#LogicalGaming: 5月 2015

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2015/05/31 初出
2015/06/04 rafa様の関連記事を追記
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rafa様の記事(-rafalog: 鼠とオシロ)に便乗する形でLogitechの名機であるG400のデータパスをマイコンを使って覗いてみました．

ハードウェア (Hardware)

ハードはこんな感じに，ポリウレタン線でMISO，MOSI，SCLK，SSをセンサのピンから引き出します．

基盤が載っている筺体が違うことに気がついた方は相当の鼠ソムリエですが，コイツです．筺体のデザインに関しては，今まで触った100種以上(店頭で触ったものも含む)のマウスの中で最も良いです．
「ワクワクしながら家に持ち帰ったら，センサー性能と実装に絶望した」という悲しい過去があります．事務用マウスも一応ウォッチしていると良いことがあったりなかったりですね．

極めて良い筺体形状なので，一年ほど前にG400の基盤を無理やり載せました．その作業内容や顛末とかも記事にすると面白そうですが，「ひたすら筺体と基盤を弄って物理的・電気的整合性をとるだけ」という単純作業なので割愛します．基盤にメモが書いてあるのはその時の名残です．

マイコンはいつもの CY8CKIT-042 PSoC® 4 Pioneer Kitを使用します．このキットは色々な所で売っています．(秋月)

ソフトウェアの実装(Software implementation)

IDEは，PSoC Creator 3.0 SP2 (3.0.0.3140)を使用します．コードは全世界に公開できるクオリティに達していないので，「見たい」という奇特な方はご連絡を・・・ということで．
データのキャプチャにはSPI Slave コンポーネントを使用します．このコンポーネントはMaster(MCU)にぶら下がってSlaveとして振る舞います．MCUと本当のSlaveであるセンサ間でのみ通信が行われるので，全バイトデータをキャプチャすればMCUとセンサのやりとりを(理論上は)キャプチャできます．

図のように，2入力(マウス側のMOSI，MISO)をORゲートのコンポーネントで論理和にし，SPI SlaveのMOSIに入力します．SCLKとSSはマウスから引っ張ってきたものをそのまま使用します．このコンポーネントからマウスへのデータ転送は行わない(というよりMasterはG400の基板上のMCUなのでデータを送ると何が起きるか分からない)ので，NC(No Connect)とします．

SPI Slaveの設定はこんな感じにします．

ADNSシリーズはCPHA=1，CPCL=1なのでそのように設定します．ビットレートは1.5Mbpsとします．
もし違うマウスで調べる場合は，対象マウスのMCUからでているSCLKのビットレート調べて，それと同じ値にする必要があります．他の項目はDefaultで問題ありません．

プログラム

プログラムは，MCUかセンサからデータが来たら保存するという事を2000byte分行うだけです．

データレートも見たいので，2000byte分の取得の開始時間と終了時間もTimerを使用してマイクロ秒単位で記録しておきます．
2000/取得にかかった時間 でデータレートを算出できます．

データ (Data Result)

データは本来は2000バイト取得していますが似たようなデータは割愛しています．
もし，特定の条件でのデータが見たいという奇特な方がいらっしゃればコメントして下さい．

データレート(Data Rate)

以下がデータレートの測定結果です．

Stream Read Info ->
Size : 2000
Start : 5814 us
End : 17684 us
Time : 11870 us ( 12 ms )

Data Rate : 168 Byte/ms

このように，約12msの間に2000Byteをやりとりしていることが分かります．つまり，1msあたり168Byte程度になります．MotionBurstはMCUがセンサに1Byte分の命令を送り，7Byte分のデータを受け取るので，1通信に8Byteのやりとりが発生します．(詳しくはデータシートのMotion Readの項を参照)
これらを勘案すると，MCUはセンサーへ1msの間に複数回アクセスしている可能性が高いと言えます．~~168/8=21なので，大体20回変位データを取得してるんじゃないの？と考えられます．とりあえず生データを見てみましょう．~~

2015/06/04追記
rafa様がオシロスコープでRazer Abyssusの解析をしてくださいました．
-rafalog: 初代AbyssusのSPI通信解析
これを見ると，AbyssusはMotion→Delta_X→Delta_Yレジスタの転送をしたところで，NCS(SS)をプルアップして強制的に転送を止めています．確かに，これだと変位のスループットが稼げます．記事によると，Abyssusは1msで6回程度アクセスしているようです．
データシートには「転送後にNCSをHIGHにする必要がある」，とは書いてありましたが「転送中にNCSをHIGHにすれば転送を中断できる」ことには気づきませんでした．ゲーミングデバイスは奥が深いですね．

生データ(Raw Data)

以下から生データになります．前半はマウスが静止している時のもので，後半はマウスを動かしている時のものです．静止時はMOSIのみとMISOのみのものも取りました．

移動中に0x80になっている部分は，Motionレジスタなので7bitが1になっているはずなので，本当は0xf0になります．つまり，データのキャプチャが1Clock分遅れており，データが微妙にずれているという結果になります．もう少しちゃんと書く必要がありますね．

MOSI&MISO (No Motion)

55 50 00 00 00 bd 00 50 00 00 00 0a 01 1f 55 50 00 00 00 50 00 00 00 3d c3 0a 01 1f
55 50 00 00 00 bd 00 50 00 00 00 0a 01 1f 55 50 00 00 00 50 00 00 00 3d c3 0a 01 1f
55 50 00 00 00 bd 00 50 00 00 00 0a 01 1f 55 50 00 00 00 50 00 00 00 3d c3 0a 01 1f
55 50 00 00 00 bd 00 50 00 00 00 0a 01 1f 55 50 00 00 00 50 00 00 00 3d c3 0a 01 1f

MOSI (No Motion)

55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 c3 00 01 00
55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 c3 00 01 00
55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 c3 00 01 00
55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 c3 00 01 00

MISO+Data Offset (No Motion)

※MOSIのデータで1列目のバイトを決めているので，MISOのみのデータは行がずれています．
00 50 00 00 00 3d 00 0a 00 1f 00 50 00 00 00 bd 00 50 00 00 00 0a 00 1f 00 50 00 00
00 50 00 00 00 3d 00 0a 00 1f 00 50 00 00 00 bd 00 50 00 00 00 0a 00 1f 00 50 00 00
00 50 00 00 00 3d 00 0a 00 1f 00 50 00 00 00 bd 00 50 00 00 00 0a 00 1f 00 50 00 00
00 50 00 00 00 3d 00 0a 00 1f 00 50 00 00 00 bd 00 50 00 00 00 0a 00 1f 00 50 00 00

Low Speed (MOSI&MISO)

-----Stream-----
55 50 80 00 fa bd 00 50 80 ff fd 0a 01 1f 55 50 80 00 fd 50 80 00 fb 3d c3 0a 01 1f
55 50 80 00 fc bd 00 50 80 00 fb 0a 01 1f 55 50 80 ff fd 50 80 00 fa 3d cb 0a 01 1f
55 50 80 00 fe bd 00 50 80 00 fa 0a 01 1f 55 50 80 00 fb 50 80 00 fb 3d c3 0a 01 1f
55 50 80 00 fe bd 00 50 80 00 f9 0a 01 1f 55 50 80 00 fc 50 80 00 fb 3d c3 0a 01 1f
55 50 80 00 fd bd 00 50 80 00 fd 0a 01 1f 55 50 80 00 fb 50 80 02 fa 3d c3 0a 01 1f
55 50 80 01 fd bd 00 50 80 00 fc 0a 01 1f 55 50 80 01 fb 50 80 01 fc 3d c3 0a 01 1f
55 50 80 01 f9 bd 00 50 80 01 fc 0a 01 1f 55 50 80 00 fb 50 80 00 fc 3d cb 0a 01 1f
55 50 80 02 fa bd 00 50 80 00 fb 0a 01 1f 55 50 80 02 fc 50 80 01 fb 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 02 fb bd 00 50 80 00 fb 0a 01 1f 55 50 80 02 fb 50 80 01 fb 3d c3 0a 01 1f
55 50 80 00 fb bd 00 50 80 03 fa 0a 01 1f 55 50 80 01 fc 50 80 01 fb 3d c3 0a 01 1f
55 50 80 03 fa bd 00 50 80 01 fc 0a 01 1f 55 50 80 01 fb 50 80 00 fc 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 03 fa bd 00 50 80 01 fa 0a 01 1f 55 50 80 02 fa 50 80 02 fd 3d cb 0a 01 1f
55 50 80 01 fa bd 00 50 80 03 fb 0a 01 1f 55 50 80 01 fa 50 80 03 fa 3d c3 0a 01 1f
...
-----Stream END-----

Middle Speed (MOSI&MISO)

-----Stream-----
55 50 80 06 1c bd 00 50 80 06 1c 0a 01 1f 55 50 80 07 24 50 80 04 1e 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 05 1b bd 00 50 80 04 1d 0a 01 1f 55 50 80 04 1d 50 80 05 26 3d cf 0a 01 1f
55 50 80 02 1e bd 00 50 80 00 1e 0a 01 1f 55 50 80 fe 1c 50 80 04 26 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 02 1d bd 00 50 80 00 1f 0a 01 1f 55 50 80 00 1e 50 80 00 1d 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 00 28 bd 00 50 80 00 1d 0a 01 1f 55 50 80 ff 1e 50 80 00 1d 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 00 29 bd 00 50 80 01 1d 0a 01 1f 55 50 80 fe 1c 50 80 00 1e 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 fc 28 bd 00 50 80 01 1f 0a 01 1f 55 50 80 ff 1c 50 80 ff 1c 3d cf 0a 01 1f
55 50 80 fc 1f bd 00 50 80 01 1d 0a 01 1f 55 50 80 fe 1c 50 80 fb 1e 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 fc 1e bd 00 50 80 fc 1d 0a 01 1f 55 50 80 fa 27 50 80 fc 1e 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 fb 1c bd 00 50 80 fb 1e 0a 01 1f 55 50 80 f8 26 50 80 fa 1d 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 fa 1e bd 00 50 80 fa 1d 0a 01 1f 55 50 80 f9 1a 50 80 f7 27 3d c7 0a 01 1f
55 50 80 f9 1c bd 00 50 80 f7 1c 0a 01 1f 55 50 80 f9 1c 50 80 f8 1c 3d cf 0a 01 1f
55 50 80 f4 23 bd 00 50 80 f8 1c 0a 01 1f 55 50 80 f9 1a 50 80 f7 1b 3d c7 0a 01 1f
...
-----Stream END-----

まとめ

ここからわかったことをまとめます．

G400はMotionBurstを使用している
1msの間にセンサから複数回(おそらく10回以上)変位を読んでいる

複数回アクセスは予想通りですね．(G300でもやっていました)
AnkerのマウスもMotionBurstを使っていましたし，ゲーミングマウスでのデータ取得はMotionBurstが基本なのかもしれません．

キャプチャを正確にしてデータが取れたら，さらに分かることが多そうです．なにか分かったら，また記事にしたいと思います．

リアルの方の進捗メイキングのほうが中々どうして・・・という感じで記事になりそうな進捗はないです．今回はゲーミングデバイスの雑談というか日記的なものになります．

進捗など

ゴールデンウィークと5月一杯を使ってAim調整ソフトウェアに仕立てることは出来たのですが，使用しているライブラリのLicenseなどの諸事情がありアプリケーション自体の公開はしない予定です．ちゃんと表に出してフィードバックをもらうのが重要だというのは理解しているのですが・・・：(
最近は毎日1時間ほど，このアプリケーションを遊んでいます．
2年位前から，「こんなアプリケーションが欲しいけど，誰も作らないだろうから自分で作るしかないなぁ」と考えていたものなので肩の荷が下りた気持ちです．

4月はコレの続きとして，ADNS-9500対応のものを作ろうとしていました．
しかし，問題が発生しました．

あーなるほど。 pic.twitter.com/IDGWY29JGn
— systema (@systema_) 2015, 5月 4

センサ側のMISO(SPI用のMaster入力Slave出力)のポートが死んだようです．図の上の部分がMISOの信号なのですが，最大でも0.5V程度しか出ていません．筺体に星の絵が書いてあるのが特徴のマウスだったのですが，センサーがお星様になりました．RIP Anker Laser Precision Gaming Mouse．
しかし#LogicalGamingの夏はまだ終わりません．Perixx MX-2000 IIの熱いカバーによって願望は成されるでしょう．

以上を踏まえて，日本周辺の優秀なゲーミングデバイス若人へ以下の言葉を送ります．
「ADNSセンサは出力ピンに電流をSinkさせると壊れることがあるので，通電前にMCU側のピン設定をよく確認しましょう．」

マウス

今使っているのはRazer Abyssus (2014)です．G300r best という結論が出たのですが，紫電改が原因でこうなりました．マウスパッドの項で詳しく書きます．

個人的な使いたいマウス候補を順で並べると，G300r，G100s，Razer Abyssus(2014)，その他，の順です．
G100sの形状が許容出来て，G300rのセンサー性能が問題となるのならG100sが一番オススメです．価格が安いのも良いポイントです．
ここ一年で，数十種類のマウスを店頭で触りましたが，サイズと重量の項目でほとんどが選外となりました．

他にはADNS-3090のドナーとしてELECOMのM-XG3Gを買いました．Amazonで購入できるADNS-3090センサ搭載マウスで一番安いと思います．このマウスは，カウントクリップが特徴のマウスですが，実際にプレイしてみると低IPS帯での使用ならクリティカルな問題はないのかなと感じました．
形状的は良いと思うのですが，少し大きすぎるのと，重量は完全にアウトの領域なので私のマウス候補からは除外となりました．そのうちセンサーからケーブルが生えることになるでしょう．コレのADNS-3090版を予定しています．最終的に基板から剥がす所まで行くかも知れません．

また，大手サプライから出ている極小の安マウスを捕獲して筺体の作りについて考えたりしていました．
今欲しいマウスははるか昔にディスコンしているWMOです．欲しいと言いつつ，WMOを使うのならG100sで良い気がします．
他には，DRTCM37/38関係のマウスがC国のメーカからチラホラ出ているようなのでこちらも気になります．

マウスパッド

後述の紫電改を買うまでの数ヶ月はCOUGAR CONTROL mouse padを使用していました．非常に良い布マウスパッドです．
個人的に使いたいマウスパッド候補を順で並べると，紫電改，COUGAR CONTROL，ROCCAT Tait，その他，の順になります．紫電改はかなり滑るマウスパッドなので，人を選ぶと思います．マウスパッドもまた，Arkなどの店頭で数十枚触りましたが，滑走性を考えると選外になりました．

最後に，最近Artisan 紫電改を購入しました．大変興味深いマウスパッドです．
摩擦係数はプラスチックマウスパッドとほぼ同等だと感じました．しかし，布，プラスチック製のマウスパッドと比較して，動摩擦係数と静止摩擦係数の比が1に近いです．もう少し全体の摩擦係数が高ければ完璧だったでしょう．
紫電改でG300(r)で使用すると低速時にセンサの誤動作が起きるので，Razer Abyssus(2014)を使うことにしました．紫電改を使い始めて2週間ほどですが，プラスチックマウスパッド並に滑る点を除けば非常によいと感じます．
Abyssusはブランド上の理由でL社のマウスが使えないといった軽量マウサーの方にオススメだと思います．(当然，中の錘は外してある前提ですが．)軽いのは確かですが，大きさ的には小型にはジャンルされないのかなという感じがします．

キーボード

RealforceのALL 30gモデルを買いました．しかし，テンキーが邪魔だったので一日でサブキーボードへ移動せさました．文章作成能力は非常に高いので，長文を書く時に出して使っています．これを買うために，実験装置のファームウェアの修正アップデート(という名のほぼフルスクラッチでファームウェアを書き直した)で稼いだ分がほとんど飛んだような・・・
スイッチの特性的にはゲーミング用途としても良いのかもしれませんが，極端な差は感じられません．赤軸とRealforceを比較して，戦績にどれくらい影響するかは未知の領域です．極端にこだわる人でなければCherry MXの赤軸か茶軸のメカニカルキーボードで十分だと思います．

ちなみに今，私が使用しているゲーム用のキーボードは赤軸のKEYCRAFTSのCR-210RD-BBLEです．このキーボードは製品HPの画像を見ると分かるように，全スイッチにLEDを搭載しているのに，キートップはクリアパーツではないので暗所では逆光でむしろキーの文字が見えないという大変に興味深い仕様なのですが，他に特徴はありません．テンキーレスなところは良いと思います．

#LogicalGaming

2015/05/31

Logitech G400 のデータパスを解析してみる