パソコンにUSB接続したゲームパッド(方向キー、複数ボタン)と、Arduino nanoの通信

複数のボタンや方向キーの情報を同時に送るには、「データをカンマ（,）で区切った1つの文字列」にして送信し、Arduino側でそれを分解して読み取る方法（CSV形式）が確実で簡単です。

例えば、方向キーのX軸、Y軸、ボタン0〜3の状態を 1,0,1,0,0,0\n のようなテキストデータとして送受信します。

以下に、方向キー（D-pad）とボタン0〜3（A, B, X, Yなど）をPCから送信し、Arduinoで受信して各変数に格納するプログラムを作成しました。

Arduino側のプログラム（C++）
送られてきたカンマ区切りの文字列を読み取り、sscanf という関数を使って6つの変数（X軸、Y軸、ボタン4つ）に切り分けます。

.c++

// PCからカンマ区切りのデータを受信し、各ボタン・キーの状態を読み取るプログラム

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  // 文字列の読み取り待ち時間（タイムアウト）を短くして動作の遅れを防ぐ
  Serial.setTimeout(20); 
}

void loop() {
  // PCからデータが届いているか確認
  if (Serial.available() > 0) {
    // 改行コード ('\n') が来るまで文字列として読み取る
    String msg = Serial.readStringUntil('\n');

    // 読み取ったデータを入れる変数
    int dpad_x = 0;
    int dpad_y = 0;
    int btn0 = 0;
    int btn1 = 0;
    int btn2 = 0;
    int btn3 = 0;

    // sscanfを使って、カンマ区切りの文字列から6つの整数(%d)を抽出する
    // うまく6つのデータが取り出せた場合のみ処理を実行
    if (sscanf(msg.c_str(), "%d,%d,%d,%d,%d,%d", &dpad_x, &dpad_y, &btn0, &btn1, &btn2, &btn3) == 6) {
      
      // ==========================================
      // ここにモーターやLEDを動かす処理を書きます
      // ==========================================
      
      // 【テスト用】受信したデータをPCに送り返す（Python側で表示させるため）
      Serial.print("受信成功 -> ");
      Serial.print("方向X:"); Serial.print(dpad_x);
      Serial.print(" 方向Y:"); Serial.print(dpad_y);
      Serial.print(" B0:"); Serial.print(btn0);
      Serial.print(" B1:"); Serial.print(btn1);
      Serial.print(" B2:"); Serial.print(btn2);
      Serial.print(" B3:"); Serial.println(btn3);
    }
  }
}

PC側のプログラム（Python）
Pygameでは、一般的な十字の方向キーは「ハットスイッチ（Hat）」として認識され、(X軸, Y軸) のタプル形式（-1, 0, 1 のいずれか）で取得できます。これをボタンの情報と合体させて送信します。

.py

import pygame
import serial
import time

# --- 環境に合わせて書き換える設定 ---
COM_PORT = 'COM3' # Mac/Linuxの場合は '/dev/tty.usbserial-XXXX' など
BAUD_RATE = 9600

# シリアル通信の初期化
try:
    ser = serial.Serial(COM_PORT, BAUD_RATE, timeout=0.1)
    time.sleep(2) # Arduinoの再起動待ち
    print("Arduinoと接続しました！")
except serial.SerialException:
    print(f"エラー: {COM_PORT} が開けません。")
    exit()

# Pygameの初期化
pygame.init()
pygame.joystick.init()

if pygame.joystick.get_count() == 0:
    print("ゲームパッドが接続されていません。")
    ser.close()
    exit()

joystick = pygame.joystick.Joystick(0)
joystick.init()
print(f"「{joystick.get_name()}」を使用します。")
print("方向キーとボタン0〜3を操作してください。ターミナルにArduinoからの返信が表示されます。")
print("終了するには Ctrl+C を押してください。")

try:
    while True:
        pygame.event.pump() # ゲームパッドの状態を更新

        # 方向キー（ハットスイッチ）の状態を取得
        # hat_data は (X, Y) の形式。左が-1、右が1、上が1、下が-1（※コントローラーによる）
        if joystick.get_numhats() > 0:
            hat_data = joystick.get_hat(0)
            dpad_x = hat_data[0]
            dpad_y = hat_data[1]
        else:
            dpad_x, dpad_y = 0, 0 # ハットスイッチが無い場合

        # ボタン0〜3の状態を取得 (押していれば 1, 離していれば 0)
        btn0 = joystick.get_button(0)
        btn1 = joystick.get_button(1)
        btn2 = joystick.get_button(2)
        btn3 = joystick.get_button(3)

        # データをカンマ区切りの文字列にする（最後に改行 \n を入れる）
        # 例: "1,0,1,0,0,0\n"
        send_str = f"{dpad_x},{dpad_y},{btn0},{btn1},{btn2},{btn3}\n"
        
        # Arduinoへ送信（バイト列に変換して送る）
        ser.write(send_str.encode('utf-8'))

        # 【デバッグ用】Arduinoから送り返されてきた文字があれば画面に表示する
        while ser.in_waiting > 0:
            response = ser.readline().decode('utf-8', errors='replace').strip()
            print(response)

        # データの送りすぎを防ぐため、少し待機 (0.05秒 = 秒間20回送信)
        time.sleep(0.05) 

except KeyboardInterrupt:
    print("\nプログラムを終了します。")
finally:
    ser.close()
    pygame.quit()

動作確認のポイント
Pythonのプログラムを動かしている間は、Arduino IDEの「シリアルモニタ」は開けません（通信ポートの取り合いになるため）。

そのため、この構成ではArduino側で Serial.print した内容を、Python側が読み取ってターミナル（黒い画面）に表示する仕組みにしてあります。方向キーやボタンを押して、ターミナルに 受信成功 -> 方向X:1 方向Y:0 B0:1... のように表示されれば、Arduinoまでデータが完璧に届いています。