自制FC无线手柄

雷精灵2046

! r. N/ g/ j' S3 W* Q- F5 J# t没有用复杂的分立元件搭建发射接收电路，直接用的现成的2.4G无线模块jdy-40。

" a( M# l- L: E6 {/ f7 I
9 u1 R3 o, c& U" A. E发射端靠3.7V锂电池供电，用了一片SOP8封装的STC单片机，负责产生连发脉冲，同时负责检测电池电量，电压低于3V左右的时候触发低压中断，低压指示LED就会亮起来告知该充电了。平时发射模块和单片机均处于睡眠状态，有按键按下才会唤醒，从而实现省电。实测睡眠状态下整机电流约1~2uA。板子洗了一下稍微干净了一点。因为对于微功耗设备来说，焊接残余的助焊剂可能会增加漏电流。

买了一个火花的FC山寨手柄，去掉里面的牛屎板子，并修正一下塑料挡板，把锂电池和充电模块装进去。
# F& V3 c: C8 c% `8 J9 J% |" w' a为了减少体积，充电模块裁剪得十分小，并且更换了充电电阻使之适应这个小小的锂电池。这么小容量的电池，也不需要多么大的充电电流是吧？
* Q3 u0 z6 G( f5 `+ G) B然后统统用热熔胶粘上。充电电流比较小，所以发热很少，不会熔化热熔胶。

8 W7 P2 Y) @, b& U% k
, j' v2 I  [" b/ O+ a- P. _
最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
. n6 o9 F* U& z8 h9 o" |, q精心裁剪了电路板，正好扣上，不会阻碍其他元件，也不会影响后盖和拧螺丝。


7 l7 z" N' o3 K完工！
5 G+ N% R4 y4 |8 f
% u( u2 `0 G6 }! z9 U
; b$ C+ a7 c- Q7 X! G这是充电的MicroUSB插座。旁边的小孔用于透出低压报警LED的光线。
/ c" r( c# x) X
, C+ J; }7 C2 Z* t, n" y  U
接收端用一片DIP16封装的STC单片机模拟CD4021。为啥要用单片机模拟而不是直接用CD4021？因为jdy-40模块接收端在有按键按下的时候输出高电平，无按键按下输出低电平，和普通手柄正好相反。当然我也可以用两片74HC00或者74HC04之类的逻辑门进行反相，但那就增加了芯片的数量。对于FC手柄这种工作频率并不高的设备来说，STC单片机完全可以胜任模拟工作。
1 O& g! ?2 _5 {
5 Y0 S+ C7 ^& ?; n; V4 `1 s
9 t5 r1 M. F9 `8 Y9 h7 C
电路设计有点小小的错误，所以有几根飞线。原本设计使用低压差LDO是XC6206，结果在做这个接收模块的时候，买的LDO居然找不到了！无奈只好用了AMS1117。幸好对于接收模块来说是5V降到3.3V，1117可以胜任。要是发射端手柄的话，3.7V降到3.3V，那就非得用6206不可了。

实测十分灵敏，延迟极小几乎感觉不出来。可惜这山寨手柄的手感并不佳，尤其是方向键，软塌塌的。看来我得买个剪线手柄改装。

这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
' \2 X4 h$ d' h
' m# U$ T& G9 N1 p
我信奉开源主义，十分痛恨把技术藏着掖着。好东西大家分享嘛！所以两个单片机的源代码大公开！
编译器：Keil 51。
2 g: I2 h4 t& ^$ T! E
发射端：
- Q$ \$ `9 u6 h! M5 F) `2 u0 O

1. #include <INTRINS.H>
   ; H; V3 M5 \& ^- Q# e9 i7 z9 ^% t
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   , O; }3 k6 n& K& ?+ W4 d/ ?
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   + C; @/ C1 K2 `1 R
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   . E& Y5 `$ c' N- j) ~/ y! m/ l
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   3 B& o8 g1 l! ]  i+ ^
10. |                 STC15W204S                   |
    5 I7 |  E" \* r6 J4 q' l4 s7 Y
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    9 A& b/ P$ T, Q" {, a' o: j
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    ! ^3 W$ B/ G& ]* N
14. --------------------------
    
15. 
    / Y1 u+ J( Y! t% H' o
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    ( _( w( s5 q6 \  }( _
27. 
    
28. // 停机标志位
    1 X) e6 X- }, f  \3 a# l" y4 N
29. bit isReadyToHalt = 0;
    0 M6 E0 {* v' g' N  Y
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    + Q2 T; f7 H( |% z+ T
32. static volatile unsigned char count = 0;
    $ J" g* ]4 q: I0 ^- g& n0 @
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    ! [! E7 o* R7 h2 S: l
39.         P3 = 0xFF;
    6 Z# }7 @' `7 Y# s' m8 F+ H
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    $ T: l9 X& l6 H0 ^* X# |
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    - K, t, _4 b2 C5 j0 |; }
45. 
    + y. J* i, a# C+ j- K$ b4 ~
46. static void Timer0_Init(){
    2 g  H5 e; }1 O/ P$ \6 V
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    8 {" {2 a; {& q! Q
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    + s+ R6 q2 m4 P1 K- L
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    2 S& c/ e; D! F% {5 C
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    4 P$ c$ Z1 n& N8 w, ~
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    2 Q2 V8 @; ]5 z! u
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    9 F& n% O5 L2 i- j1 g
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    & G" a" j! E( [) Y& P+ ]: }5 z  M
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    2 q. n( o# Z& a8 A6 C( t! ]$ V% a8 ?: a, V
75.         ET0 = 1;
    ! E6 m3 J! H- \
76. }
      h7 v9 q7 P  F: K6 f9 L# b
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    / u9 N. u8 g1 q
80.         OUT = ~OUT;
    / L5 r2 F. w0 x, {* r
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    9 R( E( G. c- a: ?) k7 ?: \3 o# H4 B6 d
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    " H6 K* d8 H/ w. W5 i) u8 q
86.                 isReadyToHalt = 1;
    3 [3 G  \0 u) o0 Y: q% I* }# x
87.         }
    6 G+ Z4 s# i5 U9 S- @6 V0 Y. a
88. }
    6 r% N5 g8 Z: ^5 B" _
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    + h" I2 R/ \5 E% W+ J
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    , l! T8 Z  z$ M7 {9 k7 j' g
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    * G; r8 X) G/ l  r  I& Z- o2 ]/ K
96. 
    3 h3 a, j6 R5 F* A
97. 
    ! \# z; Y2 ^# o3 ^: i/ z
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     0 e% j/ @' f$ O8 Z, U1 v- Q
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     . [( i! [# k3 W
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     : {8 G- Y% k! H, `/ M6 {5 s
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     8 B0 E  u" T) d) L
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     8 d1 W0 L' \4 e. a0 K1 C
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     9 h, ^# T# n. H$ y
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     3 d* i7 O; {( i4 V( z
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     # ]3 x% f- y; X/ ^! g
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     , Q+ y  }# m& y8 k6 s/ E- F
121.                         ET0 = 0;
     
122.                         // 停机之前先把矩形波输出脚置低电平，以方便INT0和INT1唤醒CPU
     4 D& f5 S( ^$ z5 ^
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     4 n9 _/ [  l7 P: q1 a
125.                         LED = 1;
     : a4 ?3 Z1 ], A. V# Z# Q8 i2 w
126.                         // 进入停机模式
     0 ?1 o' i; q8 G! k
127.                         PCON |= 0x02;
     ' _9 J6 t6 r- k" a: C% Q1 @; P( h
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     ( \  k; o% ]- u( l; K1 o6 B
131.                         _nop_();
     6 A. ^7 A% T  Y, j# H6 f- Z/ A
132.                         // 唤醒，清标志位
     % o1 @0 [  ]0 a9 x& _( b/ W- T  o
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
       P0 G: ^+ k) i
136.                 }
     
137.         }
     $ l. m% z3 x) M- l4 W$ K% g
138. }
     0 \/ j& x" ?8 o2 A8 X! g1 F, H

复制代码

硬件参数配置：
4 f# p9 V2 N' ^) h  ]$ k2 o
# u2 E: d9 i& w" g' E
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   6 ?* ?; }; G" |3 a6 H
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   1 [) ^/ S# L; K& k
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   1 @/ i* I7 H  v6 j$ L+ d
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   ) c- K6 C7 K& m# V* p
9. |                                                        |
   ! T, j" p, ~6 B1 ~; W5 v
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    0 v4 e" Q, n6 B' l& u' ]9 c, z5 ~
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    / I7 v4 Z5 R' g/ ?( t5 e
19. |                                                          |
    , m, o9 e% J4 I- b3 D
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    . R2 _( l, R9 l
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    # t; S1 j4 I1 L$ ^* N5 l
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    8 L0 Z3 ~. s  v5 z) ?
29. P1.3 -> 右
    9 i* x# ~5 y' g; X; c2 v; F1 x  Y/ p
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    8 y. c% L9 \& x6 M
32. P5.4 -> B
    : W  Y$ t: n4 c3 f( E  |
33. P5.5 -> A
    3 v" O( G" f: \/ C% _9 I: Z
34. 
    
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    4 o+ b' U" S) x1 P
40. sbit DATA        = P3^6;
    4 V3 @* F. |3 i/ |$ i! `
41. 
    9 j3 f) H  ?, ]/ ]* z# C, z
42. bit isReady = 0;
    ; E3 i# _7 z; P
43. static unsigned char key = 0;
    
44. static unsigned char buf = 0;        // 双缓冲。这个缓冲区保存从P1和P5组合而来的键值
    
45. static unsigned char bufReady = 0;        // 双缓冲。这个缓冲区保存上面那个缓冲区的备份
    ; P0 d# _" p7 @  k4 ]5 O
46. static const unsigned char data mask[] = {0x80, 0x40, 0x10, 0x20, 0x01, 0x04, 0x02, 0x08};        // A B SELECT START UP DOWN LEFT RIGHT。为提升速度，这个表放到RAM中
    
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    
51.         // P1口和P5口用于接收并行信号，全部初始化为准双向，依靠内部弱上拉输出高电平
    
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    ! \$ Y5 Y/ G, E
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    4 e% n3 o) M8 b4 d% }. `5 a1 u
61.         P3 = 0xFF;
    % }( g7 Z# f; t3 k8 Z* w# S9 D9 s2 b
62. }
    - e9 O6 L- K9 g; }0 U6 J5 ^
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    
66.         IT0 = 0;
    3 }& u- C- x' l# f' }
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    * f( x! g& Y: b- @1 X7 I
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    ( I+ S: M4 u2 c1 y% c6 I3 a  G
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    3 m+ g4 |0 F" Y$ S
79.         if(isReady == 0)
    
80.                 return;
    
81.         // 读当前引脚电平，如果是低电平则说明是下降沿，此时直接忽略该中断
    
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    ) q' U& ?2 W6 [( i7 T/ G8 W1 j
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    8 U: t( I. r% C1 K! r: l- u; a
89.                 isReady = 0;
    , b. N: X  @5 h0 }! y7 I
90. }
    ' R' n4 U8 t& B* O9 o( |
91. 
    ' x9 B1 o" w: y( S- K+ G
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
93.         // 读当前引脚电平，如果是低电平则说明是下降沿，此时直接忽略该中断
    
94.         if(LATCH == 0)
    3 U! ~! X* r& e1 x
95.                 return;
    : ?7 F2 @1 u2 Q4 `; @
96.         // 当LATCH上升沿到来的时候，锁存所有按键状态，同时把键值A输出到DATA
    
97.         key = bufReady;
      P' l! l6 Y0 i) h) v
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    2 p5 B3 P; k6 ]
99.         idx = 0;
    0 Z' Y' D' B8 I# M
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     3 V$ h& I; j5 a# t1 |9 w
103. 
     1 u5 L' A8 |& C, i5 c
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     # b; a0 h5 N6 U' ~9 r
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     2 R1 H9 Y. p  v+ [
110.                 //_nop_();
     ; n  J' b* ^" v! Z
111.                 //_nop_();
     8 i3 t( W& C( |
112.                 //_nop_();
     0 H8 c/ Q* X7 E  g& |4 L, K- m
113.                 //_nop_();
     0 B0 o9 @. p$ j
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     7 R1 N0 F# X/ T) M+ m" I
116.         }
     
117. }
     

复制代码

. N3 W( ^, T$ |硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
7 p7 d7 J* X) k: g& U7 h* H! `
" x& l! V/ U% w* O- O这是编译好的固件。

69yuan

不错的设计,想问一下楼主,FC的15针公头怎么解决？普通的公头太短了，插不进去FC的扩展接口。

雷精灵2046

69yuan 发表于 2019-5-23 10:05
: i# S) m1 j' S不错的设计,想问一下楼主,FC的15针公头怎么解决？普通的公头太短了，插不进去FC的扩展接口。 ...

坛友的改造方案。

yinlaijun

高手的无私奉贤值得表扬，辛苦了！

xunxun

精彩，楼主动手强，也写得很详细。
2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

ppad

给技术帝赞一个，有半成品发布吗，自己焊接改造就可以，编程实在不会啊

孙大师

非常好，楼主是技术帝，到目前我都还没开发fc的无线套件，等空了，开发一套套件，等玩家自己组装。

雷精灵2046

xunxun 发表于 2019-5-25 12:07
3 M: y2 u6 |( N0 V精彩，楼主动手强，也写得很详细。
2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

+ C/ |- ]9 \% G4 H+ [! \- F我没用过其他无线手柄，所以实在不知道我自己做的这个手柄到底是不是最低延迟。
3 u6 V; N+ H$ [  i不过根据网上的说法，延迟高低主要是由通信协议的复杂程度，以及数据传输速率决定的。这个模块虽然是2.4G无线模块，但由于协议很简单，所以延迟比较低。
8 Z7 B; L% g5 p1 Q我用这个手柄玩一些ACT游戏，比如超级马里奥、忍者龙剑传、热血系列，完全感觉不到延迟，和游戏机自带的手柄没有任何区别。唯一的区别就是这个手柄是用火花山寨手柄改造的，外壳是垃圾回收塑料，粗糙+脆弱，导电橡胶弹性不佳，手感不是一般的差。
' Y' L8 a7 A* P) f3 X我手里还有十几张板子，等我有空了我再做一套，到时候买一个好一点的手柄改造。

雷精灵2046

ppad 发表于 2019-5-28 17:27
给技术帝赞一个，有半成品发布吗，自己焊接改造就可以，编程实在不会啊 ...

很可惜，我手里没有多余的单片机了，LDO也找不到了，锂电池以及充电模块更是没有了。反正就是该用到的元件基本都没了，所以没法发布半成品。
两个板子倒是有十几张剩余。
你要是有USB转TTL串口板，完全可以自己买这两种单片机，然后我给你编译好的固件，你自己用串口板下载到单片机里面就行了。两个2.4G无线模块也得通过串口板用AT命令设置参数，不过好在我在设计电路的时候就已经预留好了串口，可以直接在线下载和在线设置参数。总的来说并不麻烦。

雷精灵2046

孙大师 发表于 2019-5-28 18:55
! L: r& X2 H+ f! ?非常好，楼主是技术帝，到目前我都还没开发fc的无线套件，等空了，开发一套套件，等玩家自己组装。 ...

能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
不如开发一个多功能手柄，比如用SFC手柄改造，L/R键配合其他组合键可以用来切换2P~4P、调节连发速度、软重启等各种功能。接收端插到15PIN扩展口。