自制FC无线手柄

雷精灵2046

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。
" |- I1 U( |2 ~& ?

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。
" [/ l3 s3 C7 X2 \
$ V7 w) P) m5 z5 Q% M5 y, X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。
& [4 J; q; x, y7 r  Q$ z* v( F3 Y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？
( P! m6 U. t( X" N. r  ?+ u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。
9 U! g: E- p+ V+ n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。

4 ?+ X4 Y5 x( R4 D: Z- D8 B$ U
( c# ^/ Z. P# C: p! Q" \* E完工！
- k- }0 V% [$ s

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。
. G% u6 L( r3 h' h: h. V
/ \4 [# K  _  x& e: k& n+ {
/ M* d1 K5 `  ?% Q' t, X6 h9 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。
! `: z; y  ], \2 B; F


  z7 k- X. M. H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。
$ K( q7 X5 J+ {9 S2 B
/ a+ j% ]1 c( H6 s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。

: o4 E* j% j9 S3 i" [' G/ v这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
5 h* Y5 h: ?% v0 d- V# O0 h4 j) y

# a6 [  V' q8 o9 m; Y& x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。

0 Q  K; m1 ~" `0 c4 c  t发射端：
# x7 E/ E/ N9 O2 t/ f

1. #include <INTRINS.H>
   * l( L8 I, a9 T
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   : P& e1 e$ G# c/ Y4 ?% Z& X/ D
4. 
   8 t- K6 W4 i; T7 Z! ^
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   / z# X/ w6 G7 i7 _4 j6 @( U
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   & ]. G/ Q4 C% o: u
10. |                 STC15W204S                   |
    1 u+ n2 U" p6 V9 }6 a
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    : c8 W/ |5 W  Y, D8 a8 p, O
12. |                                                   |
    ( |% b5 w3 K- {1 g( _* V& }
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    % i1 h3 o* W+ h2 V# G5 A; S* L5 g6 Z
14. --------------------------
    3 q5 a. Q. @, ?! Q  e/ b
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    ! {1 F: g, {& M1 f' s& a! X
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    % R: ^: f, P7 d( ?. y2 B3 I
20. */
    
21. 
    
22. 
    ) s* {: e. p/ _9 W2 V$ |
23. // 矩形波输出脚
    # a; E9 d/ @" C
24. sbit OUT = P5^4;
    9 q. ?3 T  Y. W! x
25. // 低压指示灯引脚
    ( x7 T+ _" G9 O' p
26. sbit LED = P5^5;
    ( ^) n4 D5 ]: L: S" c
27. 
    8 t' L1 d$ E( F3 j+ y0 o. ]
28. // 停机标志位
    & i3 I- H6 ]8 F! ]3 n4 f  W8 q
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    9 [& ]9 d' w4 M& b/ S
31. // 矩形波次数累计
    , ~! K; [+ t5 i6 N) @8 R
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    : b3 Y6 z5 E! J; ~& R7 G- o1 x
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    6 n6 z2 v# Y. r
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    1 Z6 Z+ J7 {3 t" G1 t/ J
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    / |& I" \1 v$ {$ {6 m: `- T
41.         P5M0 = 0;
    ) |! ~6 q2 }9 [# Q9 _$ z% m( d( l
42.         P5M1 = 0;
    ) ]# Q; d7 @; u+ J, a3 N+ ~
43.         P5 = 0xFF;
    # |  d) H9 i& J% v2 {
44. }
    6 m, ]5 ~/ Z, k; ~& K) x: e
45. 
    5 n& |' B4 S1 ]5 B. X9 j6 G
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    - A/ e( T* \' ^8 M2 t: J6 H
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    + p; t3 _" ]& C7 H3 h4 y
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    1 W( v1 Y% P& c: U9 I/ f' ~
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    $ N" M0 L' o! N0 D" G4 v' o
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
    * t" e( J- l  B0 u: b4 H) ^* Z
54. }
    0 m# M' X2 K' h
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    6 P+ L' z+ s% ^+ [3 d- p! F; }9 s
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    1 H  C( s! Y! [9 k$ d
60.         EX0 = 1;
    + d# j- T3 A$ J
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    : b+ V/ R# K1 @/ s9 E
62.         IT1 = 1;
    6 J) k% S- U% s; V7 z
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    5 [4 e+ i* v6 n0 C: Z( ], W
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    ! S" O. @5 z+ p: L+ H- R
68.         EA = 1;
    
69. }
    / v7 C% ?+ q+ |/ C0 |
70. 
    4 x+ [5 P, Z  s
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    % P7 I. [# i0 n* G
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    , |( w3 x* o% U, e9 |! b1 h& O
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    * c8 k/ `9 z0 y- G+ [
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    , [* g! e% M: B
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    6 A' i  q' h  {' A) z7 S, [2 T
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    . O) I' j: }% k' m! K
87.         }
    & G: w6 j5 U  Z; F
88. }
    
89. 
    ! R/ }2 f! O2 M6 n
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    / E  k: V- o4 k4 @7 A6 @2 O+ `
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    5 d; m: s  Y2 T% R$ w0 O/ e
94.         ET0 = 1;
    ( f! S1 Y1 i0 \" r8 `
95. }
    
96. 
    3 Q* X+ n3 f8 b
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    ! Y3 X+ t2 g3 J9 @* F: P# A
100.         GPIO_Init();
     3 h# {( C. W9 I4 z9 K6 c
101.         // 初始化定时器0
     + W* I. y) z1 u, W  R, c
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     ) d9 y9 C/ D( L( \; ]8 @
105.        
     
106.         while(1){
     5 r/ x$ j: I+ y
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     ! q, {2 L$ L3 _
110.                         LED = 0;
     ( E0 m& r7 A& ~# G, n
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     0 b5 _" D+ \  t- y; i/ z. M
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     ) j, p" z1 d, O; K. t
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     + A1 P( _$ y4 j+ I
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     2 ~7 t" S; X4 D- j
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     * [' o9 G, z% u2 [' x( @9 G
121.                         ET0 = 0;
     ' M8 ]* U# M+ f6 ~9 D+ s
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
     - o" t. u: Y9 K; S8 M- l
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     9 ?8 J8 R$ F5 S# a  H! \/ q: k
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     & E( ]& B7 F9 n0 G9 T3 O
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     % s0 W9 S2 N* d) c- q
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     ; c1 A# C5 S0 P* `( [" b8 i% c
133.                         isReadyToHalt = 0;
     4 `! O( j9 h% v
134.                         // 重开定时器0中断
     + ^, \: h( h* S
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
       h3 J2 N2 [  p  n' f, g
137.         }
     
138. }
     

复制代码

. }7 V& d" {! e0 [硬件参数配置：


- S; @+ d4 l* V) G( d7 ~0 o% `接收端：
9 p+ y1 L0 N  e; m

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   5 _( x  h+ w# o! Y: U
3. 
   
4. 
   4 A8 i# D0 G' S7 p/ n6 j
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   ' u8 }% H$ J( F& {
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    # Z2 i2 N2 \+ M7 N! |! C$ D8 k
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    ; }9 J% J6 f8 U9 T4 B3 z0 \
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    $ l1 {9 a9 }2 @3 v
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    5 D$ k- s6 i" C
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    5 [2 O2 [- r$ J( `) p5 I
19. |                                                          |
    - U; P' f9 _4 M* F4 W" c& `
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    : U9 X- t7 `! c" G9 M0 r" R
23. *---------------------------*
    , v% j& D9 L0 ?2 q5 v3 W& K2 u) s" P
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    , b0 q$ h) F+ D' g
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    ( ]8 E; b- r4 C3 Y9 H6 Y7 Q8 |# Y
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    7 J: |- @- ]. j: U4 Z2 }/ j
33. P5.5 -> A
    
34. 
    
35. */
    
36. 
    
37. 
    2 m6 C) e5 l: K: `1 G% H' F1 e
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    4 G; V2 J- Q9 @2 n
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    ) }  \+ w, @1 ~+ `; ?
42. bit isReady = 0;
    2 M! P& B" ?2 h) l( X* s: F
43. static unsigned char key = 0;
    ; S0 o: L& h/ N9 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
    , i" m# D7 }9 |! D1 M* T
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
    : u8 v/ _& N1 ~- J# S
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
    
47. static unsigned char idx = 0;
    4 I' ?2 M6 y# y) u
48. 
    8 T8 z, X4 v. v7 L5 u, |; R$ k% s
49. 
    ; H0 a2 K, N2 ?
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
    
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    4 H2 F) g' x, w# r
56.         P5M1 = 0;
    ! W& z: y1 a6 H* {
57.         P5= 0xFF;
    / z& r- j0 s( m  a% K
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    1 w; _, G( O2 O# S6 g/ x# G
60.         P3M1 = 0;
      ~; w0 w& r% _) g" {
61.         P3 = 0xFF;
    
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
    " S! d; a/ o9 z* E# k
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    8 m& w9 D5 }9 b& j, h) F
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    3 n' s4 g4 E9 \$ C$ C: i
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    & b4 a/ K; b  f4 O$ M( w& D0 c
75. }
    9 E' q: ]$ N0 {0 P  c+ j# q( ~  K5 m1 ^
76. 
    : W! A6 C: F  Y: w  J5 }% Y
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
    
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    1 W( S: U7 Z$ P% e5 L
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    0 A0 N" f3 I+ o% n  S8 w/ V
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
    
88.         if(idx >= 7)
    " Z7 u- K8 Y! o& m1 E1 Z5 {
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    ( a5 N% O, o  n" _) m5 u
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)
    
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
    & P& p/ f) u& B: F. H
97.         key = bufReady;
    2 G7 C, W. M: g% {9 O
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    ; r+ b# z! k# J+ o) g" G
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     5 N5 {/ g1 S4 ]5 ?
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
       `$ P; i1 Z8 O5 u
110.                 //_nop_();
     5 H  s+ O4 g9 k$ _7 f
111.                 //_nop_();
     3 a6 @4 |, f4 h* N5 J: ?
112.                 //_nop_();
     $ y+ i' A" |5 L7 J- h
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     - H9 |5 \& ^8 ]3 x  W  H, t  A
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     ; j% d$ |" N4 u9 p+ \% c" N9 B% C( X
117. }
     

复制代码

0 @- m4 Y* Y& p3 O5 r; U硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
! v8 L  [# L4 X# r3 M
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。
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
" o" a$ S$ B1 ]! \- _9 z, W( Q/ a8 V* j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？

6 _8 }  G1 a2 H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。
( O/ e, Z, V/ q$ m3 }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。
" |- R0 U7 t! }  a* 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
0 |- Y& K* j1 z# X, H! i% k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。
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！
% N" C7 X+ f/ c; y+ K  |1 E6 q! 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。