# Controle DualSense (PlayStation 5) — Gamepad Inteligente **Trabalho 2 — Fundamentos de Sistemas Embarcados (FSE) — 2026/1** **Produto de referência estudado:** Controle sem fio *Sony DualSense* (PlayStation 5) **Categoria:** Entrada e Controle Manual — Gamepad / Joystick ## Integrantes do Grupo | Nome Completo | Matrícula | | ------------- | --------- | | Kauã Vale Leão | 232014057 | | Arthur Henrique Vieira | 231034064 | | Davi Emanuel | 231026616 | --- ## Sumário 1. [Descrição do produto selecionado](#1-descrição-do-produto-selecionado) 2. [Análise técnica do funcionamento](#2-análise-técnica-do-funcionamento) 3. [Proposta de reprodução com ESP32](#3-proposta-de-reprodução-com-esp32) 4. [Pesquisa bibliográfica e tecnológica](#4-pesquisa-bibliográfica-e-tecnológica) 5. [Comparativo com produtos similares](#5-comparativo-com-produtos-similares) 6. [Referências](#6-referências) --- ## 1. Descrição do produto selecionado ### 1.1 Visão geral O **DualSense** é o controle sem fio (gamepad) do **PlayStation 5**, lançado pela Sony em 2020. É um **dispositivo embarcado de interface humano-máquina (HID)** que captura os comandos do jogador (direção, botões, gatilhos e movimento) e, ao mesmo tempo, devolve **feedback tátil** (vibração háptica e resistência nos gatilhos). Sucessor do **DualShock 4** (PS4), reúne em um único produto quase todas as classes de entrada manual — **joysticks de 2 eixos com botão**, botões digitais, **sensores inerciais (IMU)**, **touchpad capacitivo** e **atuadores hápticos**, com comunicação **Bluetooth** —, o que o torna um ótimo objeto de estudo para a categoria "Entrada e Controle Manual".

Controle Sony DualSense (PlayStation 5), vista frontal
Figura 1 — Controle Sony DualSense (PlayStation 5).

### 1.2 Funções principais - **Captura de comandos direcionais** por meio de **dois joysticks analógicos de 2 eixos com clique (L3/R3)** e de um direcional digital (D-pad). - **Entrada por botões** (4 botões de ação, 4 de ombro/gatilho, Options, Create, PS, mute). - **Feedback háptico de alta definição:** dois atuadores de bobina de voz (*voice coil*) reproduzem sensações táteis ricas e localizadas. - **Gatilhos adaptáveis (L2/R2):** oferecem **resistência variável** controlada por motor, simulando tensão (gatilho de arma, freio, tensão de um arco). - **Detecção de movimento:** **IMU de 6 eixos** (acelerômetro + giroscópio) para controle por inclinação/gestos. - **Touchpad** e **microfone/alto-falante** embutidos. - **Comunicação sem fio** (Bluetooth) e por cabo (USB-C), com **bateria recarregável**. ### 1.3 Público-alvo e contexto de uso - **Jogadores** de console (PlayStation 5) e de **PC** (o controle é compatível via USB/Bluetooth). - **Desenvolvedores de jogos** que exploram a imersão tátil. - **Aplicações fora do jogo:** o gamepad é amplamente reaproveitado para **teleoperação de robôs/drones**, **reabilitação motora** e **acessibilidade** (ver Seção 4). - **Contexto de uso:** ambiente doméstico/portátil, segurado nas mãos, alimentado por bateria, comunicando-se sem fio em curta distância (poucos metros) com o console/PC. ### 1.4 Componentes e sensores utilizados (no produto real) | Categoria | Componente | Detalhe técnico | Função | | --------- | ---------- | --------------- | ------ | | Entrada analógica | 2× joystick de 2 eixos com clique (L3/R3) | Cada eixo é lido por um potenciômetro; tecnologia sujeita a desgaste (*stick drift*) | Direção contínua + botão | | Entrada digital | Botões de ação (Triângulo, Círculo, X, Quadrado), D-pad, L1/R1, Options, Create, PS, mute | Contatos com membrana condutiva | Comandos discretos | | Entrada por força | 2× gatilho adaptável (L2/R2) | Potenciômetro de posição + **motor elétrico com engrenagem helicoidal (*worm gear*)** que aplica força contrária ao dedo | Eixo analógico + resistência variável (*force feedback*) | | Atuadores hápticos | 2× atuador linear de bobina de voz (LRA) | Substituem os motores de massa rotativa (**ERM**) das gerações anteriores; geram vibração de banda larga acionada por sinal semelhante a áudio | Feedback tátil de alta fidelidade | | Sensor inercial | IMU de 6 eixos | Acelerômetro de 3 eixos + giroscópio de 3 eixos (MEMS) | Detecção de movimento/inclinação | | Sensor de toque | Touchpad capacitivo | 2 pontos de toque simultâneos, com clique | Entrada por gestos/toque | | Áudio | Conjunto de microfones (com *mute*) + alto-falante mono | Captação de voz e efeitos sonoros | Comunicação e imersão | | Sinalização | *Light bar* (LEDs RGB) + LEDs de jogador | Anel de luz ao redor do touchpad | Status e identificação do jogador | | Conectividade | Bluetooth 5.1 + USB-C | Perfil HID (HOGP) sem fio; USB para fio e recarga | Comunicação com o host | | Energia | Bateria Li-Ion recarregável (~1560 mAh) | Gestão de carga e modos de baixo consumo | Alimentação portátil | ### 1.5 Tecnologias de comunicação e controle embarcadas - **Bluetooth (HID over GATT / HOGP):** transmite os relatórios de entrada (*HID reports*) com baixa latência ao console/PC. - **USB-C:** modo com fio (menor latência) e recarga. - **Microcontrolador interno dedicado:** lê todos os sensores, monta o pacote HID e gerencia os atuadores e a energia. - **Protocolo HID:** padrão da indústria que descreve eixos e botões em um *report map*, permitindo reconhecimento automático pelo host. --- ## 2. Análise técnica do funcionamento

Controle DualSense aberto, mostrando os módulos internos
Figura 2 — Vista interna do DualSense (controle aberto), com os principais módulos descritos a seguir.

### 2.1 Principais módulos do sistema O DualSense pode ser dividido nos seguintes módulos funcionais: - **Módulo de entrada (sensoriamento):** capta os comandos do usuário. Lê os eixos analógicos (joysticks e gatilhos) por **ADC**, os botões e o D-pad por **GPIO** e os sensores complexos (IMU e touchpad) por barramento serial (**I²C/SPI**). - **Módulo de controle/decisão:** é o **microcontrolador interno**, que amostra periodicamente todas as entradas, organiza os valores e monta o **relatório HID** enviado ao host; também recebe e processa os comandos de retorno (háptica e gatilhos) vindos do console/PC. - **Módulo de atuação (saída tátil):** devolve a resposta física ao usuário, acionando os **atuadores hápticos** (sinal semelhante a áudio), os **motores dos gatilhos adaptáveis** (resistência variável) e a *light bar*. - **Módulo de interface com o usuário:** elementos de interação direta — *light bar* e LEDs de jogador (status), **alto-falante** e **microfone** (áudio). - **Módulo de conectividade:** transmite os dados ao host por **Bluetooth** (sem fio) ou **USB-C** (com fio), usando o perfil **HID (HOGP)**. - **Módulo de energia:** carrega e gerencia a **bateria Li-Ion**, aplicando técnicas de economia de energia (inatividade/*sleep*) para preservar a autonomia. #### Componentes internos (vista de desmontagem) As imagens abaixo, obtidas da desmontagem do controle, ilustram fisicamente os principais módulos descritos acima:
Placa de circuito interna do DualSense
Figura 3 — Placa principal (PCB): SoC de controle, USB-C e os dois joysticks analógicos (módulos de controle, conectividade e entrada). 		Mecanismo do gatilho adaptável
Figura 4 — Gatilho adaptável: motor + engrenagem helicoidal (atuação por força).
### 2.2 Tecnologias críticas - **Protocolos sem fio de baixa latência:** o **Bluetooth/HID (HOGP)** precisa entregar comandos em poucos milissegundos para não prejudicar a jogabilidade; o compromisso entre latência e consumo do BLE é objeto de estudo (Artigo T1). - **Atuação háptica:** os **atuadores de bobina de voz** reproduzem efeitos vibrotáteis de banda larga, exigindo geração de sinais próximos a áudio — tecnologia de ponta em interfaces táteis (Artigo T2). - **Sensoriamento inercial (MEMS):** a **IMU** (acelerômetro + giroscópio MEMS) requer calibração e fusão de dados para um controle por movimento confiável (Artigo T3). - **Sensoriamento capacitivo:** o **touchpad** depende de um sistema de toque capacitivo (sensor + front-end + microcontrolador) para detectar posição e gestos (Artigo T4). - **Técnicas de economia de energia:** sendo a bateria curta, o firmware precisa de modos de baixo consumo, conciliados com a conexão BLE ativa (Artigo T1). - **Sistemas embarcados em tempo real:** a amostragem das entradas e o envio dos relatórios HID precisam ocorrer em taxa alta e constante (tipicamente centenas de Hz). --- ## 3. Proposta de reprodução com ESP32 ### 3.1 Ideia geral e escopo Reproduzir o DualSense integralmente não é viável com componentes simples — recursos como a háptica de alta definição (bobina de voz), os gatilhos adaptáveis e o touchpad multitoque dependem de hardware proprietário e sofisticado. Por isso, **este trabalho propõe uma reprodução *parcial*, focada nas principais funcionalidades** do controle: a captura de comandos (direção, botões, gatilhos analógicos e movimento) e a comunicação sem fio, que constituem a essência de um gamepad. As funções não reproduzíveis são tratadas como limitações (Seção 3.5). A base da proposta é a **ESP32**, que já integra **Bluetooth (BLE)** nativo e pode atuar como um **gamepad Bluetooth HID** real (perfil HID over GATT). Usando os componentes simples da lista da disciplina — joystick de 2 eixos, botões, potenciômetros, IMU, LED RGB e buzzer —, recriamos a captura de comandos e um feedback básico ao usuário, com o **ESP-IDF**. > **Escopo mínimo (MVP):** o núcleo essencial e mais simples de montar é **joystick (2 eixos + botão) + alguns botões + BLE HID** — já um gamepad funcional reconhecido pelo host. A partir dele, o sistema cresce de forma incremental (LED/buzzer → IMU). ### 3.2 Mapeamento de funcionalidades → componentes (ecossistema ESP32) | Funcionalidade do DualSense | Componente na reprodução (lista da disciplina) | Periférico/recurso da ESP32 | | --------------------------- | ----------------------------------------------- | --------------------------- | | Joysticks analógicos (direção) | **Joystick com 2 Eixos e 1 Botão** (potenciômetros) | ADC1 (`esp_adc`) + GPIO | | Botões de ação / D-pad | **Botão**, **Encoder Rotativo + Botão** | GPIO | | Gatilhos analógicos | **Potenciômetro (Analógico)** | ADC1 | | Detecção de movimento | **Unidade de Medição Inercial (Acelerômetro e Giroscópio)** | I²C | | Light bar / identificação | **Led RGB 5mm / SMD** | LEDC (PWM) | | Feedback ao usuário | **Buzzer (Passivo)** — feedback sonoro | LEDC/PWM | | Comunicação sem fio | ESP32 (rádio integrado) | **Bluetooth BLE HID** (`esp_hidd`) | | Operação com fio / recarga | — | USB / bateria | | Economia de energia | — | **Light/Deep sleep** | > **Observações de viabilidade na ESP32:** > - **ADC2 × BLE:** com o rádio BLE ativo, os pinos do **ADC2 ficam indisponíveis** — todas as entradas analógicas (joysticks + gatilhos, até ~6 canais) devem usar o **ADC1** (GPIO 32–39, 8 canais). Cabe, mas exige planejar os pinos. > - **Feedback tátil:** não há motor de vibração na lista; o feedback ao usuário fica restrito ao **Buzzer** (sonoro) e ao **LED RGB** (visual). ### 3.3 Diagrama conceitual (blocos) ```mermaid flowchart TB subgraph IN["Entradas (componentes simples)"] direction LR J["Joystick 2 eixos
+ botão"] B["Botões /
Encoder"] G["Potenciômetro
(gatilho)"] M["IMU MPU6050
(acel.+giro)"] end subgraph ESP["ESP32 (ESP-IDF)"] direction LR LE["Leitura +
filtragem"] BLE["Pilha BLE
HID (HOGP)"] LE --> BLE end subgraph OUT["Saídas (feedback)"] direction LR LED["LED RGB
(PWM/LEDC)"] BZ["Buzzer
(PWM)"] end HOST(["PC / Console"]) J --> LE B --> LE G --> LE M --> LE BLE <==> HOST HOST -. comandos de feedback .-> LE LE ==> OUT ``` ### 3.4 Lógica de funcionamento proposta 1. A ESP32 amostra, em alta frequência (ex.: 100–250 Hz), os **eixos analógicos** (ADC), os **botões** (GPIO) e a **IMU** (I²C). 2. Aplica **filtragem/zona morta** (*deadzone*) nos eixos e **debounce** nos botões. 3. Monta o **HID report** (eixos + estados de botão) e o envia ao host via **BLE HID**. 4. Recebe comandos de **feedback** do host e sinaliza com **LED RGB** e **buzzer**. 5. Entra em **modo de baixo consumo** após inatividade para preservar a bateria. ### 3.5 Limitações e desafios esperados - **Háptica não é reproduzível com o kit:** os atuadores de bobina de voz do DualSense são muito sofisticados e não há motor de vibração na lista; o feedback fica restrito ao **buzzer (sonoro)** e ao **LED RGB (visual)**. - **Gatilhos adaptáveis (resistência variável):** difíceis de reproduzir sem mecânica/motor dedicado — ficam fora do escopo; os gatilhos seriam apenas analógicos (potenciômetro). - **Touchpad:** fica fora do escopo — a superfície multitoque do DualSense não é reproduzível com os componentes da lista. - **Restrição ADC2 × BLE:** com o BLE ligado, as entradas analógicas precisam ficar todas no **ADC1** (GPIO 32–39); é necessário planejar o orçamento de pinos. - **Calibração da IMU e dos joysticks:** necessário calibrar offset/zona morta para evitar *drift*. - **Latência e taxa de atualização:** manter taxa de relatório alta e estável por BLE exige ajuste fino dos intervalos de conexão. - **Ergonomia/montagem:** integrar tudo num formato segurável é um desafio mecânico (protótipo provavelmente em protoboard/case impresso). --- ## 4. Pesquisa bibliográfica e tecnológica ### 4.1 Artigos sobre as tecnologias que viabilizam o produto 1. "Online Power Management for Latency-Sensitive Bluetooth Low-Energy Beacons" — IEEE Internet of Things Journal. https://ieeexplore.ieee.org/document/8818280/ Resumo: propõe um mecanismo de gerenciamento de energia para BLE que equilibra intervalo de conexão com restrições de latência — relevante para o relatório HID do DualSense, que precisa ser entregue em poucos milissegundos via Bluetooth sem esgotar a bateria. 2. "Dynamic modeling and control of voice-coil actuators for high-fidelity display of haptic vibrations" — IEEE Haptics Symposium. https://ieeexplore.ieee.org/document/6775442/ Resumo: analisa a dinâmica elétrica/mecânica de atuadores de bobina de voz (mesmo princípio dos atuadores HD do DualSense), explicando como a háptica de banda larga é gerada. 3. "Virtual Keyboard Based on MEMS Sensor Network and Fusion of Accelerometer and Gyroscope" — IEEE Conference Publication. https://ieeexplore.ieee.org/document/8688194/ Resumo: descreve a fusão de dados de acelerômetro e giroscópio MEMS (IMU 6 eixos) para reconhecimento de movimento, mesma base tecnológica da IMU do DualSense. 4. ""A touch controller using differential sensing method for on-cell capacitive touch screen panel systems" — IEEE Transactions on Consumer Electronics. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6018851/ Resumo: apresenta um circuito de sensoriamento capacitivo diferencial de alta resposta e baixo consumo, princípio equivalente ao touchpad do DualSense. ### 4.2 Artigos sobre aplicação / uso do produto 1. "What role does touch play in active entertainment? A narrative review of tactile feedback in gaming" — revisão científica (PMC). https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12099099/ Resumo: cita explicitamente o DualSense, mostrando como gatilhos adaptáveis e háptica HD aumentam a imersão tátil em jogos. 2. "Improving Challenge/Skill Ratio in a Multimodal Interface by Simultaneously Adapting Game Difficulty and Haptic Assistance through Psychophysiological and Performance Feedback" — journal científico (PMC). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5410602/ Resumo: modula dificuldade do jogo e assistência háptica com base em sinais fisiológicos, aplicação direta do conceito de feedback tátil adaptativo. 3. "Towards an intuitive industrial teaching interface for collaborative robots: gamepad teleoperation vs. kinesthetic teaching" — The International Journal of Advanced Manufacturing Technology (Springer). https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-025-15657-x Resumo: usa um controle PlayStation para teleoperar um braço robótico industrial — exatamente o uso fora de jogos citado na Seção 1.3. 4. "Wearable Haptics and Immersive Virtual Reality Rehabilitation Training in Children With Neuromotor Impairments" — IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. https://ieeexplore.ieee.org/document/8384290/ Resumo: usa feedback háptico vestível em jogos sérios de VR para reabilitação motora infantil — aplicação de tecnologias hápticas em acessibilidade/saúde. --- ## 5. Comparativo com produtos similares Produtos da mesma categoria (gamepads), de diferentes fabricantes e gerações, comparados com o produto estudado (**Sony DualSense — PS5**): | Produto | Feedback Tátil | Gatilhos | Sensor de Mov. | Touchpad | Microfone Embutido | Conectividade | Geração | | ------- | -------------- | -------- | -------------- | -------- | ------------------ | ------------- | ------- | | **Sony DualSense — PS5** *(estudado)* | **HD (bobina de voz)** | **Adaptáveis** | **Sim (6 eixos)** | **Sim** | **Sim** | Bluetooth 5.1 / USB-C | 2020 | | Sony DualShock 4 — PS4 | Vibração (motores ERM) | Analógicos | Sim | Sim | Não | Bluetooth / USB | 2013 | | Microsoft Xbox Wireless (Series X/S) | Vibração (rumble) | Analógicos | Não | Não | Não | Bluetooth / Xbox Wireless / USB-C | 2020 | | Nintendo Switch Pro Controller | HD Rumble | Digitais | **Sim** | Não | Não | Bluetooth / USB-C | 2017 | | 8BitDo Ultimate 2 (Bluetooth) | Vibração (rumble) | Analógicos (Hall) | Sim | Não | Não | Bluetooth / 2.4G / USB-C | 2024 | | Logitech F310 (básico, com fio) | Não | Analógicos | Não | Não | Não | USB (com fio) | 2010 | **Observações do comparativo:** - O **DualSense** se destaca por concentrar as tecnologias mais avançadas de feedback tátil: **háptica de alta definição** + **gatilhos adaptáveis**, recursos ausentes na maioria dos concorrentes. - A evolução geracional **DualShock 4 → DualSense** mostra o salto de vibração simples (motores ERM) para háptica de banda larga (bobina de voz). - Em **durabilidade dos sticks**, soluções mais novas (8BitDo *Hall effect*) superam os potenciômetros tradicionais (que sofrem com *stick drift*). - A reprodução com **ESP32 + joystick + IMU + sensor de toque + LED RGB + motor** cobre as funções essenciais (entrada e vibração simples) de todos esses gamepads, ficando aquém apenas na háptica HD e nos gatilhos adaptáveis. *(Especificações coletadas de comparativos técnicos de mercado — ver Referências de produtos. Versões e recursos variam por modelo/região.)* --- ## 6. Referências ### 6.1 Artigos científicos (journals) [T1] Online Power Management for Latency-Sensitive Bluetooth Low-Energy Beacons. IEEE Internet of Things Journal. https://ieeexplore.ieee.org/document/8818280/ [T2] Dynamic modeling and control of voice-coil actuators for high-fidelity display of haptic vibrations. IEEE Haptics Symposium. https://ieeexplore.ieee.org/document/6775442/ [T3] Virtual Keyboard Based on MEMS Sensor Network and Fusion of Accelerometer and Gyroscope. IEEE Conference Publication. https://ieeexplore.ieee.org/document/8688194/ [T4] A touch controller using differential sensing method for on-cell capacitive touch screen panel systems. IEEE Transactions on Consumer Electronics. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6018851/ [A1] What role does touch play in active entertainment? A narrative review of tactile feedback in gaming. PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12099099/ [A2] Improving Challenge/Skill Ratio in a Multimodal Interface by Simultaneously Adapting Game Difficulty and Haptic Assistance through Psychophysiological and Performance Feedback. PMC. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5410602/ [A3] Towards an intuitive industrial teaching interface for collaborative robots: gamepad teleoperation vs. kinesthetic teaching. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-025-15657-x [A4] Wearable Haptics and Immersive Virtual Reality Rehabilitation Training in Children With Neuromotor Impairments. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. https://ieeexplore.ieee.org/document/8384290/ ### 6.2 Referências de produtos (comparativo) - Comparing gamepads for Windows — Xbox Series vs. DualSense vs. 8BitDo Pro 2 (Level1Techs). https://forum.level1techs.com/t/comparing-gamepads-for-windows-microsoft-xbox-series-vs-sony-dualsense-vs-8bitdo-pro-2/178971 - DualSense: understanding haptic feedback and adaptive triggers (Son-Vidéo). https://blog.son-video.com/en/2024/05/dualsense-understanding-haptic-feedback-and-adaptive-triggers-on-the-ps5-controller/ - Best controllers for PC, PlayStation, Xbox and Switch (Galaxus). https://www.galaxus.at/en/page/best-controllers-for-the-pc-playstation-xbox-and-switch-38780 ### 6.3 Documentação técnica dos componentes (produto real) - [1] PS5 Controller Trigger Teardown — iFixit. https://www.ifixit.com/Teardown/PS5+Controller+Trigger+Teardown/158397 - [2] Teardown: PlayStation 5 DualSense controller — MicrocontrollerTips. https://www.microcontrollertips.com/tear-down-playstation-5-dualsense-controller-faq/ - [3] DualSense Wireless Controller (página oficial) — Sony/PlayStation. https://www.playstation.com/en-us/accessories/dualsense-wireless-controller/ ### 6.4 Referências técnicas (ESP32 / BLE HID) - Espressif — ESP-IDF Programming Guide. https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/ - ESP32-BLE-Gamepad (biblioteca de referência para HID over BLE). https://github.com/lemmingDev/ESP32-BLE-Gamepad - HID over GATT Profile (HOGP) — Texas Instruments. https://www.ti.com/lit/pdf/swra715 --- > **Status do documento:** em desenvolvimento. Itens a finalizar antes da entrega: (1) preencher os 8 artigos científicos da Seção 4 (pesquisa nas bases acadêmicas: CAPES, Scopus, IEEE Xplore); (2) confirmar as imagens das Figuras 2 a 4.