自制FC无线手柄

雷精灵2046

( K& x; C4 S- ^) Q$ t
- e. l5 \8 f8 F' d$ `7 S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。

+ ^7 X' z1 }2 \( |/ A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？
  ~  z$ _/ i) h! S" G' G3 Z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。



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。
2 \# V- U5 r1 ^' t, x+ g
& S6 b+ i# M1 I% e) v. m
完工！
3 M+ g  Q' J9 p7 m( Y8 s' V" p
1 O6 J# K' n/ U2 F$ b* |3 ]" |
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。

7 _- L9 w4 h- W( f2 c
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。
, Z+ P- C- v7 H% Z. X: j! @
5 u$ Z9 e" z, Q6 ^
- v# u7 T; U- {- U
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。
' d( B5 a$ D' g/ z
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。
% J$ H$ S* G( I6 R0 J0 ]% `
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

9 F' c! E  H9 a
! _0 @" g' f. r! T9 ]- t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！
% Q- L6 }% L! t( J8 v; K编译器：Keil 51。

  n( M0 K/ n1 y" g- S* i' v发射端：
: Y# ^% O8 i% B0 H2 X/ c" s8 J

1. #include <INTRINS.H>
   9 _  e/ [2 r) b
2. #include "STC15W.h"
     D9 k9 T/ z( N5 D- ^4 V) R1 H
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   2 }3 ?9 F1 H, J: C
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    2 F( J( V1 {# \0 n3 D9 M" d
15. 
    " x) P) t9 x, ~! o$ x2 K$ E0 a7 V
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    7 e1 S# ]1 u! @' r* `/ [4 E+ J
17.            Red          330
    ; t; Z4 P1 v" d; m6 }3 @2 a
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    . Y6 y1 f" W$ c/ i8 D9 r
21. 
    * g5 k; w- R3 F- E- Y* F" e
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    5 ~1 q( Z! I3 Q. V7 K
24. sbit OUT = P5^4;
    . F' S8 E% A% j5 r
25. // 低压指示灯引脚
    5 M8 \/ H6 m3 p7 \
26. sbit LED = P5^5;
    ( W* M: j! b1 y6 W1 A
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    ' |& @' r4 }/ W% I( m. ~: V
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    0 A1 ^2 Q; t9 e& ]
35. static void GPIO_Init(){
    - ?$ c! Y0 i. z/ n
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    ; o7 ]8 c+ I/ U
37.         P3M0 = 0;
    $ ?% x! i# h2 W
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
      w% L. h" W$ @- K  k  {& |" @
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    6 l$ S0 U0 @8 k4 G# H7 \
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    $ b- J/ L* a5 H  I  N
44. }
    2 Y" w3 V3 d% w# d
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    ( u: a* w- ]9 I9 d
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    & V  Z  ]& u; l0 b# {- a
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    ! l8 v5 K) O* o
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    ' W  h( w0 T7 u$ T/ ]+ r
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
    
54. }
    9 f8 @) Z' P3 n6 G. K
55. 
    7 [  e- L' U4 v5 c1 w; E/ E
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    1 y/ H" g$ p0 @2 T: ^# F% [
59.         // 允许INT0中断
    / D  [9 n+ K3 \$ W$ L
60.         EX0 = 1;
      j6 r$ s- `6 J6 Z! I# r
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    0 A- c% l" ^0 E+ T) E! S# U+ m
62.         IT1 = 1;
    3 J* w# _2 w8 h- Y
63.         // 允许INT1中断
    " b8 X3 B4 e* D+ t3 R5 B
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    . t5 p) N$ Q/ f6 A- s
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    " [$ C9 p: I+ L6 h/ _
68.         EA = 1;
    
69. }
    * d( h7 G( Q: \" _
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    * U0 E% f4 K2 M0 z: q" s& g" o
73.         count = 0;
      g* P+ \2 C' W/ N; S7 w
74.         // 重开定时器0中断
    . x& \+ C% i9 H2 R/ l
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    * S9 r8 i4 x5 D& B) z$ G
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    5 _+ f) @% d5 B, Y5 ~4 V, \4 A
82.         count++;
    # D4 S- {0 v* q, {) C2 i& Z& u
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    " s, u4 |* b+ S! E, w
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    4 W: O1 ~% I7 `9 g9 d
87.         }
    
88. }
    9 Y% I) w- F# w8 S" W
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    * T) M* H" M4 \9 D1 z; Z" E$ {3 S
91.         // 矩形波次数累计归零
    6 z$ y/ T0 s2 s8 ?1 Z  L
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    * p/ R, r9 o/ {7 ?7 y- _
94.         ET0 = 1;
    1 V0 r+ r1 b( y
95. }
    ( z* m/ ?) i$ |2 d% b
96. 
    ) Y& G% G- g. w1 u
97. 
    - A- G5 Z" ~6 L+ ?. u( J' ^
98. void main(){
    9 n# [3 Q" `! R- M7 `* @2 ?
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     9 @! l# {' \" o. w6 @. O' W: g+ M
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     - z( K! b5 o) T7 L
105.        
     
106.         while(1){
     7 z8 O" e, a5 k
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
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
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     ' d' o+ Y9 n# Q$ M5 [" a
115.                         LED = 1;
     " r, t9 ~7 d, q, B6 z! S5 F
116.                 }
     
117. 
     8 ]: E, \3 D) q+ |' u
118.                 // 检测到停机标志
     : I+ o$ i6 W% d9 J  Z
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     9 H- m7 y6 ?/ ~/ H3 ]
121.                         ET0 = 0;
     " c3 U" [7 H0 e( h. U" {7 w
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
     % ^, ~  h" O* p% M+ C& T. P# y7 Q
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     ( |! ~2 n* ]- M' \( {7 V8 P
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     $ i* i! c2 g1 ~  M9 x3 i. ?9 Z
131.                         _nop_();
     : a) }; R# X$ H' \
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     * J7 z; K: h& \+ x5 @; v: i' N) @- s
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     

复制代码

6 V2 A/ ?$ G" ^6 ^( u2 `硬件参数配置：
( q$ g1 H1 c* r, ]+ f
" a/ g* A" L9 E0 l
3 g0 T0 Q) s5 H/ l/ ?接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   5 N! Z6 @. i; Y% h5 U5 ~6 A7 p
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   : F" E' O! s' k- l; m9 l) k$ z
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   3 a3 E, D8 I9 \! d2 |$ K
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    - ~5 y, V# \8 ]  I: F0 a2 K
13. |                                                        |
    : i& Z7 T1 h1 H
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    ; @: y! P. L' A  I& u1 Y) V' `
15. |                  STC15W204S                |
    - `( E8 J7 X7 R8 l  I: ?3 k3 M
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    - s* `5 _& }' [% }  w
17. |                                                        |
    5 e+ R" S" p5 I9 b" W  Q# x
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    ' v* A2 L7 h5 D; ]& r  S
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    - e7 B7 q- _) r, @
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    : ?. l2 Z: y& @( G
23. *---------------------------*
    9 V9 y+ o7 r" h# x/ k. d1 T" G
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    2 [, F/ ?. _& q  V# C2 y" S' ]
27. P1.1 -> 左
    0 m& n4 U: T! o9 e% y6 l' x6 b1 v
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    $ n5 J3 r3 k& |  j
31. P1.5 -> STA
    ( d- Y% h% R0 |+ x9 ?7 b  k& f
32. P5.4 -> B
    * U: e- b$ K, G' @- N7 X
33. P5.5 -> A
    ) F" s4 u7 L' s) \% ]
34. 
    : y9 i" C9 U1 u& k8 {; b5 d
35. */
    
36. 
    
37. 
    * z, l- W* j( a/ e- B+ X
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    7 F5 x" i' G. a# i% e% A9 b
40. sbit DATA        = P3^6;
    * v% S  `6 o) u4 l, H
41. 
    . l1 R- r1 o* q* d
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    % v$ ^0 |. P# M- l7 Z$ s
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
    ; d- W. T1 b9 M& C( X3 _3 O
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
    1 ]& `5 k4 X" A+ {- l
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
    " j9 k, \. e0 x8 M
47. static unsigned char idx = 0;
    / ^- M: C6 I' o0 b* \5 k
48. 
    : n, G; x' |0 a, k
49. 
    ' s# ]6 t% x' ~6 Y% C7 ?1 \& D
50. static void GPIO_Init(){
    ! }+ F# }4 B# A' G$ U: F, U; J
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
    : b3 N) B+ C; I# R
52.         P1M0 = 0;
    2 ^1 {$ Q# O1 N' X7 u2 k
53.         P1M1 = 0;
    7 i5 `7 V: E2 W( L) j# Q
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    0 M2 q3 j6 z! u7 |) }
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    ( H- T# H) R( v' w( c4 R8 l
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
      f  y! F% {, a, l& {' t( B
61.         P3 = 0xFF;
    $ q2 X! w* W8 X( n- u4 G3 P4 a
62. }
    
63. 
    " y) z' O7 ^6 E/ F: K6 O
64. static void Interrupt_Init(){
    7 p5 Y3 O6 `6 E8 K* t# E
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    
66.         IT0 = 0;
    , _" y* m4 B: u6 W9 B
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
    4 L! z9 u8 y' b! g3 u
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    0 c! O( h1 \# k2 t; T: B
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    ' c! d7 M- w4 W/ s8 L' X" K
75. }
    
76. 
    3 F$ {/ C1 Z& m, j5 ]! y
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    . y8 P. X$ n% A8 t8 d& R% n4 i: z
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    
80.                 return;
    5 V% P  L1 i3 _6 b, J
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
    3 w. z/ o$ `- Q  _3 t, w+ w2 f! v. H
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    7 L4 W1 |" L8 m: c# k% v& U5 o- k
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    - T/ l8 V* C3 t. s! P
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    4 M  O! O, E! O. t/ M
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    1 U1 |( K" ]; k/ q0 R1 h0 {8 A
90. }
    $ p4 r+ u' O8 q5 j1 N" z2 J) R
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
    8 y$ }/ h  r9 ^; l, d
94.         if(LATCH == 0)
    
95.                 return;
    : ~2 [8 Y$ X2 J% B
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;
    
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    8 `9 E. g! E' `1 S$ H" p
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     . m5 s# ?1 S8 o! f; Z$ E; k' |) F
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     7 j3 g/ y7 c! V5 v
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     1 ]  {0 v; g4 V' ~9 r- S2 m$ _
110.                 //_nop_();
       a( A4 H  C' t6 i
111.                 //_nop_();
     # m) n6 P6 n) ]& w/ D6 z
112.                 //_nop_();
     1 ^3 V: u1 Y/ F0 x6 N
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
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。
; c: p& N  }1 @) b, V% ^
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
( G, E" Y* m! z/ B8 R& H# I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
精彩，楼主动手强，也写得很详细。
! }( w5 D/ E' f2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

3 e7 q* c& R& f7 ^! ]: C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。
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。
$ |% B5 c$ t0 M5 p' _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。
  o  N1 q/ z2 i0 v# A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
- I2 P9 v" t/ w/ ]. z/ G6 \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。
" `" N- O, L- i+ [两个板子倒是有十几张剩余。
: g* A. ]" j7 \; q  T. Q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！
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。