自制FC无线手柄

雷精灵2046

2 x  i, a" t# I7 b
: s6 F( Y! y1 ~! N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。


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。
( \! C: J( N" V$ b4 T$ X* ~5 P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。


! X4 J! q0 M. C4 p# V8 t- Y
% b$ S" b' b4 V5 R0 j最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
# ^, d3 F4 _2 W, Y2 X2 M4 Y6 ~# \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。
$ ?, x2 v, M5 V. I6 j

完工！
/ q, X& M& O; r9 K
1 h( e8 B- J! ^4 U" a
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。
% c1 g5 P4 V  c* m! R1 P' u' [
' [$ B. o9 ^2 p) U
# R0 E+ h; o* T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。


+ N0 I9 V4 b: I+ `
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。
; N$ B8 l* V& _9 s; E# T( c
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。
# M3 P+ a7 |6 k# H0 @9 W
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

* O0 U  @* y$ C. C
/ j- l' L' n- G3 S+ 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。
% K! V/ Y. m; T' m
: ^; t; ]3 l- F, I# M% J发射端：
% c9 q% O+ I1 j3 K! h

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   + Y/ K* ]1 ^; q  c  \
3. 
   
4. 
   ( V& N. T1 Q/ H. M0 w8 L! Y, x
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   5 A/ E1 d6 Z/ Y
8. |                                                   |
   ( V, O9 s  C# g# i. n
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    " M+ [: m: c3 `1 `5 I! P
14. --------------------------
    
15. 
    8 P; z3 R+ p+ f3 x5 m7 S7 A2 w
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    ( \( [" F5 N9 a9 B
18. 
    ( a7 ~* d# {/ {: d6 G* `4 N; A
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    / M1 C/ k7 [& f3 p8 m% f
22. 
    " z# T; ^0 ]9 e) N& |
23. // 矩形波输出脚
    + k, T7 Y4 j7 _/ ?9 o
24. sbit OUT = P5^4;
    # P2 T! M' q- w1 H
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    ( W$ r, [6 X& i: V: D! Y. l3 X# Z  [
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    ( H  A  |( X- K4 Z" U: H9 U
34. 
    3 C; R$ w: p) F/ ]2 c4 e
35. static void GPIO_Init(){
    2 O: q$ I, S$ `: H4 ]* X& L" d
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;
    5 G( \5 j1 [2 a8 [" U
38.         P3M1 = 0;
    
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
    ) r' M/ R7 Q8 K4 t2 i) c
41.         P5M0 = 0;
      l, e! }, Y9 |4 `' q2 y
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    / {. v, f! U6 O# B/ ]
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    ( X% k% X9 j- S5 b' ]8 N- d+ \
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    5 W4 h& l; \) f
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
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
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    1 e6 j& k: X6 P
54. }
    4 T( \6 d) K% [7 B$ s! i
55. 
    1 Q7 ~  k9 l5 u5 F: w9 z" ~" b
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    * \0 j5 L1 \- P2 `) M
58.         IT0 = 1;
    7 U# P% u% B& s* t8 u6 }  ?
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    # E0 j: a) c' q6 |
69. }
    ) |9 R& t# K8 [
70. 
    ; e  Y- _5 R6 ~% x% e$ l
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    ; i/ }6 @  M& D" K/ h# x
73.         count = 0;
    , Q6 Z6 }; u) E: q/ m
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    ( Y: `& ]4 }7 T; a% U+ z) B
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    + |$ R- j4 Y0 I& _4 u8 f% _
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    9 o! V" o+ I8 W2 }8 W
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    + t+ L0 O" d6 E# ?& H1 z: `
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    9 [2 t/ d4 w8 S
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    : F8 m% N& _; x1 T
96. 
    5 u+ F3 b! M" Y
97. 
    ) ~1 s- }* s0 t/ w1 L+ l
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    3 U- [7 l6 j; o2 P3 K
100.         GPIO_Init();
     0 X" x' i* d5 I
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     ( D: x( W$ O5 [9 n  H1 S
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     
106.         while(1){
     ; [& y3 \6 a2 z; `7 H8 I
107.                 // 检测电量
     7 }1 H3 @9 k' H" N5 }3 f8 T
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     # A* v2 i9 l8 \+ e, M
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
       B$ S# p' ~" M3 t5 e
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     & z9 X: U- m7 l8 e( T# ?
115.                         LED = 1;
     6 F' M; Y# _" C, Z8 _
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     : t7 E8 `' o  z0 x
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
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
     : m' A. W2 H$ I% O+ T
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     0 i" A* E+ N" m9 i
125.                         LED = 1;
     ) K* b; y* @" S. k; T
126.                         // 进入停机模式
     3 K/ }! [! k& I
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     6 w; A5 }5 W) |2 \3 E; Q& N
132.                         // 唤醒，清标志位
     0 @- K) X) k- f9 p. r" v/ l4 F
133.                         isReadyToHalt = 0;
     / C4 D  D, p' a/ v/ _6 u. I( Y
134.                         // 重开定时器0中断
     + M6 U) [" @' K8 Q+ z! z
135.                         ET0 = 1;
     , B: j4 G: D/ w" K
136.                 }
     ) i5 j3 i4 e4 H0 r
137.         }
     
138. }
     

复制代码

0 D4 C5 T% ^( h硬件参数配置：


- x" r7 i& K0 A7 f' w. S接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
     Z! D; v( d8 J4 _
3. 
   
4. 
   ( x: R5 g/ G9 @9 U8 {
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   0 _/ q9 Z" H. T+ J* a# s
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   3 a) G9 M, u2 [8 u5 ^3 E6 m
9. |                                                        |
   / ~; M  I1 P: j2 D2 q' p
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    $ T8 Y' b8 w& f4 j% p! d
11. |                                                        |
    , v) M- {/ p) g
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    - p% }  d5 P# s
13. |                                                        |
    : B& a0 u3 X1 o
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    + S# M1 e7 Y2 `  ~1 g, W
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    / X9 A! O4 g: {! J: f, }* b
17. |                                                        |
    ; R/ S# d' I' @# K" b5 F! E: \
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    0 e2 R2 n* W  Z$ g( g! e
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    , p/ j  i% E; V5 T( w
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    6 O5 c. M/ B( l$ A, D9 c& t
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    9 Y6 \' N% ?, L1 a/ b/ [
29. P1.3 -> 右
    ! a3 L9 o  G4 R  w
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    & G  x3 ^. p6 r% @- ^
32. P5.4 -> B
    * l7 p/ @2 y3 v6 u; t! w7 R
33. P5.5 -> A
    
34. 
    4 k8 a, n+ ]' O
35. */
    # q: p0 B" {# p- W3 @6 M2 P
36. 
    6 Q* O& Q0 t4 z: v! J9 W
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    " F; y" `1 T: }' q' p
41. 
    ) e/ m6 M! T! n5 S: D2 Y- ?
42. bit isReady = 0;
    
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
      ^9 M  B5 s6 b1 o/ p8 w
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
    / ^' ?. h- M1 f
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
    6 v% y3 V7 T# ?0 l6 l6 B: D0 v0 X
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    . T' Y9 K" m0 o% p( H6 z; T
49. 
    0 \  S5 w! E( L' p6 ^2 A+ `5 g
50. static void GPIO_Init(){
    8 }8 \6 |9 s' G$ y) ^  e
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;
    ; U4 M$ q; _# C# D6 r
53.         P1M1 = 0;
    4 n3 I% b  b# {2 }+ B( T$ n4 {
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    ; y( u. v4 m5 ]) f3 [# {
60.         P3M1 = 0;
      ^% D1 p# N" j4 [8 \2 I
61.         P3 = 0xFF;
    - F' ]1 c% N6 ]7 Q1 z
62. }
    
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;
    
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;
    
71.         // 允许INT1中断
    . V. V( B" \$ t8 m6 n1 @$ x6 D8 I
72.         EX1 = 1;
    " p  f& M& F- D9 f1 X4 A& Q) Q5 K
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    1 y4 B5 Z1 D# `8 |1 ^3 N0 C$ E
75. }
    
76. 
    * B# z1 G: ?7 a$ X
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    7 Q7 n$ `3 w" _7 I+ ^/ s/ K
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
      F* U  x+ {8 Z5 o/ O8 A: M
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)
    # \# o& d) f# _6 {2 c
83.                 return;
    " `! k* D3 d4 C4 N7 d, x
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];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    ( J9 F0 g6 u5 F) z' `$ z
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    8 R: T# Q/ M# E
91. 
    
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)
      x, |0 E2 C1 i( _+ K' G
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
    - B1 A7 ~3 k) z' d' o) Y
97.         key = bufReady;
    
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    % E, F2 b2 H' L& D" o
99.         idx = 0;
    7 Y/ ~3 n& ~6 b8 ]: K
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     0 @8 m) u7 f" m: O5 L
103. 
     8 p7 R; n8 o) F8 ~
104. void main(){
     1 ?+ \% [2 M2 x
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     , z. r6 }* d9 {( H& S4 f; }
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     & y$ `# }  s! A3 X% H* g
113.                 //_nop_();
     ; ], C8 s$ A& |5 i: Z. h9 \
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     . s7 m( Z" N) C, o- M8 ]% u& b
115.                 bufReady = buf;
     ( _/ T- r2 b5 a" ?
116.         }
     / A3 U+ H+ v! S9 s, K* z* f
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。
9 ~/ S: p  L. T$ l3 H# o
/ S5 p4 G7 V: ^& U5 q. f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
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。
# O  g- D# R$ a2.4G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
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？

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。
; x: l, l2 y: l' M! v* R+ G# o: g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。
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。
% f7 h5 {. |4 ~1 Y0 {8 k" j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
: k! I  g: g- `/ L  C& L+ m9 O# h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。
. j6 [4 N9 q( T$ f( f  u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
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。 ...

9 D6 }5 R) X+ U8 B+ W能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
1 b' O  T3 V, H4 b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。