[分享]DIY摇杆时需注意的一些问题

arcadefans

    开始正题之前首先声明一下我写这篇文字的目的：探索真相。所以我的看法和下面介绍的方法仅代表一家之言，欢迎批评指正，没有针对任何人任何组织的意思。言语之中如有让读者感到不快还请指教。我个人的学识也是很有限的，不见得说的全都正确，但凡能指出我错误者，都应获得我由衷的感谢，因为正是你们，修正了我错误的认知，让我得以能够更清晰的看清楚这个世界。
    大家说的摇杆，有两个理解。一指方向控制器，即Joystick，另一指整个控制台，即Arcade。关于摇杆的真假分辨这里指的是前者，以下不再做说明。
    一支摇杆，究竟是真三和的还是仿三和的？是真的清水的还是假的清水的呢？到底如何分辨？我看到了这个贴：http://www.gamesbbs.net/thread-13289-1-1.html。我不能说他说的全都没道理，但至少，如果是我仿制的摇杆，用这种方法是分辨不出来的。LOGO、色彩、透明度、尺寸，尤其是防尘垫圈，这些很容易伪造的一模一样，难么？现在市面之所以没有仿的让人很难分辨的产品，是厂家故意这么做的。人家也老实的承认他们做的就是仿三和、仿清水的。只是到了一些中间环节的销售商手里，说法就变了。
    首先要弄清楚的一个问题是：摇杆到底由那些零件组成的？分别是由什么材料制造的？制造工艺又有什么不同？
    三和的摇杆由球头、金属杆、防尘垫圈、平腕座、安装金属板（电解板）、主体、金属垫圈、上弹簧座、下弹簧座、弹簧、PCB、微动、下档圈、E型卡环、排线组成。
    球头由ABS树脂生产。内包铜制螺母，方便安装。颜色多种，靠添加剂染成不同的颜色。
    金属杆为不锈钢制作，为车件，表面镀铬，光亮，做工精美。防制品多为镀锌，表面不够光亮。个别甚至使用铸件，表面质量就更谈不上了。
    防尘垫圈为ABS材质，有两种，一种表面为火花纹，刻有三和英文字母“sanwa”字样，直径较大；另一种只有纹理，没有文字。
    平腕座由POM制造。没有添加任何添加剂，为原料原色生产。这个是关键元件之一，所以一定要用POM来制造。POM学名聚甲醛，具有优良的自润滑性能，摩擦系数低，是树脂中比较耐磨的，用来做平腕座再适合不过。
    安装金属板为电解板，没什么好说的。
    主体，PA6或PA66制造。我的功力目前还分辨不出来究竟是那一种，看来想确定的话要借助分析仪器才行。PA6也具有良好的耐耐磨，同时还有很好的韧性，所以用来制造摇杆的主体这样的关键元件。同样，上、下弹簧座基于相同的原因也用PA6制造。
    PCB没什么好说的，只是方便了接线而已。我倒情愿使用187端子微动。
微动，整个摇杆的核心所在。欧姆龙出品。外观尺寸为国际标准规格。这个要细分析起来我看要一天的工夫都不一定能说完。只简单介绍一下。机械寿命1000万次以上。电气寿命受电流强度、使用环境温度、空气中悬浮粒子浓度等影响而影响到电阻的增长。官方的数字非常保守，100万次。我个人认为100万次以后电阻是否增长到了电流流过后引不起有效的电平信号，还是要看匹配的识别电路。这个识别电路通俗说来就是电子板，市场上有的电子板，即使到了500万次仍可使用，可见电路设计之功力。
    下档圈也是关键元件，为PC制造，为保证物性和美观，也没有添加任何添加剂，所以为透明色。PC为制造摇杆的所有树脂中最贵的一种，全球目前只有6个国家出产，号称塑胶之王。正品的三和按钮外壳全部用该树脂制造，仿制品则以ABS居多。至于为什么仿造的色泽就差一点，那是厂家为了降低成本，掺了一定比例的水口料的缘故。
    E型卡环、排线，没什么好说的。
    说了这么多，还是没说到关键问题上：到底如何分辨呢？这里首先要介绍一个概念：指纹。大家都知道，地球上没有两个指纹完全相同的人。同样的，塑料制品也一样。因为塑料制品是由注塑机将树脂加温使其融化，加压使其流入模腔，保压、冷却后得到的制件。模具便是关键。模具的制造过程有很多工序，每种工序都会在模具表面留下纹理，比如刀纹、火花纹等，通常在对表面外观要求不高的地方，因为不需要磨光而得以保留下来。这种纹理因加工设备（铣床、磨床、火花机等）、使用刀具的不同而不同，而且充满了随机性，成为了模具独一无二的指纹。
    上面提到的每一个摇杆的塑胶零件，上面都留下了三和模具独一无二的模具指纹，根据材质、模具指纹来识别真假，方为可行之道。用其他方法都不足以将其与仿制品完全分辨出来。
    但三和真品的指纹究竟是什么样？恕在下愚笨，目前还不能通过文字将其完整表述出来，只能对照实物一一比较，有点像鉴赏古董。呵呵。
    这里我要反驳一种观点，就是三和摇杆有香港制造、日本本土制造，分为一等品二等品，什么一等品供应国内，二等品出口境外的说法。姑且先不论是否有香港制造与日本本土制造的区别，至少目前我没看到任何确切的制造工艺数据能支持有所谓一等品二等品的观点，只能误导读者。不管在那里制造的，只要使用的原料、生产工艺相同，如何能说等级不同？淮南为橘，淮北为枳，是何道理，仅仅因为地理位置的不同？我对这种矮化香港制造的观点感到气愤，香港怎么了，比日本差吗？想为商家用来打击竞争对手的商业手法也就罢了，但不能愚弄大众的智慧，群众的眼睛可是雪亮的。

再来说说摇杆的延迟问题。同样，太多的错误观点需要纠正。
    斑竹有关于这个问题的帖子：http://www.gamesbbs.net/thread-18591-1-1.html
    这个帖子中的观点完全错误。我由此判断斑竹一定不是从事电子行业，得出的结论为个人的经验之谈，并没有说明白为什么会有延迟。如果是CPU占用率的问题，换用更快的CPU是否就可以了呢？我看不见得。CPU占用率过高的一个表现就是IC发热，使用过的读者可以摸摸使用中的电子板，看能够感受到高于体温的温度。至于“回扫频率”一词，我本人在USB协议中也没发现该用语，至于1ms的时间间隔，更是无从理解，不知道斑竹的这个时间是怎么得出来的。读者可以参考USB官方网站考察我说的真实性：http://www.usb.org。延迟现象和电子板本身的多合一设计也没有必然的联系，我想也是斑竹的经验之谈。试想如果世界上没有技术能够制造100%没有延迟的摇杆，那么USB实时数据采集如何实现？那怎么解释利用这种技术实现的实时反馈控制系统？还有一个问题是，我们如何定义延迟这个概念？到底多长时间的延迟才能被我们感受到呢？
    人类视觉的特点就是视觉暂留现象，动画或电影的画面刷新率在高于每秒24帧时，人眼就已不能显著分辨单帧画面，看起来已经是连贯的了。所以，能被人类感受到的延迟，时间应该在1/24*1000，约为40ms以上了。对于CPU来说，40ms可是个不短的时间。以最常见的51系列单片机为列，假设外部振荡频率为12MHZ， 51的一个机器周期含有6个时钟周期，而每个时钟周期是振荡周期的两倍，因此一个机器周期共有12个振荡周期。12MHZ，那么一个震荡周期为1/12μs，而1个机器周期则为1μs。51的指令分为单周期指令、二周期指令和四周期指令，就算是4周期指令，40ms的时间，剩下的就不用我再算了吧？CPU已经完成了N条指令了，CPU占用率一说站不住脚。
    斑竹说的USB延时丢帧的语句就更让我疑惑了。USB官方网站上的USB数据通信中根本没有数据帧这个说法。到底是packet还是frame我们不去管他先，我想是不是应该先把USB的通信协议和数据传输的完整过程说清楚，才能知道到底是数据在传输过程中丢失了导致数据重传浪费了时间引起的延迟还是数据真的延迟了引起的延迟现象？没有找到问题的关键所在，产生的解决方案也不能彻底解决问题的。
    USB协议实在是太庞大了，光是一个HID类就有几百页。我只能简单的将官方网站协议中一些与摇杆用电子板的相关部分找出来和大家一起阅读一下，我有必要再重申，目的不是为了挑起与斑竹的矛盾，而是为了探求事实真相。

    “USB的数据传输分为四种传输类型，分别为批量传输、中断传输、等时传输、控制传输。”

    象摇杆这种HID（Human Interface Devices，人机接口设备）类设备使用的是中断传输的方式。我知道的中断工作方式有两种，软件方式和硬件方式。软件方式一般是利用MCU内的定时器/记数器，设置一个初值，发生溢出后触发中断程序执行相应的功能；而硬件中断方式则是通过硬件电路来完成相同的功能。
我分析USB摇杆之所以有延迟问题就出在中断这个问题这上面。软件的执行受太多条件干扰，而硬件则不同。多年前我还在学校读书的时候，对于软件技术实现的modem和外置的56Kmodem的稳定性现在还印象深刻。
    不知不觉打了这么多字啊。辛苦。希望能给各位解决问题带来一点用处。.

bugeyes

技术贴 顶一个啊。usb的电路板不好的的确是有延迟的，丢帧就不太明白了。