# Trabalho 2 - 2025-2: Estudo do Controle DualSense (PS5) |Nome|Matrícula| |----|:-------:| | Bruno Medeiros de Oliveira | 211031646 | | Cauã Matheus Alves Corrêa | 211031673 | | Gustavo Kenzo Araki Takechi | 211029343 | | Leonardo Lago Moreno | 211031762 | ## 1. Descrição do produto selecionado: Controle DualSense (PS5) * **Funções principais, público-alvo e contexto de uso:** * O DualSense é o controle padrão do console PlayStation 5 (PS5). * Seu público-alvo são os jogadores de PS5, e o contexto de uso é primariamente para jogos eletrônicos. * Suas funções inovadoras, o **feedback tátil** e os **gatilhos adaptáveis**, têm como objetivo aumentar a imersão do jogador, simulando sensações como a textura de uma superfície, a tensão de uma corda de arco ou o recuo de uma arma. * **Componentes e sensores utilizados (no produto real):** * **Atuadores de Feedback Tátil:** O DualSense *não* usa motores de vibração tradicionais (ERM). Ele usa dois **atuadores de bobina de voz (Voice-Coil Actuators)**, similares à tecnologia de alto-falantes. Isso permite vibrações extremamente precisas, localizadas e de alta fidelidade (Fonte: *[link para um teardown ou artigo técnico]*). * **Gatilhos Adaptáveis (L2/R2):** Cada gatilho possui um pequeno **motor elétrico acoplado a um conjunto de engrenagens (incluindo uma engrenagem helicoidal)**. Esse motor pode aplicar força contrária ao dedo do usuário, criando resistência variável ou até mesmo "empurrando" o gatilho de volta (Fonte: *[link para artigo técnico sobre os gatilhos]*). * **Sensores de Movimento:** Um sistema de **IMU (Unidade de Medição Inercial) de 6 eixos**, composto por um acelerômetro de 3 eixos e um giroscópio de 3 eixos. * **Touchpad:** Um touchpad capacitivo de 2 pontos com função de clique. * **Microfone:** Um conjunto de microfones integrado com botão de "mute". * **Outros:** Alto-falante mono embutido, sensor de posição para os gatilhos, botões capacitivos (Share/Options). * **Tecnologias de comunicação e controle embarcadas:** * **Comunicação:** Bluetooth 5.1 (para conexão sem fio com o PS5 e outros dispositivos) e USB-C (para carregamento e modo de conexão com fio). * **Controle:** Um microcontrolador principal (MCU) customizado da Sony que gerencia todas as entradas, saídas e os complexos algoritmos de haptic/trigger. --- ## 2. Análise técnica do funcionamento * **Principais módulos do sistema:** * **Módulo de Entrada:** Coleta dados dos botões, analógicos e touchpad. ![PCB Frontal](./assets/pcb_frontal.png) ![PCB Traseira](./assets/pcb_traseira.png) ![Touchpad](./assets/touchpad.png) * **Módulo de Saída (Atuadores):** Controla os atuadores de bobina de voz (haptics), os motores dos gatilhos e o alto-falante. ![Trigger](./assets/trigger.png) * **Módulo de Conectividade:** Lida com a comunicação Bluetooth e USB. * O módulo USB fica ao topo, já o Bluetooth não encontramos em nenhuma fonte confiável. * **Identificação de tecnologias críticas:** * **Atuadores de Bobina de Voz:** A capacidade de reproduzir "áudio tátil" (vibrações tão complexas quanto uma forma de onda de áudio) é a tecnologia mais crítica. * **Mecanismo dos Gatilhos:** O conjunto mecânico (motor + engrenagens) que permite resistência dinâmica é a segunda grande inovação. * **Protocolo de Baixa Latência:** A pilha Bluetooth é altamente otimizada para garantir latência mínima entre a ação no jogo e o feedback no controle. --- ## 3. Proposta de reprodução com ESP32 Aqui descrevemos como as *principais* funcionalidades (haptics, gatilhos e movimento) poderiam ser *simuladas* conceitualmente com uma ESP32 "normal" e componentes simples. * **Descrição conceitual:** O sistema usaria uma ESP32 como cérebro principal. Ele se conectaria a um computador ou dispositivo via **Bluetooth (usando o perfil HID)**, aparecendo como um controle genérico. A ESP32 leria os sensores (IMU, potenciômetros) e acionaria os atuadores (motores, servos) com base em comandos recebidos ou lógicas locais. * **Mapeamento de Funcionalidades para Componentes Simples:** * **Movimento (Giroscópio):** * **DualSense:** IMU de 6 eixos. * **Proposta ESP32:** Um módulo **MPU6050**. É um sensor de 6 eixos (giro+acel) barato, comum e que se comunica com a ESP32 via I2C. * **Feedback Tátil (Haptics):** * **DualSense:** Atuadores de bobina de voz (complexos). * **Proposta ESP32 (Simples):** Substituir a fidelidade por intensidade. Usaríamos dois motores de vibração **ERM (Eccentric Rotating Mass)** ou **LRA (Linear Resonant Actuator)** simples. Eles seriam controlados por **sinais PWM** da ESP32, passando por um transistor (ex: MOSFET) para lidar com a corrente. Isso não recria a *textura*, mas simula o *rumble* direcional. * **Gatilhos Adaptáveis:** * **DualSense:** Mecanismo de motor + engrenagem helicoidal (complexo). * **Proposta ESP32 (Conceitual):** Esta é a parte mais difícil. Uma simulação conceitual seria: 1. Ler a posição do gatilho com um **potenciômetro deslizante** ou a pressão com um **FSR (Force-Sensitive Resistor)**. 2. Para *criar a resistência*, acoplaríamos um **micro servo motor (ex: SG90)** ao gatilho. Quando um "evento" (como puxar um arco) fosse sinalizado, a ESP32 moveria o servo para uma posição que fisicamente *bloqueia* ou *resiste* ao movimento do gatilho. Seria uma simulação "binária" (livre/resistente) em vez de dinâmica, mas cumpre o conceito. * **Outros Componentes:** * **Analógicos:** 2x módulos de joystick (com potenciômetros). * **Touchpad:** A ESP32 possui **pinos de toque capacitivo (T0-T9)**. Poderíamos usar 4 pinos para simular um "direcional" de toque, ou usar um módulo de touchpad capacitivo (ex: TTP229) para mais zonas. * **Microfone:** Um microfone I2S, como o **INMP441**. * **Alto-falante:** Um módulo amplificador I2S (ex: **MAX98357**) e um pequeno alto-falante. * **Diagrama conceitual do sistema:** ![Diagrama](./assets/diagrama.png) * **Limitações e desafios esperados:** * **Fidelidade Tátil:** A maior limitação. ERMs/LRAs simples *jamais* replicarão a fidelidade dos atuadores de bobina de voz. A sensação de "textura" seria perdida. * **Fidelidade dos Gatilhos:** A solução com servo seria barulhenta, lenta e binária (resiste/não resiste), muito diferente da resistência suave e dinâmica do DualSense. * **Integração Mecânica:** Montar os servos e potenciômetros nos gatilhos de forma funcional seria um grande desafio mecânico. * **Protocolo:** A ESP32 atuaria como um controle HID padrão. Replicar o protocolo proprietário do PS5 e os sinais de haptic/trigger específicos dos jogos é (provavelmente) impossível sem engenharia reversa pesada. --- ## 4. Pesquisa bibliográfica e tecnológica ### **Artigos de Tecnologia:** **Texas Instruments. HID over GATT Profile (HOGP) Bluetooth® Low Energy. Application Note SWRA715, 2021. Disponível em:** [https://www.ti.com/lit/an/swra715/swra715.pdf?ts=1762780142801](https://www.ti.com/lit/an/swra715/swra715.pdf?ts=1762780142801) **Resumo:** Este relatório técnico detalha a implementação da especificação HID Over GATT Profile (HOGP) para Bluetooth Low Energy, permitindo comunicação wireless de dispositivos de interface humana como controles e teclados. O documento apresenta, com foco prático, como mapear relatórios HID, intervalos de conexão para reduzir latência (7,5 ms), modelos de payload para mouse e teclado, throughput do BLE para aplicações de jogo e recomendações de arquitetura para firmware em microcontroladores BLE modernos, como os da linha CC26x2. Serve como base técnica para projetos de controles sem fio de baixa latência, incluindo ESP32. **STELLMACHER, C. et al. (2022). Triggermuscle: Exploring Weight Perception for Virtual Reality Through Adaptive Trigger Resistance in a Haptic VR Controller. Frontiers in Virtual Reality, 2, 754511. Disponível em:** [https://www.readcube.com/articles/10.3389/frvir.2021.754511](https://www.readcube.com/articles/10.3389/frvir.2021.754511) **Resumo:** O artigo apresenta um controlador VR com gatilho adaptativo baseado em servo motor, replicando resistência dinâmica similar ao controle DualSense do PS5. O estudo detalha um experimento psicofísico com 21 participantes, demonstrando que variações de resistência podem ser percebidas como diferentes pesos virtuais. O trabalho discute limitações de resposta do motor, precisão da sensação háptica e implicações para o design de feedback tátil em controles para jogos e realidade virtual, servindo como referência para reproduzir gatilhos adaptáveis com microcontroladores e atuadores simples. **IMANULLAH, M. et al. IMU-Based Joystick: Usage and Interaction Schemes in Games. AIP Conference Proceedings, 2023. Disponível em:** [http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1837303/FULLTEXT01.pdf](http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1837303/FULLTEXT01.pdf) **Resumo:** O artigo propõe um joystick substituindo potenciômetros convencionais por um sistema baseado em Unidade de Medição Inercial (IMU) de 6 graus de liberdade, como o MPU6050. Testes em jogos simulando direção automotiva mostram que o controle com IMU resulta em maior precisão e flexibilidade de interação, validando sua aplicação prática em projetos DIY e acadêmicos de controles com ESP32. O trabalho também compara esquemas de navegação, calibração do sensor e aspectos ergonômicos fundamentais para experiência do usuário. **HARRISON, J. How The PS5's Genuinely Clever Adaptive Triggers Work. Hackaday, 2021. Disponível em:** [https://hackaday.com/2021/09/13/how-the-ps5s-genuinely-clever-adaptive-triggers-work/](https://hackaday.com/2021/09/13/how-the-ps5s-genuinely-clever-adaptive-triggers-work/) **Resumo:** Este artigo do Hackaday explora o funcionamento mecânico e eletrônico dos gatilhos adaptativos do DualSense do PS5. Ele detalha como motores DC miniatura, engrenagens helicoidais e posicionamento de sensores permitem variedade contínua de resistência no gatilho, simulando ações como arco e flecha ou armas. O conteúdo inclui fotos de teardown, esquemas simplificados e análise dos desafios de controle em tempo real via microcontroladores, oferecendo informações valiosas para quem deseja replicar a inovação em projetos customizados de controles com ESP32. ### **Artigos de Aplicação/Uso:** **Surgeon Uses PS5's DualSense Controller in Teleoperated Surgery** Disponível em: Push Square - [Researchers Remotely Perform Surgery 5,780 Miles Away Using a PS5 DualSense - TechEBlog](https://www.techeblog.com/eth-zurich-surgery-ps5-dualsense-game-controller/) **Resumo:** Reportagem sobre aplicação médica inovadora do DualSense: pesquisadores do ETH Zurich utilizaram o controlador para realizar cirurgia endoscópica teleoperada a 5.780 quilômetros de distância (Suíça para Hong Kong) com latência menor que 300 milissegundos, demonstrando viabilidade para cirurgia remota em humanos. **FAZIL MOHAMMED, M. et al. Design of Drilling Mechanism for Aquilaria Tree Climbing Modular Robot. Lecture Notes in Mechanical Engineering, Springer Nature, 2022. Disponível em:** [https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-16-8954-3_37](https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-16-8954-3_37) **Resumo:** O artigo apresenta o design de um robô modular autônomo para escalar árvores de Aquilaria, utilizando controlador DualShock para operação teleoperada. O sistema integra mecanismo de perfuração para inoculação de fungos em troncos de árvores, visando produção de resina agarwood. O trabalho detalha o controle via joystick analógico, mapeamento de botões para movimentação de módulos, análise de torque dos motores DC e validação do sistema através de protótipo funcional. O estudo demonstra aplicação prática de controles de videogame em robótica móvel e teleoperação para agricultura de precisão. **RAI, A. K. et al. Wireless Gamepad Controlled Surveillance Robot. 7th International Conference on Computing for Sustainable Global Development (INDIACom), IEEE, 2023. Disponível em:** [https://ieeexplore.ieee.org/document/10100286](https://ieeexplore.ieee.org/document/10100286) **Resumo:** Este artigo descreve o desenvolvimento de um robô de vigilância teleoperado via controle de videogame sem fio (gamepad). O sistema utiliza comunicação Bluetooth entre o controle DualShock e microcontrolador Arduino Mega 2560 para navegação omnidirecional através de motores DC e rodas Mecanum. A plataforma integra câmera IP WiFi para transmissão de vídeo em tempo real, sensor ultrassônico HC-SR04 para detecção de obstáculos e display OLED para feedback ao operador. O trabalho apresenta mapeamento completo de botões, análise de latência de comunicação (média de 45ms) e validação experimental em ambientes indoor, demonstrando viabilidade de uso de controles comerciais em aplicações de robótica de vigilância e exploração remota. **LIU, Y. et al. Use of Game Console for Rehabilitation of Parkinson's Disease: A Systematic Review and Meta-Analysis. Frontiers in Aging Neuroscience, vol. 8, p. 199, 2016. Disponível em:** [https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5001816/](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5001816/) **Resumo:** Este estudo apresenta uma revisão sistemática e meta-análise sobre a eficácia de consoles de videogame, incluindo PlayStation com controles DualShock, na reabilitação de pacientes com Doença de Parkinson. A pesquisa analisou 12 ensaios clínicos randomizados envolvendo 402 pacientes, avaliando melhorias em equilíbrio, marcha e qualidade de vida. Os resultados demonstram que a terapia baseada em videogames, utilizando feedback sensorial dos controles (vibração, sensores de movimento), promove ganhos significativos na função motora comparado à fisioterapia convencional. O trabalho evidencia aplicações médicas de tecnologias hápticas e de sensoriamento presentes em controles comerciais, validando seu potencial terapêutico em neurorreabilitação e sistemas embarcados para saúde. **HAHNE, J. M. et al. Learning an EMG Controlled Game: Task-Specific Adaptations and Transfer. PLOS ONE, vol. 11, n. 8, e0160817, 2016. Disponível em:** [https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0160817](https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0160817) **Resumo:** Este artigo investiga adaptações motoras e neurais durante o aprendizado de jogos controlados por sinais eletromiográficos (EMG), comparando interfaces de controle muscular com controles tradicionais de videogame. O estudo experimental com 30 participantes demonstra que o treinamento com feedback visual similar ao de controles de jogo (joysticks analógicos) melhora significativamente a performance em tarefas de controle proporcional. Os resultados revelam transferência de habilidades entre diferentes paradigmas de controle e evidenciam a importância do feedback tátil e visual para aprendizado motor. O trabalho é relevante para o design de interfaces humano-computador em sistemas embarcados, incluindo controles de videogame com sensores biométricos e feedback háptico avançado, como os gatilhos adaptativos e sensores de toque do DualSense. **SÖDERSTRÖM, U.; LARSSON, W.; LUNDQVIST, M.; NORBERG, O.; ANDERSSON, M.; MEJTOFT, T. (2022). Haptic feedback in first person shooter video games. In: Proceedings of the 33rd European Conference on Cognitive Ergonomics (ECCE '22), Kaiserslautern, Germany, October 4–7, 2022. DOI: 10.1145/3552327.3552333. Disponível em:** https://dl.acm.org/doi/10.1145/3552327.3552333 **Resumo:** Este estudo investiga empiricamente o efeito do feedback háptico na imersão percebida pelo jogador através de dois experimentos distintos: um com feedback háptico integrado no controle PlayStation 4 e outro com um colete háptico Woojer. Seis participantes (15-30 anos) jogaram Call of Duty Warzone em modo "Plunder", completando tarefas específicas (movimento, lançamento de granadas, disparos, chamada de ataques aéreos) em ambos os cenários. Os questionários utilizaram a escala MEC-SPQ para medir imersão em sub-escalas de alocação de atenção, autolocalização e ações possíveis. Embora a análise estatística não tenha mostrado diferenças significativas entre os grupos, os resultados indicam tendências positivas: 83% dos participantes consideraram o colete háptico mais imersivo; o feedback tátil aumentou a capacidade de perceber a direção dos disparos e amplificou a sensação de realismo nas explosões. Conclusão principal: o feedback háptico melhora a imersão do jogador, particularmente na consciência das redondezas e na presença espacial, apesar de limitações ergonômicas do dispositivo de entrega (conforto e ajuste). ## 5. Comparativo com produtos similares | Característica | **DualSense (PS5)** (Produto em Estudo) | **DualShock 4 (PS4)** | **Xbox Series Controller** | **Nintendo Switch Pro Controller** | **Steam Controller** | **Razer Wolverine V2** | | :--------------------- | :------------------------------------------------- | :----------------------- | :--------------------------------------------------------------- | :------------------------------------ | :--------------------------- | :-------------------------------- | | **Geração** | 2020 | 2013 | 2020 | 2017 | 2015 | 2020 | | **Feedback Tátil** | **Atuadores de Bobina de Voz** (Alta fidelidade) | Rumble Padrão (ERMs) | Rumble Padrão (ERMs) + "Impulse Triggers" (rumble nos gatilhos) | "HD Rumble" (LRAs de alta fidelidade) | "HD Haptics" (LRAs) | Rumble Padrão (ERMs) | | **Gatilhos** | **Adaptáveis** (Resistência e força motorizada) | Standard (Analógicos) | Standard (Analógicos) | Standard (Digitais) | Gatilhos de "Duplo Estágio" | "Mecha-Tactile" (Clique de mouse) | | **Sensor de Mov.** | Sim (IMU 6 eixos) | Sim (IMU 6 eixos) | Não (no modelo padrão) | Sim (IMU 6 eixos) | Sim (IMU 6 eixos) | Não | | **Touchpad** | Sim (Capacitivo) | Sim (Capacitivo) | Não | Não | Sim (2x Trackpads hápticos) | Não | | **Microfone Embutido** | Sim | Não (só P2) | Não (só P2) | Não (só P2) | Não (só P2) | Não (só P2) | | **Conectividade** | Bluetooth 5.1, USB-C | Bluetooth 2.1, Micro-USB | Bluetooth LE, USB-C | Bluetooth 3.0, USB-C | Bluetooth, USB (Dongle) | Com Fio (USB-C) | --- ## Referências Bibliográficas ### Teardowns e Análises Técnicas **Microcontroller Tips.** (2023). Tear down: Playstation 5 DualSense controller (FAQ). Disponível em: [https://www.microcontrollertips.com/tear-down-playstation-5-dualsense-controller-faq/](https://www.microcontrollertips.com/tear-down-playstation-5-dualsense-controller-faq/). Acesso em: 10 nov. 2025. **TronicsFix.** (2020). PS5 DualSense Controller Teardown - What's Inside? YouTube. Disponível em: [https://www.youtube.com/watch?v=4rNITneXnCo](https://www.youtube.com/watch?v=4rNITneXnCo). Acesso em: 10 nov. 2025. **TronicsFix.** (2020). PS5 DualSense Controller Teardown and Repair Guide. YouTube. Disponível em: [https://www.youtube.com/watch?v=SegiaPqA8SY](https://www.youtube.com/watch?v=SegiaPqA8SY). Acesso em: 10 nov. 2025. **iFixit.** (2020). DualSense Teardown. YouTube. Disponível em: [https://www.youtube.com/watch?v=viqj_MWjb4I](https://www.youtube.com/watch?v=viqj_MWjb4I). Acesso em: 10 nov. 2025. **iFixit.** Device Repair and Teardown Guides. Disponível em: [https://www.ifixit.com/Device/](https://www.ifixit.com/Device/). Acesso em: 10 nov. 2025. **Switch Gaming Blog.** (2022). PS5 DualSense Pin Out Guide (BDM-020). Disponível em: [https://switchgaming.blogspot.com/2022/11/ps5-dualsense-pin-out-guide-bdm-020.html](https://switchgaming.blogspot.com/2022/11/ps5-dualsense-pin-out-guide-bdm-020.html). Acesso em: 10 nov. 2025. ### Engenharia Reversa e Protocolos **egormanga.** (2024). SAxense - DualSense Haptics over Bluetooth (POC). GitHub. Disponível em: [https://github.com/egormanga/SAxense](https://github.com/egormanga/SAxense). Acesso em: 10 nov. 2025. **Reddit.** (2024). DualSense HD Haptics are now available over Bluetooth on Linux! Disponível em: [https://www.reddit.com/r/Dualsense/comments/1m1gjk4/dualsense_hd_haptics_are_now_available_over/](https://www.reddit.com/r/Dualsense/comments/1m1gjk4/dualsense_hd_haptics_are_now_available_over/). Acesso em: 10 nov. 2025. **Reddit.** (2020). Here's how to get audio haptic feedback with DualSense on PC. Disponível em: [https://www.reddit.com/r/PS5/comments/jnp8tu/heres_how_to_get_audio_haptic_feedback_with/](https://www.reddit.com/r/PS5/comments/jnp8tu/heres_how_to_get_audio_haptic_feedback_with/). Acesso em: 10 nov. 2025. ### Tecnologia Háptica **Immersion Corporation.** The Haptic Stack: Hardware Layer. Disponível em: [https://www.immersion.com/the-haptic-stack-hardware-layer/](https://www.immersion.com/the-haptic-stack-hardware-layer/). Acesso em: 10 nov. 2025. **Precision Microdrives.** (2020). Linear Resonant Actuators (LRAs). Disponível em: [https://www.precisionmicrodrives.com/ab-020](https://www.precisionmicrodrives.com/ab-020). Acesso em: 10 nov. 2025. **Texas Instruments.** (2018). Haptics: Solutions for ERM and LRA Actuators. Disponível em: [https://www.ti.com/lit/ml/sszb151/sszb151.pdf](https://www.ti.com/lit/ml/sszb151/sszb151.pdf). Acesso em: 10 nov. 2025. ### Patentes e Documentação Oficial **PlayStation.** Virtual Patent Marking. Disponível em: [https://www.playstation.com/en-us/legal/virtual-patent-marking/](https://www.playstation.com/en-us/legal/virtual-patent-marking/). Acesso em: 10 nov. 2025. ### Implementação ESP32 **lemmingDev.** ESP32-BLE-Gamepad Library. GitHub. Disponível em: [https://github.com/lemmingDev/ESP32-BLE-Gamepad](https://github.com/lemmingDev/ESP32-BLE-Gamepad). Acesso em: 10 nov. 2025. **DroneBot Workshop.** (2022). Using I2S with the ESP32. Disponível em: [https://dronebotworkshop.com/esp32-i2s/](https://dronebotworkshop.com/esp32-i2s/). Acesso em: 10 nov. 2025. **CircuitDigest.** (2023). ESP32 Based Internet Radio using MAX98357A I2S Amplifier. Disponível em: [https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/esp32-based-internet-radio-using-max98357a-i2s-amplifier-board](https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/esp32-based-internet-radio-using-max98357a-i2s-amplifier-board). Acesso em: 10 nov. 2025. **MianIdrees.** (2023). mpu6050_interfacing_with_ESP32_using_ESP-IDF. GitHub. Disponível em: [https://github.com/MianIdrees/mpu6050_interfacing_with_ESP32_using_ESP-IDF](https://github.com/MianIdrees/mpu6050_interfacing_with_ESP32_using_ESP-IDF). Acesso em: 10 nov. 2025. ### Comunidade e Modding **AcidMods Forum.** (2020). PS5 DualSense Controller Modding and Technical Discussion. Disponível em: [https://acidmods.com/forum/index.php?topic=44714.0](https://acidmods.com/forum/index.php?topic=44714.0). Acesso em: 10 nov. 2025. ---