自制FC无线手柄

雷精灵2046

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。
9 n0 D9 _2 a4 U% {+ k" I

& P& a1 }& Y7 R! W( H$ _$ m) i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。
9 B/ H8 K, \/ v: {' r
. t) \1 m6 j' e% t. N3 \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。
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？
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。
  p5 ^# ]# d1 ?+ ?/ ]
4 l! p! v7 g( f! }$ i$ o9 E

4 l2 A/ B0 G! ]最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
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。

) |4 t- a9 b4 X) F$ I' ]3 a# H
完工！
8 e! Z7 v- |% ]
! d( H' r0 W0 d3 x7 [/ F2 d2 N
  }/ A8 ~3 d$ B7 f  o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。

* i+ G) G' M5 J
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 D2 ]5 b! y6 F5 _! x
) g8 g0 A, ~$ K! p  o0 R  b; F
- Z1 A# D9 |% }% T
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。
* U5 A5 A! j; z. I4 O" M
- d1 f# s& B. ]/ ?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。

" C; J. f/ {. d/ u! w6 z6 G' `- m
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。

/ O$ \1 r, J5 G' D& K% |7 |7 e' D发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   4 B* B3 ~! l% m# `9 M4 Y
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   . k4 l% R  ]/ c! Y' u& l
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
      s6 D" x+ w' j4 B+ |$ g
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    * u. U% ^- u8 F2 p' n
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    6 n$ ^1 G- R0 k* Q/ w
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    $ _1 ?& Y' B8 m' K+ R
20. */
    4 z- C( v8 x( u7 ^% j& ^5 @; k, G
21. 
    % w9 V- A0 n- z' r1 N! x7 O" @
22. 
    $ j4 L) K3 l6 |% S- M  w
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    5 s7 A9 O5 A" K# y  ^" k
26. sbit LED = P5^5;
    / M) I+ k6 \& r. }( [  g6 a5 q, c
27. 
    7 W7 P5 m! z5 ]  B
28. // 停机标志位
    : h/ M6 [$ E1 x5 i* Q! {
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    " ]9 e+ T3 g. K2 Q0 `+ j5 ^
33. 
    
34. 
    & }* F7 W0 Q2 L: C8 Y4 \: h8 v9 S% M
35. static void GPIO_Init(){
    5 O7 L' R8 f; ?' J' S
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;
    - g) ]$ V& M9 a  z) m
38.         P3M1 = 0;
    & E2 x+ }8 j& D6 R7 p/ p3 A  V
39.         P3 = 0xFF;
    
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    2 `" L  A# P, c5 l: o
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    4 T1 _8 r+ I% T. [) ^4 R% a
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    , c# r; D' x/ R3 X+ f( {
45. 
    - ~/ g8 U/ f$ w, A% H
46. static void Timer0_Init(){
      d  e+ _8 C& Q8 w" G7 Z
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    * o4 P0 c+ j0 J, ]  }: N0 i* K
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    + a$ b. t1 n  e$ Y
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
    9 [/ R. T, ~3 m$ ^; Y
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    ; k8 m/ c8 S( Q' n6 i8 ?8 ^
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    : Z0 i1 [' j+ h, f) @9 o0 g& F
54. }
    
55. 
    $ A# o  D7 B& [6 A
56. static void Interrupt_Init(){
    2 J- ?% J' h6 y6 o& W9 t
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    6 O& B# ?' `* x+ J) v: C3 M' n  P
60.         EX0 = 1;
    6 H/ m/ ~: [; ^- k
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    0 ^7 z  x6 y% X! J5 x
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    * u5 O: L( ^1 K8 ]% L
64.         EX1 = 1;
    0 h8 `# n' [0 u9 P- W
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    . X. g2 F. n4 o3 x- F3 a  s7 |
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    3 g8 g/ ?) V4 w- H1 \! m2 n
69. }
    " x5 g/ {& u; t7 r% w$ `
70. 
    % [4 K6 L8 }8 t0 _
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
    
75.         ET0 = 1;
    / j' O2 \  ?- ]5 V
76. }
    . j  C. K$ B5 C9 v% y' w
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    1 [" H& c8 v3 F  T
79.         // 输出矩形波
    6 u, O9 [$ k- s4 ]; |
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    & [; M5 L& S1 c- ]6 E0 {
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    ' f  A* N* M& L' m
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    5 u# f  {- L# s; K: U4 \2 G
87.         }
    , |* i8 D7 P% |
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    # s+ |+ [. x, c
91.         // 矩形波次数累计归零
    5 q' X8 p: C7 p6 C0 K* p% F
92.         count = 0;
    1 z, h4 C2 ?! s/ r! k+ [
93.         // 重开定时器0中断
    & O; b) A( b7 R9 T0 x2 G
94.         ET0 = 1;
    1 `# T& o3 q) h
95. }
      w: m/ b8 Y- ?9 U5 y
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
      O" X( K' z7 G2 Z+ F
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     & H$ d: d! |1 u, A1 M6 ?: [, z
102.         Timer0_Init();
     ' x& H8 T$ k/ p! Y& i$ R0 @
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     + |/ P& O* k6 a
105.        
     
106.         while(1){
     1 a7 ?, z( T" M# Z
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     + C& D" _% h! \$ x
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     " `0 i: [8 L7 ]( I5 v4 f
110.                         LED = 0;
     1 j' g3 O+ Y0 B9 ?4 h6 F5 ?; r* P
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     % }. `# i, k0 `/ R$ `5 `
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     ; i! r9 Z- N& U" f9 t6 g: @7 s  b+ G
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     . w  I2 d: [, s( ?" V
115.                         LED = 1;
     " p6 G/ n: v3 r, `! h. p
116.                 }
     % x2 i! j- F, L* q" K7 X) l
117. 
     ; Q" V! v' u/ n2 ~4 t% u+ U1 T
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
121.                         ET0 = 0;
     3 {1 w8 t! b% x" N/ h
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
     ! Q% Z1 x+ F7 [$ l  q. Z9 E9 E
123.                         OUT = 0;
     - W! X3 n$ \  W2 X# Z
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     . G) ~* Y/ Y3 S7 E; x
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     , k& P( o! s" ~/ L& s% B  [4 D1 U
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     6 j: N1 T" \  ~1 j# |3 d" U
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     ) t' ]: j/ ]" P
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：

# ?4 ^9 W9 u  e( e
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   ; F6 M" {; ?0 F; `1 C
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   ' l4 z/ ^  s) |9 D
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    ! N- S2 r' |  I- D, q
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    , X3 R& U. _( @
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    & J( ?+ ]5 Z0 E1 B# I4 C; e
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    ( @+ |4 \0 _9 E# L3 I
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    2 R* y% I" P6 c
23. *---------------------------*
    * v) i3 ^" b/ Y
24. Fosc = 12MHz
    ' \/ t3 h7 \, E: u/ ]( e6 R6 \) M" U
25. 
    ! k) q; t4 a6 T( ]" C
26. P1.0 -> 上
    / R8 F& S2 g; o" W8 l! \7 Q8 _( p
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    8 }1 {+ {) E1 F' N( t8 [  J& P2 |$ N
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    . b' T; V8 s& V
31. P1.5 -> STA
    ' [. ?  {% x: T
32. P5.4 -> B
    : c) y8 j9 k8 ~6 K
33. P5.5 -> A
    + ^- o3 }0 X/ d) A1 n
34. 
    # O8 i5 }* o* x. V" T# B0 y1 V) S
35. */
    $ j/ V, T+ o" U5 ?. ?% }" Z( u' m
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    7 S2 f8 {, E; U) B# A, i
42. bit isReady = 0;
    6 {! r0 x# \( w  h+ y
43. static unsigned char key = 0;
    ) |2 t2 \) }" c; s3 a7 \
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
    4 B' X  X# B: g0 p; q3 [
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
    7 U6 x" y# p7 Z7 f2 E
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;
    " [% W+ x! ?: |9 G7 B" W4 x  d
48. 
    , b- x+ l5 L  g1 }: c
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    7 U: e$ X8 s) _+ S6 _: X/ }
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;
    % X- R4 G; n6 a& g) H
53.         P1M1 = 0;
    3 `" M/ G( v$ ]! e$ F9 y
54.         P1= 0xFF;
    & t& A% o# |2 `2 S) [# s. l
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    ) y# G; x. c3 K1 j4 G
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    , _7 {" u. B- n7 ]7 O: Z+ n- N( W
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    & d* ~1 V1 J5 |( T. z
66.         IT0 = 0;
    + f8 n+ j0 J4 g% U; J3 z8 J
67.         // 允许INT0中断
    $ o4 E/ r" n& C) U& L! B
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    " G, N" I7 v2 V+ s4 X
72.         EX1 = 1;
    + O! y) L, ?+ W! T' [8 m
73.         // 开启全局中断
    2 h4 ?' q" _0 A' A7 p' w$ \
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    ( y6 D5 A, {/ }: D6 A$ B+ l$ K
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    3 g9 A; }5 g! k& `
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    & ?; s9 L- p3 b
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;
    $ K* K1 X( j9 G; `  ]6 ?. j
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    6 J/ m5 g/ V$ H! s$ l8 c% {
85.         idx++;
    3 V8 B6 `$ O! m, J) ^* t
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    5 N' j- `4 b* G/ e
89.                 isReady = 0;
    9 `% O9 r& U$ j. t9 ~& N( @5 D
90. }
    
91. 
      C9 v" S- z1 [6 N0 [' O
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    % |: E. _, N/ V) _; Z: P/ u
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)
    ' Y6 P6 D3 `7 h/ O
95.                 return;
    
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
    5 N. z7 O8 L9 |' s3 X
97.         key = bufReady;
    # U# w$ F. N" L/ B
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    ( x+ e- S$ k) l! B
99.         idx = 0;
    1 j5 P' v+ H! A; @
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     $ f/ L! f6 ]% @1 e( p& t
102. }
     1 ~2 t% S4 E, D3 e! X7 n7 `
103. 
     ) {2 J, m! X# X8 W5 T( O, K8 m# r
104. void main(){
     " F) }3 ?! R8 V
105.         GPIO_Init();
     9 \' ~( `# A+ j$ \) i
106.         Interrupt_Init();
     ; b8 O; c! f6 j; b9 v/ C  L% c! s
107.        
     
108.         while(1){
     7 B2 l1 s$ E, B. R, M1 R/ t$ k
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     4 ^9 @; X: K! ?+ T" P! K
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     & U3 o) D4 K/ s# n7 K! v8 ?
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     9 ^$ R+ J4 P& \, v3 }: I
117. }
     

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

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
4 V6 u3 \& H* H- [7 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。 ...

, R, S0 \" ^2 Z2 y  n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
* Z1 E: J+ N2 U精彩，楼主动手强，也写得很详细。
& l3 n' I) J. W+ D2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

$ c4 f6 u) f5 C7 G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。
5 z2 c- }4 b2 d, t. a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。
- |, r) ~8 T0 a/ _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。
. k1 O7 R  y9 N9 w: i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
8 u* m, B% _3 P9 A1 i2 Q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。
/ y8 K4 d! W3 ~! t# q4 ^$ W两个板子倒是有十几张剩余。
% `2 h* O$ G# h& X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
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！
4 N/ d8 v1 h0 }( M1 H8 i8 ]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。