Seeed XIAO RP2350でNintendo Switchコントローラーを作成する

Seeed XIAO RP2350にいくつかのタクトスイッチとSSD1306のディスプレイを接続した基盤を作成したので、Nintendo Switchのコントローラーを作ってみました。

基板の作成

Seeed XIAO RP2350は画像の左上が０番ピン、左下が６番ピン、右下が７番ピン、右上が１３番ピンとなっています。
０～３を左側のタクトスイッチの上、右、下、左と接続し、４番をSSD1306のSDA、５番をSCK（SCL)、６番を基盤の右上、７～１０を右側のタクトスイッチの上、右、下、左と接続しました。１１番はSSD1306のVDD、12番はGNDでSSD1306のGNDと全てのタクトスイッチの片方（右側）に接続しました。
１３番ピンは5Vですがどこにも接続していません。

機能について

ボタンが９個しかないので、全部のNintendo Switch用のボタンに対応させるには到底足りません。その為、右上のタクトスイッチをファンクションキーとして使用し、この右上を押していないときは左側のタクトスイッチ４個を十字キー、右側のタクトスイッチをプロコン等と同様に上がX、右がA、下がB、左がYとなるようにし、ファンクションキーを押しているときは、左側の上をR、右がZR、下がZL、左がL、右側の上が「＋」、右がHOME、下がキャプチャー、左が「ー」となるようにしました。

ソースコードの作成

Google AIモードを使用して作成しました。
概ね出力されたソースでそのまま動いたのですが、RP2350の場合「Adafruit_SSD1306」の初期化で「&Wire」ではなく「&Wire1」を使う必要があるので、指摘して「&Wire1」に変更してもらっています。また、ZLとL、ZRとRが入れ替わっている現象が起きていたのですが、ビットマスクの指定に誤りがあったらしく、「正しい割り当てに修正」という形で修正されています。他に「con」という余分な文字列が含まれていた部分を指摘し「不要なconを削除済み」というコメントが入っていたりします。
Google AIモードはかなり優秀ですが、ある程度は人間側でコードレビューできた方が良いように思いました。

#include "Adafruit_TinyUSB.h"
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

// --- SSD1306 ディスプレイ設定 ---
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET    -1
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire1, OLED_RESET);

// --- ピン配置定義 ---
const int PIN_A     = D8;  
const int PIN_B     = D9;  
const int PIN_UP    = D0;
const int PIN_DOWN  = D2;
const int PIN_LEFT  = D3;
const int PIN_RIGHT = D1;
const int PIN_Y     = D10; 
const int PIN_X     = D7;  
const int PIN_FN    = D6;  // Fn（同時押しトリガー）

// --- Switch コントローラーのデータ構造 ---
typedef struct {
  uint16_t Button; 
  uint8_t  Hat;    
  uint8_t  LX;     
  uint8_t  LY;
  uint8_t  RX;
  uint8_t  RY;
  uint8_t  Vendor;
} SwitchReport_t;

// --- 💡 Switch用ボタンビットマスク（正しい割り当てに修正） ---
#define SWITCH_Y       0x0001
#define SWITCH_B       0x0002
#define SWITCH_A       0x0004
#define SWITCH_X       0x0008
#define SWITCH_L       0x0010 // 👈 0x0010 が正しい L ボタン
#define SWITCH_R       0x0020 // 👈 0x0020 が正しい R ボタン
#define SWITCH_ZL      0x0040 // 👈 0x0040 が正しい ZL ボタン
#define SWITCH_ZR      0x0080 // 👈 0x0080 が正しい ZR ボタン
#define SWITCH_MINUS   0x0100
#define SWITCH_PLUS    0x0200
#define SWITCH_HOME    0x1000 
#define SWITCH_CAPTURE 0x2000 

// 十字キー(Hat)の値定義
#define HAT_UP         0x00
#define HAT_UP_RIGHT   0x01
#define HAT_RIGHT      0x02
#define HAT_DOWN_RIGHT 0x03
#define HAT_DOWN       0x04
#define HAT_DOWN_LEFT  0x05
#define HAT_LEFT       0x06
#define HAT_UP_LEFT    0x07
#define HAT_CENTER     0x08

uint8_t const desc_hid_report[] = {
  0x05, 0x01, 0x09, 0x05, 0xa1, 0x01, 0x15, 0x00, 0x25, 0x01, 0x35, 0x00, 0x45, 0x01, 0x75, 0x01,
  0x95, 0x10, 0x05, 0x09, 0x19, 0x01, 0x29, 0x10, 0x81, 0x02, 0x05, 0x01, 0x25, 0x07, 0x46, 0x3b,
  0x01, 0x75, 0x04, 0x95, 0x01, 0x65, 0x14, 0x09, 0x39, 0x81, 0x42, 0x65, 0x00, 0x75, 0x04, 0x95,
  0x01, 0x81, 0x01, 0x26, 0xff, 0x00, 0x46, 0xff, 0x00, 0x75, 0x08, 0x95, 0x04, 0x09, 0x30, 0x09,
  0x31, 0x09, 0x32, 0x09, 0x35, 0x81, 0x02, 0x05, 0x0c, 0x75, 0x08, 0x95, 0x01, 0x09, 0x00, 0xb1,
  0x03, 0xc0
};

Adafruit_USBD_HID usb_hid;
SwitchReport_t joyReport;

void reset_report() {
  joyReport.Button = 0;
  joyReport.Hat = HAT_CENTER;
  joyReport.LX = 128;
  joyReport.LY = 128;
  joyReport.RX = 128;
  joyReport.RY = 128;
  joyReport.Vendor = 0;
}

void setup() {
  int pins[] = {PIN_A, PIN_B, PIN_UP, PIN_DOWN, PIN_LEFT, PIN_RIGHT, PIN_Y, PIN_X, PIN_FN};
  for (int i = 0; i < 9; i++) {
    pinMode(pins[i], INPUT_PULLUP);
  }

  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { 
    for(;;); 
  }
  
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("Switch Pad Init...");
  display.display();

  TinyUSBDevice.setID(0x0f0d, 0x00c1);
  
  usb_hid.setPollInterval(2);
  usb_hid.setReportDescriptor(desc_hid_report, sizeof(desc_hid_report));
  usb_hid.begin();

  reset_report();
}

void loop() {
  if (!TinyUSBDevice.ready()) return;

  reset_report();

  String pressedButtons = "";
  String dirText = "CENTER";

  // 各物理ピンの生状態を取得 (LOW = 押されている)
  bool p_a     = (digitalRead(PIN_A) == LOW);
  bool p_b     = (digitalRead(PIN_B) == LOW);
  bool p_up    = (digitalRead(PIN_UP) == LOW);
  bool p_down  = (digitalRead(PIN_DOWN) == LOW);
  bool p_left  = (digitalRead(PIN_LEFT) == LOW);
  bool p_right = (digitalRead(PIN_RIGHT) == LOW);
  bool p_y     = (digitalRead(PIN_Y) == LOW);
  bool p_x     = (digitalRead(PIN_X) == LOW);
  bool p_fn    = (digitalRead(PIN_FN) == LOW); 

  // --- 1. D6(Fn)が押されているときの特殊同時押し判定 ---
  if (p_fn) {
    // 💡 D6 + D3(LEFT) + D0(UP) = L + R 同時押し (競合を防ぐため一番最初に判定)
    if (p_left && p_up) {
      joyReport.Button |= (SWITCH_L | SWITCH_R);
      pressedButtons += "L+R ";
    } 
    // 💡 D6 + D3(LEFT) = L ボタン
    else if (p_left) {
      joyReport.Button |= SWITCH_L;
      pressedButtons += "L ";
    }
    // 💡 D6 + D0(UP) = R ボタン
    else if (p_up) {
      joyReport.Button |= SWITCH_R;
      pressedButtons += "R ";
    }

    // 💡 D6 + D2(DOWN) = ZL ボタン
    if (p_down) {
      joyReport.Button |= SWITCH_ZL;
      pressedButtons += "ZL ";
    }
    // 💡 D6 + D1(RIGHT) = ZR ボタン
    if (p_right) {
      joyReport.Button |= SWITCH_ZR;
      pressedButtons += "ZR ";
    }

    // D6 + D10(Y) = マイナス(-)
    if (p_y) {
      joyReport.Button |= SWITCH_MINUS;
      pressedButtons += "- ";
    }
    // D6 + D7(X) = プラス(+)
    if (p_x) {
      joyReport.Button |= SWITCH_PLUS;
      pressedButtons += "+ ";
    }

    // D6 + D8(A) = HOME
    if (p_a) {
      joyReport.Button |= SWITCH_HOME;
      pressedButtons += "HOME ";
    }
    // D6 + D9(B) = CAPTURE
    if (p_b) {
      joyReport.Button |= SWITCH_CAPTURE;
      pressedButtons += "CAPT ";
    }

  } 
  // --- 2. D6(Fn)が押されていないときの通常判定 ---
  else {
    // 通常のA, B, Y, Xボタン
    if (p_a) { joyReport.Button |= SWITCH_A; pressedButtons += "A "; }
    if (p_b) { joyReport.Button |= SWITCH_B; pressedButtons += "B "; }
    if (p_y) { joyReport.Button |= SWITCH_Y; pressedButtons += "Y "; }
    if (p_x) { joyReport.Button |= SWITCH_X; pressedButtons += "X "; }

    // 通常の十字キー判定（不要なconを削除済み）
    if (p_up && p_right)        { joyReport.Hat = HAT_UP_RIGHT;   dirText = "UP-RIGHT"; }
    else if (p_down && p_right) { joyReport.Hat = HAT_DOWN_RIGHT; dirText = "DN-RIGHT"; }
    else if (p_down && p_left)  { joyReport.Hat = HAT_DOWN_LEFT;  dirText = "DN-LEFT"; }
    else if (p_up && p_left)    { joyReport.Hat = HAT_UP_LEFT;    dirText = "UP-LEFT"; }
    else if (p_up)              { joyReport.Hat = HAT_UP;         dirText = "UP"; }
    else if (p_down)            { joyReport.Hat = HAT_DOWN;       dirText = "DOWN"; }
    else if (p_left)            { joyReport.Hat = HAT_LEFT;       dirText = "LEFT"; }
    else if (p_right)           { joyReport.Hat = HAT_RIGHT;      dirText = "RIGHT"; }
  }

  // --- SSD1306 ディスプレイ表示処理 ---
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 0);
  display.setTextSize(1);
  display.println("[ XIAO RP2350 PAD ]");
  display.println("---------------------");
  
  display.print("Pressed: ");
  display.setTextSize(2); 
  display.println(pressedButtons);
  
  display.setTextSize(1);
  display.print("Dir    : ");
  display.setTextSize(2);
  display.println(dirText);
  
  display.display(); 

  // レポート送信
  usb_hid.sendReport(0, &joyReport, sizeof(joyReport));
  delay(5);
}

Arduino IDEでコンパイル、ビルドする方法

以下のサイト等を参考にArduino IDEをインストールし、ボードマネージャで「SEEED XIAO RP2350」を指定します。
https://wiki.seeedstudio.com/ja/xiao_rp2350_arduino/

①基本設定で以下のURLを追加する

https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/global/package_rp2040_index.json

②「ボードを選択」で「Seeed XIAO RP2350」を選択する。

③「ツール」「USB Stack」で「Adafruit TinyUSB」を選択する。

④上記の①～③でコンパイル可能になると思います。
「スケッチ」→「コンパイル済みバイナリをエクスポート」を実行します。

⑤コンパイルが完了すると、ソースファイルの置いてあるフォルダに「build」フォルダが作成され、その中に「～.uf2」ファイルが作成されます。

Seeed XIAO RP2350へ書き込む方法

①「B」のボタンを押しながらUSBケーブルを接続します。

②下記のような形でUSBメモリーと同様にフォルダが開きます。ここに作成したuf2ファイルをドロップしてコピーすると書き込まれます。

動作確認

スーパーマリオブラザーズで動作確認しました。
十字キーの右とAボタンを押して、マリオがちょっとジャンプしています。

最後に

Seeed XIAO RP2350は背面にD11～D18の８個の拡張ピンのパッドがあるので、増やそうと思えばあと８つボタンを足すことができます。ただし、多数のボタンが必要な自作アケコン等をつくるのであれば、本家のRaspberry Pi Pico 2を使ったりした方がよさそうです。また、RP2350はアナログ入力が0～2の３個しかないので、アナログ入力を４軸以上使う場合は80ピン版のRP2350Bを搭載したボードを使用する必要があります。