Игровой контроллер для ПК на Android

Всем привет! В данной статье я хочу рассказать о том, как можно сделать из своего Adndroid смартфона игровой контроллер (в простонародье — джойстик) для обычного ПК, а именно руль.

Описание задачи

Поведение руля будет эмулироваться с помощью акселерометра. Для этого ведется непрерывное сканирование пространственных координат и эмпирическим путем подбираются границы для каждого направления движения. Исходя из этих данных в реальном времени генерируются сочетания игровых клавиш. Например: W — вперед, WA — вперед и влево и т. д.

Для доставки этих данных на ПК должен быть запущен сервер, который принимает входящие команды и эмулирует нажатия соответствующих клавиш. Сервер можно сделать однопоточным, чтобы подключался только один смартфон. Соединение будет осуществляться по Wi-Fi.

А теперь самое интересное…

Сервер

Сервер реализован на C++ под Windows. Основная его задача — непрерывно принимать входящие сообщения и нажимать клавиши. Ниже приведен основной и простой код для данной задачи:

Copy Source | Copy HTML

1. while (true) {
2.         std::cout << "Wait for connection...\n";
3.  
4.         try {
5.             socket = server.Accept();
6.         } catch (const char *error) {
7.             std::cout << error << std::endl;
8.             exit( 0);
9.         }
10.  
11.         bool keepAlive = true;
12.         int timeout = 10000;
13.  
14.         setsockopt(server.getSocket(), SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, (char*)&keepAlive, sizeof(bool));
15.         setsockopt(server.getSocket(), SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&timeout, sizeof(int));
16.  
17.         std::cout << "Connected!\n";
18.  
19.         while (true) {
20.             std::string msg = socket->ReceiveLine();
21.  
22.             if (msg.empty())
23.                 break;
24.  
25.             processKeys(msg.c_str());
26.         }
27.  
28.         std::cout << "Disconnected.\n\n\n";
29.     }

Нажатие клавиш:

Copy Source | Copy HTML

1. void pressKeys(char key1, char key2) {
2.     // отжать предыдущие клавиши
3.  
4.     for (std::map<char, int>::iterator it = scanCodes.begin() ; it != scanCodes.end(); it++ ) {
5.         char curKey = it->first;
6.  
7.         if (curKey != key1 && curKey != key2)
8.             upKey(curKey);
9.     }
10.  
11.     downKey(key1);
12.     downKey(key2);
13. }
14.  
15. void downKey(char key) {
16.     keybd_event(VkKeyScan(key), scanCodes[key],  0,  0);
17. }
18.  
19. void upKey(char key) {
20.     keybd_event(VkKeyScan(key), scanCodes[key], KEYEVENTF_KEYUP,  0);
21. }

Клиент

Задача клиента — подключится к серверу и посылать комбинации клавиш для нажатия. Для этого используется акселерометр. Наша задача — получить пространственные координаты телефона. Это делается так:

Copy Source | Copy HTML

1. public class MainActivity extends Activity implements SensorEventListener {
2.  
3. @Override
4.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
5.        // ...
6.  
7.         sensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE);
8.         accelerometer = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
9.  
10.        //...
11.     }
12.  
13.    @Override
14.     public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
15.         if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
16.             long curTime = System.currentTimeMillis();
17.  
18.             // считывание данных раз в 100 мс, иначе телефон загнется от сборщика мусора
19.             if (lastUpdate == -1 || (curTime - lastUpdate) > 100) {
20.                 lastUpdate = curTime;
21.  
22.                 x = event.values[DATA_X];
23.                 y = event.values[DATA_Y];
24.                 z = event.values[DATA_Z];
25.  
26.                 xLabel.setText(String.format("X: %+2.5f", x));
27.                 yLabel.setText(String.format("Y: %+2.5f", y));
28.                 zLabel.setText(String.format("Z: %+2.5f", z));
29.  
30.                 try {
31.                     sendKeys(); // анализ координат для отправки клавиш на сервер
32.                 } catch (Exception e) {
33.                     e.printStackTrace();
34.                 }
35.  
36.             }
37.  
38.         }
39.  
40.     }
41. }

Важный момент — считывать данные с акселерометра надо с определенным интервалом, иначе ваша программа моментально подвесится от непрерывных запросов к сенсору. Также при сворачивании надо отвязывать listener от акселерометра, чтобы ресурсы системы и батареи не тратились зря. Для этого в методах onResume и onPause делается следующее:

Copy Source | Copy HTML

1. @Override
2.     protected void onResume() {
3.         super.onResume();
4.  
5.         sensorManager.registerListener(this, accelerometer, SENSOR_DELAY_NORMAL);
6.     }
7.  
8.     @Override
9.     protected void onPause() {
10.         super.onPause();
11.         sensorManager.unregisterListener(this);
12.     }

Код для генерации клавиш очень прост. Все границы определялись экспериментальным путем.

Copy Source | Copy HTML

1. private String getKeys() {
2.         String keys = "";
3.  
4.         if (z > 7.5)
5.             keys += "W";
6.         else
7.             keys += "S";
8.  
9.         if (y < -3)
10.             keys += "A";
11.         else if (y > 3)
12.             keys += "D";
13.  
14.         return keys;
15.     }

Как это все работает

Испытывал я это все на Need For Speed Most Wanted. По ощущениям, конечно, не как настоящий руль, но играть можно.К сожалению, видео снять не получилось — в доме одна камера, и то на испытуемом телефоне. В ближайшее время обязательно выложу. Вот как это выглядит на ПК и на смартфоне:

Заключение

Пока главный недостаток в сервере — это глобальное нажатие клавиш, не зависящее от приложения. В дальнейшем будет чем заняться. Еще одна проблема с которой я столкнулся — постоянный разрыв соединения. Не нашел лучшего решения, чем постоянный реконнект при обрыве связи.

Что почитать

Работа с акселерометром:
github.com/eburke/android_game_examples/blob/9d65f96aff5d60a2e765d8db894b7eb3fd02c315/GameExamples/src/com/stuffthathappens/games/Accel.java

Эмуляция нажатия клавиш:
www.codeproject.com/kb/system/keyboard.aspx

И самое главное — исходники:
dl.dropbox.com/u/5636452/game_controller.zip