป็นความเร็วล้อ

เอกสาร Bluepad32 ระบุว่าสติ๊กอนาล็อกถูกปรับให้อยู่ในช่วงราว −512 ถึง 512 ส่วนไกปืนอยู่ที่ 0–1023 รถสองล้อขับแบบรถถัง (differential drive) ใช้สติ๊กซ้ายอันเดียว: แกน Y คือเดินหน้า-ถอยหลัง แกน X คือเลี้ยว

• ล้อซ้าย = เดินหน้า + เลี้ยว
• ล้อขวา = เดินหน้า − เลี้ยว

ตัวอย่างทีละขั้น ดันสติ๊กขึ้นค่อนไปทางขวา Serial อ่านได้ axisY = −400, axisX = 150 (บนจอยส่วนใหญ่ดันขึ้นค่าเป็นลบ ให้เช็กกับจอยของคุณ)

1. เดินหน้า = −(−400) = 400, เลี้ยว = 150
2. ล้อซ้าย = 400 + 150 = 550 → ตัดให้เหลือ 512
3. ล้อขวา = 400 − 150 = 250
4. แปลงเป็น PWM 8 บิต (0–255): ซ้าย 512 × 255 ÷ 512 = 255, ขวา 250 × 255 ÷ 512 ≈ 124
5. ผล: ล้อซ้ายหมุนเต็มที่ ล้อขวาราวครึ่งเดียว รถโค้งไปทางขวา

สติ๊กไม่เคยคืนศูนย์พอดี ค่าจะค้างอยู่หลักสิบ ตั้ง dead zone เช่น ±40 ให้ค่าที่เล็กกว่านี้นับเป็นศูนย์ รถจะไม่คลานเองตอนปล่อยมือ

โค้ด

#include <Bluepad32.h>

const int AIN1 = 25, AIN2 = 26, PWMA = 27;   // ล้อซ้าย
const int BIN1 = 32, BIN2 = 33, PWMB = 4;    // ล้อขวา
const int STBY = 21;
const int DEAD = 40;

ControllerPtr pad = nullptr;

void onConnected(ControllerPtr c)    { if (!pad) pad = c; }
void onDisconnected(ControllerPtr c) { if (pad == c) pad = nullptr; }

void drive(int in1, int in2, int pwm, int v) {     // v: -512..512
  v = constrain(v, -512, 512);
  digitalWrite(in1, v > 0);
  digitalWrite(in2, v < 0);
  ledcWrite(pwm, abs(v) * 255 / 512);
}

void stopAll() { drive(AIN1, AIN2, PWMA, 0); drive(BIN1, BIN2, PWMB, 0); }

void setup() {
  for (int p : {AIN1, AIN2, BIN1, BIN2, STBY}) pinMode(p, OUTPUT);
  ledcAttach(PWMA, 20000, 8);    // 20 kHz พ้นช่วงที่หูได้ยิน
  ledcAttach(PWMB, 20000, 8);
  digitalWrite(STBY, HIGH);
  BP32.setup(&onConnected, &onDisconnected);
}

void loop() {
  BP32.update();
  if (!pad || !pad->isConnected()) { stopAll(); delay(10); return; }  // จอยหลุด = หยุด
  if (pad->hasData()) {
    int fwd = -pad->axisY(), turn = pad->axisX();
    if (abs(fwd) < DEAD) fwd = 0;
    if (abs(turn) < DEAD) turn = 0;
    drive(AIN1, AIN2, PWMA, fwd + turn);
    drive(BIN1, BIN2, PWMB, fwd - turn);
  }
  delay(10);
}

ledcAttach(pin, freq, resolution) เป็น API ของ Arduino-ESP32 รุ่น 3.x ถ้าคอมไพล์แล้วไม่รู้จักฟังก์ชันนี้ แปลว่า core เป็นรุ่นเก่า ให้ใช้ ledcSetup กับ ledcAttachPin แทน ถ้าดันขึ้นแล้วรถถอย ลบเครื่องหมายลบหน้า axisY() ออก ถ้าเลี้ยวกลับด้าน สลับสายมอเตอร์ข้างนั้น

หยุดมอเตอร์ทุกครั้งที่จอยหลุด รถที่วิ่งค้างตามคำสั่งสุดท้ายจะชนของหรือตกโต๊ะ ทดสอบครั้งแรกโดยยกล้อให้ลอยจากพื้น

ตัวถังพิมพ์ 3 มิติ

พิมพ์แผ่นฐานที่มีรูยึดมอเตอร์ ช่องใส่แบตที่ถอดชาร์จได้ และกล่องบอร์ดแยกจากแบต ใช้ heat-set insert ที่จุดที่ต้องขันสกรูซ้ำ (วิธีใส่ insert) วางแบตไว้ต่ำและกลางรถ รถจะไม่หงายตอนออกตัวแรง

ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย

• ใช้บอร์ด S3/C3/C6 กับจอย PlayStation หรือ Switch Pro จับคู่ไม่ได้เพราะไม่มี Bluetooth Classic
• ไฟมอเตอร์กับบอร์ดใช้เส้นเดียว ESP32 รีเซ็ตตอนมอเตอร์ออกตัว จอยหลุดกลางทาง
• ลืมต่อกราวด์ร่วม มอเตอร์ไม่หมุนหรือกระตุก
• ลืมดึง STBY เป็น HIGH ทุกอย่างต่อถูกแต่ล้อไม่หมุน
• ไม่มี dead zone รถคลานเองตอนปล่อยสติ๊ก
• ไม่ตัดค่าเกิน 512 ค่าล้นแล้วความเร็วกระโดด
• มอเตอร์กินกระแสเกินไดรเวอร์ ชิปร้อนและตัดการทำงานเป็นช่วง ๆ

แหล่งข้อมูล

• Bluepad32 — GitHub
• Supported gamepads — Bluepad32 documentation
• Arduino platform setup — Bluepad32 documentation
• TB6612FNG datasheet — Toshiba
• SparkFun Motor Driver, Dual TB6612FNG — SparkFun
• LED Control (LEDC) API — Arduino-ESP32 documentation