自制FC无线手柄

雷精灵2046

- h; S4 H. C4 i, W; G, F
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。
% h9 Q: A6 k# n' v

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。
' U1 [  I3 d8 W! j
7 C' U8 N+ S4 ~# v$ m- a, R# K( O" ?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  O$ W8 y8 h5 A, Q6 y# 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。
! n* J) l; ^( i( d


最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
" m2 W5 ^7 j* I  U9 A; W- _- h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。


( D+ x6 b% k/ E% \3 G完工！
5 P( A7 |9 W. _* M3 o2 ^: Y- K

& M1 r7 M& L' w7 [- F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。

3 h' m. \4 J* e" u1 z
5 V. l* a1 C" s: i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。

0 C. v7 c- m% t1 O# D( Z
8 ^/ s4 J' P& m- ?6 `0 R
+ ]3 \, ?6 Q% ^' [8 \! o7 W/ 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。

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。

8 n7 G9 S* {1 r1 h5 B2 Z* a% I8 d这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。


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。
' R* A8 |7 m4 m' M8 _
' M7 N9 {' T1 e' Q+ ?发射端：
& g* l! [+ V% r% ^% _9 M: K

1. #include <INTRINS.H>
   " K. E/ w* u3 x: {
2. #include "STC15W.h"
   % |# D  j: M$ D1 L8 ^
3. 
   
4. 
   
5. /*
   9 y" Z! @2 l0 c& R. D( c' f5 V
6. --------------------------
   , f/ X0 I4 u- o$ B' p2 R( _
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    : U0 j; \) ?& ~: V  M0 ]: Z/ t
12. |                                                   |
    0 ]! s1 w9 Q' R+ Z% s8 R
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    , l) x! Y8 y1 D# v; _
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    2 Y8 m+ n7 m7 i
17.            Red          330
    * C# G6 q/ U% m1 _8 t8 j6 T
18. 
    * I3 `7 _; P- l  k8 O, w/ O
19. Fosc = 6MHz
    8 D8 p# n  I2 \  I' q3 _9 I4 W, o
20. */
    
21. 
    ' L. o# b1 ^/ z! T
22. 
    $ X. Q- k; R# D6 X4 y9 H& ~
23. // 矩形波输出脚
    ( B2 ]* ~% F: r, E
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    ! n: u$ H% x2 C5 A4 c
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    " }1 P7 r1 p# l! @5 Q
30. 
    " M1 ^0 n: w0 `2 Q8 x+ r
31. // 矩形波次数累计
    9 @* Y7 e! V/ }8 I* }* R* y
32. static volatile unsigned char count = 0;
    + V+ r, X. b: U8 x5 N+ c* }5 f
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    4 g1 r2 k/ F# o; g
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;
    4 U* x5 ^1 z8 K1 j# h8 t9 P5 Y. \  k
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    0 ]# p, Z6 r" ~2 _% N3 W& Y2 R
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;
    & p+ h% ?2 n4 j5 y
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    9 `, e9 E0 W; I; w
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    % i% i( L( n( z
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    . j" J" \+ ?  K6 o0 X5 M
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
    + V( X7 _1 f0 b% g) r! M" x
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. }
    ; R! @& C( U8 @7 w
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    4 k/ c6 H8 A3 u. S. `
58.         IT0 = 1;
    & |* k! T+ Y( t4 s; ~  a
59.         // 允许INT0中断
    - u7 P& v* Y3 n) Z5 ~, l7 h
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;
    9 I: ?' y. \/ d0 O+ J% c* C9 s
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    ; i1 t. m- Q* `6 Y) e
73.         count = 0;
    ! ~" Z* U, U- ]
74.         // 重开定时器0中断
    + k( x5 }1 t  b: }
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    % z: P+ x9 _3 i0 l4 q
79.         // 输出矩形波
    8 z, S( A6 `! c5 J7 m% F( m  Y! r
80.         OUT = ~OUT;
    9 b( \7 X$ }" x& ^
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;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    % o8 m; I2 A- r5 `6 w
87.         }
    0 Q1 d, N. t' R2 r- Q
88. }
    
89. 
    & O3 I4 j& Y* v. }
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
      G- j/ ?& }; m9 X
91.         // 矩形波次数累计归零
    & X( b; f& R  l8 D
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    9 t6 w6 I9 Y9 K3 d7 @
95. }
      n) B! D+ V. }+ I9 h
96. 
    
97. 
    7 q& _9 }$ f' w' D6 _
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    + x1 m( t$ R) [# I$ S: r
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     3 p4 t3 r8 I. U7 W. _# o2 t! ]- C
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
       ^" {4 W% ~8 w, |; r
105.        
     
106.         while(1){
     
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);
     " h0 [+ S% p' I2 A" L
113.                 }else{
     5 m$ ~; z7 R' V  Q1 n% @  J' D
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     ! U# l) `5 o2 S2 p
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     7 r# r$ z4 _3 m1 A+ `/ E. V
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
     . X  p, \2 ?7 G8 b
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
     " \( u8 d" }4 \# B/ ]4 m
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     , Z( `( V$ f9 D7 f/ B
135.                         ET0 = 1;
     # K# C6 I/ }$ k: K+ N9 e
136.                 }
     / e  P9 T$ `2 [( G- ?3 ?) @
137.         }
     
138. }
     

复制代码

9 B2 ^; @- K6 K. |1 b  Y硬件参数配置：


2 X* {" G# i+ p接收端：
6 b  v9 D5 v' k. ~; W

1. #include <INTRINS.H>
   1 d4 O; j, i! X2 Z$ K& W- V) |
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   3 z3 S2 B7 x/ A' {9 c) y6 x2 Z
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   # A7 O' f: ~5 C4 K# w; _! N1 p
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   " B1 L) |7 L1 h
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    ! J* e. q6 R* ^# K$ n
15. |                  STC15W204S                |
    + K6 r  \  |5 i4 x+ D( K, U
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    + N; r  u1 D8 \4 W
17. |                                                        |
    , V) g) s, k# B7 _. R6 t
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    & W. \4 V( r# q' o, x
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    , q: F" n" t3 ~
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    1 F' _; F$ X" W9 Z! w4 u
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    8 I" w( ^* b  `6 H2 B, n% h4 t
28. P1.2 -> 下
    ( t8 S# ]- d% D! e& x% `
29. P1.3 -> 右
    0 F5 h+ A7 H2 g7 B
30. P1.4 -> SEL
    & E' Y% X* a# d0 ^* R
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    9 ~7 x) n( i; c* b: `
33. P5.5 -> A
    
34. 
    * p) J+ D+ h5 ~+ M' V2 {7 M9 V( T" b2 A
35. */
    3 V* B8 E9 P1 i8 C
36. 
    & v7 R! e- p8 W# _
37. 
    ' @  |: A/ }! p# Z
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    6 ^; @2 [' {9 a2 ~: f; Q0 E: {
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    4 w. y% p( z3 R9 s
43. static unsigned char key = 0;
    9 e8 h) s) x6 p! E2 k
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
      p7 w1 O  u+ B4 J+ g
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
    : L8 ^  h8 n3 k5 F. d
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
    , u" p+ ?1 g3 y9 s9 k( O  j
47. static unsigned char idx = 0;
    " M! M6 K, |0 L# A6 W, @4 P6 f! w
48. 
    
49. 
    4 Y0 Z9 g! J) R) P
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
    4 [6 i) x' O, U- M5 C
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    8 t7 A) `6 Q  C% w9 X+ z
54.         P1= 0xFF;
    ) s# l  l0 ?5 z- J" Q7 |
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    ( f: U( o0 x) a0 r# a* m5 G
59.         P3M0 = 0;
    % M0 `0 c' W: v9 `4 C+ P) \, m# t" J
60.         P3M1 = 0;
    6 ^- z: m) d) k( G$ I. z
61.         P3 = 0xFF;
    " _2 r" [2 {& x+ g
62. }
    
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    3 y0 Y9 `1 t( X: k- ]1 i7 O
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
    ) G: g+ J  A0 z3 Y& C
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    1 N( ]  r* S+ Y9 c
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    / }: c1 }" |8 j0 P4 h9 f* W) K
75. }
    . ]) Q% f% `, j! D' k! z' E" j9 ^
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    , X" }' [% C& r
80.                 return;
    ) b* ]. l, R: s; Q2 P
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
    , E' g) ]6 X& ?! c, w) f: J0 @
82.         if(CLK == 0)
    2 T/ X3 A. g# D+ T% n+ N& Y0 e
83.                 return;
    0 v4 y8 ^5 W  n
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    ! K/ h- P0 s, y
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)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    & c3 k  M) M. i
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)
    , }4 Z$ `1 l! Y; U* l3 a0 @% c
95.                 return;
    ' Z; a& _& ]& W$ b" z: _
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
    9 M" @0 t3 R/ @3 C3 }( R( t
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
    . J5 e2 _; H3 W$ o- F& V- `
99.         idx = 0;
    9 r4 |8 Z0 q7 Q1 t: h
100.         // 允许CLK进行移位
     4 z  }1 U. O: |1 n; e
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     # Y4 ?, H/ X! X( h* G; s+ V2 |0 h/ d
104. void main(){
     2 n8 V! W# ]+ p4 I+ A1 m8 }
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     - H( U8 Y0 v: L4 {4 X/ }+ P9 ]
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     + Y: t/ r) O5 p9 p" d7 m
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     6 u$ I* ~& a) `: [$ z3 c
116.         }
     5 W6 E6 y2 ]% M# x
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
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。 ...

! P5 O1 y0 z) t) e% ?# ^; T7 h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。
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。
% ?8 {& |& L9 o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。
. k% }6 p' Y; t( e0 i- z2 B6 H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。
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 ...

2 D( M3 t+ M1 D& c5 S' k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。
3 \% m. Z. H# a8 f  L2 c1 l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
6 Q% B7 D! ^; }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 v' g3 L9 u3 y: m2 Q& E6 Z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。