自制FC无线手柄

雷精灵2046

8 S9 t$ g0 s" {1 a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。
% L" B# `+ T" y- [0 i$ E

' k0 I/ M2 K& `7 l7 A' f' R* S+ P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。
3 w2 q9 B# g8 K' j
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。

: c- p" s5 D) [# m1 V% D) L* u7 c; F
- ?3 e) s. M; b7 P; I- J( i
/ g# h' V% X( C# u# w- a+ \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。
( O* I* Q% _7 J. A
& H* N2 f: a3 ^8 Z
8 R6 p" z5 N! P7 F9 a3 p完工！
' c! }, K4 [1 x+ C

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。
- q. r# H( [9 i8 M
* J: O7 A4 @0 B, X3 X, q1 m+ O
" p9 U1 @6 m8 b. [0 P& e" S7 R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。
# c2 Y/ x! u5 U( G* ^- ]

' m" M# S% R8 Z
/ a, q% m6 [. S6 x. 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。
/ |& B- |2 i6 u( S
" a  _' n& F; j7 K3 ?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。

! y1 B% ~) f  o; F, z这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

2 q# N, j5 K! {6 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！
9 C) t5 }9 q6 J- [/ S. ?8 x" O编译器：Keil 51。
* Q1 O, _3 x: _/ |  g* h
; S% g0 U$ O; ~; ~8 C发射端：
3 w# B# a- [& ]: U6 M

1. #include <INTRINS.H>
   0 w* x: k6 V) X9 I8 g
2. #include "STC15W.h"
   / I- F- y; ?! l5 W
3. 
   2 C& J0 B- S7 K, {7 ^- g  z
4. 
   8 F8 t0 }$ y- G; {( }$ Q  n0 n" \
5. /*
   4 h; H" E! L: u. Y8 ^3 ?" }6 t3 |: m' a
6. --------------------------
   ) [6 D0 T5 |# h5 m  k
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   ( H9 V& S+ q% ?( c1 O9 ~2 G, Y! _
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    , E% H% |. c# D5 T6 ~
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    / K5 T  ?& h9 s! m
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    ( e+ U$ S, c/ k! n: a
14. --------------------------
    
15. 
    ! B  o% ~9 J0 i6 ~' ?( d, d1 K% c7 r
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    ( ^' g' }% Q1 @! d5 N9 ?4 i
22. 
    ! P3 ~3 _9 O7 a. C+ j3 G
23. // 矩形波输出脚
    3 y- Z, [. T+ M: B
24. sbit OUT = P5^4;
    9 N5 k+ N) j* b' a( d
25. // 低压指示灯引脚
    9 m6 a1 ~2 o% o/ T8 K0 \3 ?6 [; X
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    ' U# Q* m' O) u+ \3 K- z
31. // 矩形波次数累计
    + J' e! r- T4 u' ]1 B$ A1 d
32. static volatile unsigned char count = 0;
    5 {+ t, ?& k5 O% w; H. F
33. 
    2 v( Q3 Y6 {8 a% p- V
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    ; Z* V& G8 m0 U, W, }/ e3 J# W& G
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    # y6 j0 Y, d8 N
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    - C/ u1 i. V9 l  J9 Q6 m; U
39.         P3 = 0xFF;
    - J% z; A. t7 }6 l0 d
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;
    
43.         P5 = 0xFF;
    3 }$ l# p2 G: {$ R, D# s
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    0 L- `- J5 r  `0 v, j( j, u
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
    * z4 n/ ~1 D$ k. K' v( R
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    % P5 D; T* a& k* V  @: g/ ?
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    $ f7 d. g* O; ?3 }
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    0 J5 Z9 q+ [+ o3 {
56. static void Interrupt_Init(){
    1 i1 U+ ~5 v3 W( f/ o# s
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    - }1 S) m# ~. h5 V- u0 X6 Q. \. P9 [
58.         IT0 = 1;
    ; n! b8 k- [1 @3 {
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;
    : o* Y4 d0 ^4 l2 X8 |* [8 q+ p
65.         // 允许定时器0中断
    ( v# }  h0 n& v- O4 N) x8 E$ \
66.         ET0 = 1;
    * a/ o2 w- l3 r3 ^+ _: _
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    7 |3 r! f1 X8 y0 ]* y) K: z9 _; B
70. 
    ' o$ T2 U6 N' s, K* G8 k
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    + V4 f& s, l9 J' t7 X
73.         count = 0;
    + ~4 {, ?7 N8 B! I
74.         // 重开定时器0中断
    $ V5 B7 p# e1 N$ @
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    ; S/ f5 s& C: }4 O3 {0 O
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    8 a6 J; v6 l5 ?& x
80.         OUT = ~OUT;
    ' h- b: u: V0 p
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    / S, v. F9 E$ A6 X7 [' E8 {9 o" z
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    , T% d7 K! ^% R4 b
85.                 count = 0;
    + M) ~1 \. h& O* |$ o
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    * [1 a/ A2 o6 G* o! \6 I
88. }
    
89. 
    $ X& p8 ~5 Y0 o) x" Z/ s
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    " I6 @, x( ~6 P/ W' R, K
91.         // 矩形波次数累计归零
    , V' P3 R4 P# x
92.         count = 0;
    9 @, ?- ~& Y! G# `+ j
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    4 h. A  b- I% t! S& z
96. 
    
97. 
    ' g, ?% d; H7 F; ^$ v
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    3 Z2 @$ r1 B0 }. x, \0 q
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     ( J, A7 S# w  J: }6 N  `% O% \. Z
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     % k6 r; I# k% Z5 T
104.         Interrupt_Init();
     6 D% A, z+ I. @1 ?. W
105.        
     ) y2 P4 g9 k: a# V- Y/ y% l
106.         while(1){
     & P; P8 D* r, Z: o' H2 A6 S
107.                 // 检测电量
     ( f& l' v% L6 B( ^, w/ @4 q
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     / s- f# I6 b  r" \% _
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     1 X1 G/ _& }. l. B& H0 p
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     + U, q- |9 _8 O
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     / g  T; V! Q* B1 C  J
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     : d/ Z% n0 j- g/ V$ K. H; w5 h
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
     
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     # D- \, D  o0 [
126.                         // 进入停机模式
     5 u; F3 x5 x: ]# d$ `3 Y
127.                         PCON |= 0x02;
     . I& k0 F9 R% @1 ]
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     - r' x6 E9 x. _# f0 b
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     ! l! I8 t6 k" G* D2 t3 X  X
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     

复制代码

2 ]: e9 a: t0 f  s& A硬件参数配置：
3 I+ A6 o3 m$ J$ X4 ~$ k
+ W2 M5 U3 ^# J- V2 x
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   9 q+ l0 d3 ]6 `) U: {. g, C4 F/ k
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   ! `& z; M7 l6 V8 \
4. 
   / `; F1 a7 r& y! s) v4 @& p
5. /*
   ! h7 O( X/ o% T. t4 ^5 _6 V
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   , i2 d+ g, x6 \: w5 O4 O
9. |                                                        |
   " X4 F7 A% M+ A7 ]
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    5 ^7 U; _+ O+ b7 G
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    5 d- q: d0 e% A5 ?# n! Q+ e+ D
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    & T# H- X- t: x) F& y
15. |                  STC15W204S                |
    3 b1 P# @% i& C( k/ O' ]5 n5 n2 |* \
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    " u. ~+ R0 K3 b# U  \4 [
19. |                                                          |
    5 d* H% j& x3 j6 J0 S
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    3 ?5 o( Y% ]  P( C' t' a8 r" A
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    . x% ?) `) R+ K% s5 \! C( u/ y( R
24. Fosc = 12MHz
    ( a% I: c) ]9 r7 V# b$ w
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    + {5 t- C' V+ H' p, X: N0 `
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    , h/ z/ E$ |, t; w
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    + m7 j$ a2 b. X- k8 C; X; b0 o
33. P5.5 -> A
    
34. 
    , s; [6 x; P; O) B
35. */
    % H* |4 e9 g7 h* [# ~6 X
36. 
    - E, p0 i0 m, x* J) J% C0 o
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    1 B% L# v2 m' o& P
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
    
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
    
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
    4 k8 E! R% [2 Q6 d
47. static unsigned char idx = 0;
    , v* p% p8 _( ?7 w8 H
48. 
    * p' C+ \# W+ I1 G: Y
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    4 O7 x. C2 B0 b7 T
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;
    9 e! F& w5 a- C
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    5 {( W/ Q, v4 p5 n: p3 k4 [
56.         P5M1 = 0;
    4 m# g% s5 K* r0 k. E( v5 ^
57.         P5= 0xFF;
    6 F4 _+ ^; G: c$ r4 y/ n* f
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    * w" Q( A/ {0 E3 _& v' ~
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    , |) f' S" [8 n* c8 U+ J
62. }
    9 ?4 ?' r; ^" q4 U+ ~) B
63. 
    % [4 H3 R6 B9 j4 r! r# E9 c4 a
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    
66.         IT0 = 0;
    ' p/ e9 I! {1 p# a! L. q7 a
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# s' Y  t! F& i/ L3 x% r/ t
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    3 q( f- K* x9 V" b. ?  b+ u
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    . K. W* q2 \4 ]1 D0 {. [' Q* n
79.         if(isReady == 0)
    9 |( Q! j/ s/ s# {
80.                 return;
    ( }) J3 x. Z" l& N! `6 I9 ~4 ]
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)
      C7 t$ |1 N2 l* Z+ Y/ j
83.                 return;
    ( p$ L4 K5 P' c0 U
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
    1 k( p; e5 _: a2 C6 O2 g9 p
88.         if(idx >= 7)
    1 p: s9 ?: ~) z7 y3 e* V
89.                 isReady = 0;
    ( S; Q8 e; p' M; U3 v) O  i2 S! p, J
90. }
    
91. 
    . z8 L2 M* v, j% [
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
    : [0 f6 I" |  z- b
94.         if(LATCH == 0)
    
95.                 return;
    ; h$ m! ^' L, R& w' T
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;
    ! R$ {  n; ?5 j1 `
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     ' i* e4 h2 _. G' W
101.         isReady = 1;
     ! P$ ^- H4 ?+ u, n: Z) r
102. }
     ' h+ M2 {7 ?) `. P( [6 K2 W
103. 
     & w9 \- B; ~% s' [
104. void main(){
     7 u6 F3 V/ \+ z3 V( A; x
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     2 {0 X4 d2 m7 k: J' N6 H& F
107.        
     
108.         while(1){
     & o1 \9 h* I' O1 H8 @
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     ' p# M) N! K0 D  }3 b" k
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     ' r8 G: E2 F! F- F& [0 w: D7 E- m
113.                 //_nop_();
     & r5 a3 s7 h1 a  ?
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     4 \% ]; K7 a; e" E3 z! z/ P' v
115.                 bufReady = buf;
     " T9 L' m, w+ P' _
116.         }
     
117. }
     

复制代码

2 Y( T4 y2 y% Y/ p' T0 h" z* Z硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
2 P9 d+ I7 D0 w- N' Q8 J/ P8 e
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。 ...

' }1 r4 U( q, X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。
3 r, j, t7 q% C  `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。
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。
- J  x( ]# Y) M% H( P8 @- K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。
1 t$ g, ~4 s6 M+ Y8 w& r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 ...

" u0 `* ^& U) c- O' T) _+ o1 e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。
1 B$ Q, V/ n3 r7 g7 |+ j3 ~4 R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
( ?. w2 h* p% n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。 ...

8 h1 h6 c5 p  }5 Z9 F能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
0 W* D# l3 u* n0 }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。