自制FC无线手柄

雷精灵2046

2 b! |. c* M* [( W4 L
) n! d- r6 V1 Q' n4 Q! Q$ K' y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。
- u4 g' H% j- v
7 A( g# f! z% p7 x3 T! m
( z9 J9 q% H5 O# [* p( W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。
& Q. Q. P* r! n' w( S' j% |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。

8 y* m7 ~; H% {- @! i

最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
& V7 Z# R1 N+ c- k3 S) K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。


  |% m, N1 E7 G, r完工！
% i; k* R0 W; i$ x
, w" v+ p, S8 n  E. ~$ H/ 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。
  I9 ?4 t+ `2 {& e

5 G) Q. \+ d3 h5 @/ `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。

2 j% R5 _' }; \+ d
/ W4 V2 T) V0 G% c
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。
' Z7 t- J1 |8 m8 A$ R6 ~" M$ Z2 a
, N0 }# W) i" T! ~这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
: |, O$ t5 c9 J8 o
  X* [& f) ~$ {
- W. }2 K/ X1 O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。

& I; Y) C9 K+ c/ M发射端：
1 ]7 c- C+ v4 d9 @

1. #include <INTRINS.H>
     r# o  f9 O8 r% O
2. #include "STC15W.h"
   - c) X/ J9 k4 L1 ?3 H5 p
3. 
   3 o# g9 p, U2 i2 s  \
4. 
   7 j, R; u! z: i
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   " g, y0 g: M3 J" S
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    : _* R/ S2 C; J/ X6 X
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    0 q" ?. {: W3 O1 V4 d5 E: s9 ~
17.            Red          330
    / v( a% B( @9 S
18. 
    * P1 S& _% |1 Q1 q3 ?7 I% O
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    # O  [( [, H* x) b$ }% \
25. // 低压指示灯引脚
    - n3 }' w7 w* w- x
26. sbit LED = P5^5;
    8 @; G/ V& O- C2 A. c
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    # ~1 q. y+ u$ ~" ^# N1 g0 V. d2 k7 ^
32. static volatile unsigned char count = 0;
      M2 f' R9 C& Y0 [' P1 w: C; k0 N; F/ `
33. 
    / |  Q0 X; Z0 C& \) P! R
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    . S; F3 v+ y' ]5 Q5 b+ R; J* _
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;
    
38.         P3M1 = 0;
    " s# i0 y4 l' _( C1 M% p: n- h0 e6 A8 n
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
    0 [( H8 P1 ^) y0 q: g
41.         P5M0 = 0;
    5 b: ^9 |/ U6 \* M$ ]$ K; k' p
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    0 L: G& T2 ?1 B" k
44. }
    
45. 
    9 M' f: A& d) R& j; s& x! r* U
46. static void Timer0_Init(){
    6 I1 `5 N* q% D- ?8 S$ j6 l
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    - y4 J( ?6 a0 W# A$ F% \, o
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    " U7 i% {  ^; j0 w3 }' r+ h% [
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
    2 |3 C$ e$ e& z8 S3 t1 I( h: V* |$ f
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    ; |$ P8 _3 ^8 ~1 R
54. }
    
55. 
    ! t+ B; I8 [1 m
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    ! ^' v- j/ }: s) p
58.         IT0 = 1;
    $ W3 y4 t* A# w* a' R, X
59.         // 允许INT0中断
    " d0 J  f- T8 ~5 A& v6 Z
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    ) v9 K! n( }6 P: o
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    * P3 w) J" I: v1 x
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    / {7 x( {! Y5 _# \4 m4 L! b. \2 v
67.         // 允许全局中断
    8 f' l* S& D/ ^
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    3 Z: G3 A6 H3 D. S/ O
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    ! @/ T( ~6 G' _$ m
72.         // 矩形波次数累计归零
    % U7 `/ V: w! E+ s
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    " A) m. K; Y* s4 z+ V
75.         ET0 = 1;
    2 L$ z; ]0 |, T* R$ g
76. }
    0 z( b. r5 u, R: p6 R9 D
77. 
    4 q3 ~8 F$ O. r+ P/ A* p+ w8 \
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    ! U9 H0 p$ T+ A) p: e1 H" [$ y! j
79.         // 输出矩形波
    6 ~- v, z3 ?" g& l1 D) l6 L/ ?
80.         OUT = ~OUT;
    7 z! A; q0 t5 \! P, P3 e
81.         // 累计矩形波次数
    ) t( O. F( L* Q4 i; R% M' L- m
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    ! f  P1 w. `( p$ Z" N
88. }
    . T" U2 P; o- f
89. 
    4 P: v! A- M; ?$ r1 [; y
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    & {: C+ t: _0 I+ Z' s! c
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    0 o5 i* q( b2 M
94.         ET0 = 1;
    . b- d5 g9 M. P, Q6 l
95. }
    
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    ' L) k, |, x$ U  f: y  B
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     , S9 V: l. g# y7 I3 F* h' ~
101.         // 初始化定时器0
     ) w5 C( m& X7 a, H& Z7 V
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     # P$ d1 g. P( ^* L2 V" {
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     + v  U4 c6 w. Q( G
106.         while(1){
     3 F0 L( w! I  a- T2 Z
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     " l% Q7 X: N  V3 L" ?
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     8 M4 P+ h. {) n% M8 K
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     ) c, Q0 D% v: b+ B% e  @5 {
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     , c6 [. {9 e" B- c) e
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     0 {! b0 Q* b! j! }4 c1 a, c: M
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     1 `: M0 g8 F" ~. c; d$ X
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
     % s/ _0 p; B9 K% _4 T
125.                         LED = 1;
     1 y7 i( J, l  K! J  O  v' G2 ?, ~: r7 `
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     $ H: T' W' A" h4 q
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     & h% X) t/ q7 _( J4 y% X, |% n
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     8 [6 b. Q1 d, {" `0 e+ H
134.                         // 重开定时器0中断
     # V( `! S" M$ R' t8 V( r
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     + y% b8 n$ v7 k' \# ?' r
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：
5 ?4 P( d* k$ a- t: y

) D% L/ }$ s& R5 M: S7 q0 h接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   7 N$ }  n' W$ h
6. 
   - ^" R; J+ g" h1 N
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    9 x1 t: B  p; C3 S. e/ G
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    7 M- j2 I1 o3 e. P+ }- k
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    6 H. V6 B+ m5 r; u8 s; f
15. |                  STC15W204S                |
    4 w  u+ U" |. K9 n
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    8 Y) ?! T; k# E9 X/ }0 ~9 l- y
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    ( J# ]( y6 j8 M5 W4 w7 m9 O% ^
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    8 y3 T+ [4 n4 q" r+ y
21. |                                                        |
    # a5 }" z  C- R8 R$ {  W6 `
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    , s! q  o* c, g- _2 W9 n
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    - V/ d; ^- K& _, N. Y- u( }% ~/ d0 U
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    2 P! C% L8 U  ^: T
33. P5.5 -> A
    
34. 
    + |+ ^8 S- I$ U  h2 u! k7 F
35. */
    
36. 
    
37. 
    + G9 k+ N+ R; d
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    ( n1 h$ A* I, e, E& @
42. bit isReady = 0;
      x4 F, {' Q8 z/ K% I) v
43. static unsigned char key = 0;
    # B4 u8 @4 K' {9 g# 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
    
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
    ; o" p  t3 O/ S4 [- w
47. static unsigned char idx = 0;
    * `/ S* k4 K  F  u
48. 
    2 I2 c+ s# P2 g+ h( ^! ~
49. 
    
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
    - b7 ^. @) y6 N; b
52.         P1M0 = 0;
    4 {0 V6 B7 v$ N- P8 @0 e4 H
53.         P1M1 = 0;
    5 l; n+ x3 v2 P3 b7 _
54.         P1= 0xFF;
    + [  b; C- z' @. S8 n
55.         P5M0 = 0;
    / Z! V0 }- _$ g* s# U# R8 @3 L/ R
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    $ v. p& [: Y7 M' ~8 P, V- M
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    8 }$ p! a: p) R7 ~- D& g! x
62. }
    
63. 
    ' @4 [) h5 Q6 n. O4 D3 B* N, q5 p/ J
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
      j& t  v( s  o$ J7 h) F
66.         IT0 = 0;
    0 i8 B2 W! w! \" ?( A5 Y; Y
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    7 p" t4 A( v- I1 s: [) b" c
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
      f# D  q. U( E
71.         // 允许INT1中断
    / V3 F  L& Y9 v$ o) M
72.         EX1 = 1;
    ; \9 C6 }) {# p, [% E! v
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    - e$ p9 }4 A8 b' R
75. }
    1 S: a8 I1 s% z4 O
76. 
    - P7 }0 a( i- X5 B
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)
    
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
    . v3 s( @4 T; }' X
82.         if(CLK == 0)
      l/ b! ?% @+ T1 e6 K$ L
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    9 l( ^8 G( D% F
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    7 b* q- w  J* x" S# E  s
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. 
    ' H: Q& V: Z1 h! \( C
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    ) B2 r: @1 i9 f: S- c( M
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
    ; r/ f, \2 k2 Z) F
94.         if(LATCH == 0)
    ' C0 i3 u  Y- |6 l: L# |$ d" t
95.                 return;
    . _: |1 `$ N9 j( i4 ]! m9 x
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;
    & W2 J' a: U7 ?9 e  E6 d& G
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    - V* T3 ^* ~9 O
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     5 p5 o2 f/ u! i6 n* B! `
102. }
     * ?, ]6 a$ T  r: W9 V" B5 u
103. 
     3 u: I; @6 ~- j4 Y
104. void main(){
     + _$ ~1 K0 g' S. \' ^6 l
105.         GPIO_Init();
     * I4 V) I9 n# U: r( f6 v! x9 l  E
106.         Interrupt_Init();
     ' x. u$ W7 Y# B$ d7 q) E. f
107.        
     - c& j" @8 D3 t
108.         while(1){
     : G0 v5 y* t) d/ U& I
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     . s: j* ~) ^" s8 J
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     $ @: U5 d$ ?! l# Z( G' f7 ]! `" z
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     : S3 n/ G8 j' _; O
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。

. b- R, F1 G' G5 T% J- Q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。 ...

# |, D6 e* E6 @' h. A/ i( l9 a+ V+ u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。
- S4 @$ V- Q' T& @& F2 m  \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。
& c0 W( b9 j8 S3 Y) h( k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。
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 ...

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。
1 R; e3 w7 w' m/ N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
( `$ W8 [$ Q% y( U8 q) t- r8 Z+ V6 y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。 ...

; q  J( n- ~) M9 D, e3 t8 h% b5 `能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
9 q) E8 U& K& B5 ^% c$ R( c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。