自制FC无线手柄

雷精灵2046

) s; L( W. o; x* k  z! }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。

. n: ?6 L! `& a6 O& r4 F5 c
$ o) c+ C9 f" ]" S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。

% l" @5 Y8 Q# `* d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？
4 I$ c+ _- a: M. z8 L' M# g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。

* e/ `% R! b* T2 v5 P
完工！


; w5 O9 E3 ]4 _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。

/ O/ T+ Y) Z; J5 f+ [
0 Z7 j- Z+ Y' B( w1 K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。

  i4 d$ M- t/ n& E2 m& ^; x

) c+ W9 M1 r! v9 Y/ S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。
3 I5 |- D: j7 j9 z5 K5 E  p+ [! o
2 k; K) }: X6 T' e! i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。
$ E# n2 I" c3 q; {
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
% e/ r2 ]/ f$ Z2 g: v
6 X( S* v2 L# Z( K' D8 T5 e
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！
: p2 d- X$ `. W/ c编译器：Keil 51。
, l4 W0 M, E8 I5 X
发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   1 C8 j" z# X4 R) F- }3 {
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   7 z6 Y# F. E; M  G, \
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    1 D. Z2 r  f: o$ o
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    8 G) V' P5 Z% W. ]* M) W& k
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    8 `+ t( P* l' o4 F+ P  B$ _2 B6 B
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    : ?6 E, u9 k% I" c) O6 [
21. 
    
22. 
    5 k# c" c' x9 ?8 o& w9 s: }
23. // 矩形波输出脚
    0 U( b9 h& e8 w$ C9 F* L4 b
24. sbit OUT = P5^4;
    8 r7 q# Y7 ~+ T* q+ g8 t  N
25. // 低压指示灯引脚
    % G5 \) c$ l4 T# Z' [+ X
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    
28. // 停机标志位
    9 Y  t" C' J! o; I% F
29. bit isReadyToHalt = 0;
    - |# Y+ Z& o* O. }
30. 
    2 y/ [8 I7 F( X$ Q0 l5 S5 V  z/ b
31. // 矩形波次数累计
    " ^1 e+ X* N7 V: ]
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    / w& L  g2 ~2 ~7 r* r) E
34. 
    1 b, ?- E. l4 y# v
35. static void GPIO_Init(){
    # h# ^$ n/ O% u% n
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;
    
39.         P3 = 0xFF;
    ' c. ^# q6 K6 x) |
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;
    % v. x; B  V7 s! s* w/ u! ^/ w* D0 ?
43.         P5 = 0xFF;
    + q$ H4 d5 L$ o  c0 B% t; z) `) U6 p
44. }
    
45. 
    ( x/ W! M7 X% q% ^3 Y) `  ?
46. static void Timer0_Init(){
    ; Y5 s8 K, U# ~: _7 V9 y3 Z5 l) |
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    ; C; B9 h- ?8 W9 G( K. P' t- f
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    1 r, R8 Z3 _( j5 S. ?3 \6 k
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    1 V! D( n0 F( M, b9 b
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    9 }! `: d* z- ^6 N
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    - I# K$ M; g, |. h, w+ f4 K" ?
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    8 I" L' M. e0 W. }( ]8 G& }
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    0 E2 v# z  }7 `' i/ Y1 G  w* B
62.         IT1 = 1;
    , X. C8 |+ Z/ }: N* T4 ]& O
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    3 V: }7 ^$ l+ {# h+ ~; @
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    + I) a( E: d4 Z5 F
69. }
    . E/ p) |5 e  U5 M) z
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    . Y) V4 k5 V* s
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    7 ]# L% g7 u' o/ Y4 V( Q4 L3 T
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    8 B0 ~. K: {5 e0 L2 i+ A
80.         OUT = ~OUT;
    
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;
    - [% c% c# S% g- c" T' W
86.                 isReadyToHalt = 1;
    6 {! X3 z* B9 M3 a4 h+ n6 T* r7 c
87.         }
    ' Q$ O5 T. `. |4 g  E+ l" k
88. }
    5 I1 e5 k/ Q4 ~9 v
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    . a8 {# b' n) C5 h: W/ K- Y2 d
92.         count = 0;
    * o3 T. C( ^( S/ A
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    : }- A) B/ o# @9 P
95. }
    
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    8 V- F: L  h  Y! K
100.         GPIO_Init();
     5 G1 F9 x" d4 a. e
101.         // 初始化定时器0
     " }: N) i% l- r
102.         Timer0_Init();
     6 e& ^6 v. b- J
103.         // 初始化中断
     + F7 ?, a4 H/ q0 O8 e$ g, L
104.         Interrupt_Init();
     5 [) [% w" V% q# @. \! I
105.        
     
106.         while(1){
     3 y$ m  {) C3 f8 g
107.                 // 检测电量
     . n1 g" e6 \1 K) x% D0 U
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     ' g/ |$ u  E- X
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     $ h3 P0 N3 M: K" z0 _2 n7 j2 V
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     / q/ z$ {$ M  k, O: I  O/ C
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     9 |1 H% g, [9 ~4 f( n7 D$ {/ p
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     " R9 T3 `* _, l) ^- U+ Q1 C" D3 K) C- {8 o
115.                         LED = 1;
     0 g& L8 ~* v& Y$ R* P
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     ! J0 c" O: Q# e$ Q% y4 A; P
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
     + i; Q/ b3 O7 j( i. g
123.                         OUT = 0;
     1 p+ |" E0 B: Z8 Z8 n
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     % j% r3 a( N; z* C2 U4 F
125.                         LED = 1;
     3 o; ?$ [: J! ?7 _) m+ v0 A1 ?$ x
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     ; P. X) ?$ p( Q$ q! U
128.                         _nop_();
     % a( a4 `/ ?" u7 P
129.                         _nop_();
     $ C  f' q6 ^0 H4 K
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     + n. f$ u4 c! |+ L0 G
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     , t' \% Y. O  d8 @
137.         }
     # m( G, ~. n" w
138. }
     

复制代码

- I  ]9 W7 u3 O/ f# t5 e硬件参数配置：
+ T( J2 Q, A) z

接收端：
' @6 ^8 {% m- `

1. #include <INTRINS.H>
   ( h1 P, v' R" R2 g$ @
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   ! H% @6 [7 G6 v! Y" z0 D1 K! N% M
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   ( H$ N1 T( w* t2 G3 V& P; T
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    , R+ G+ ~$ h1 N" N
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    ! [+ D) r6 ^: M
13. |                                                        |
    / b6 @: X) }, b; K  p
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    3 {" }/ B( }" D6 \
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    : w; u8 b/ u$ {" |% Q% q$ t
17. |                                                        |
    9 f0 \' l5 {) U: r# F5 m
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    . u2 F1 o; h1 q6 x( X  t3 B
19. |                                                          |
    & G% x- `" }' @  P" W# j3 M' B  I
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    1 p! C0 p% x6 h
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    2 }, ]- W7 }7 N
25. 
    7 |$ A& q# S$ c2 X4 ^. K$ m
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    : o; U" k$ x3 O( k2 Q# |  @/ h
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    8 W8 z' Y  Q: f3 Q
30. P1.4 -> SEL
    ! `1 m# f. z/ T# n! _0 O. m
31. P1.5 -> STA
    ! t4 ]0 c5 w  ]% c
32. P5.4 -> B
    & H& x7 p2 L6 V
33. P5.5 -> A
    
34. 
      @! X3 s% U/ a. u0 y
35. */
    
36. 
    ' t# f1 J6 o- p+ J" Y$ w/ x
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    2 I, i2 R/ d  y% [
39. sbit LATCH        = P3^3;
    & S5 v, e3 @5 V
40. sbit DATA        = P3^6;
    # T$ b# M! Z( M) b
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    5 l# @7 D1 b) K5 A. Z4 J5 E
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
    ) K) I# u' M) v
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
    
47. static unsigned char idx = 0;
    9 Y9 z/ n1 f6 |+ M0 W
48. 
    2 R$ C3 X& v: i6 V; ?1 p; i# x8 H$ O
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
    0 C& ^6 u) k2 |( e; N: _$ J! _) U
52.         P1M0 = 0;
    3 v  M! e% e; X  d4 f: U
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    9 ~" S7 `2 D* F( j2 |
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    , d; t" b2 H3 {/ \4 x# {
58.         // P3口初始化为准双向
    # y* E4 |" S$ s- y5 G% p
59.         P3M0 = 0;
    3 S4 C  V" ^# l- y  q
60.         P3M1 = 0;
    3 \, }. l& p- W2 d" z& A
61.         P3 = 0xFF;
    : k+ O& m& b) D! @, O/ t
62. }
    4 l/ b, g2 w5 ^# K
63. 
    ( J/ ?) h8 M. p1 N! d
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    , B' A0 `$ j( d. j  k
66.         IT0 = 0;
    . m4 @5 R2 Q6 p1 ^" u
67.         // 允许INT0中断
      o* t$ `+ q/ }& @2 f" |
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    9 Q0 ^3 k: p& A5 |$ L( J1 E
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    # y$ M1 T4 z6 m0 _! q0 X) B
72.         EX1 = 1;
    ( A: o" r% s+ k; g( S2 ~
73.         // 开启全局中断
    5 O8 L, C) w7 f' \+ R. X! y0 r7 r" r, ^$ ?
74.         EA = 1;
    
75. }
    9 S' D2 }7 ?. b' p
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)
    
80.                 return;
    & o  O$ f( @5 o2 N6 z
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
    2 x) F' G% C+ a' |; I
82.         if(CLK == 0)
    4 o3 i' x0 [, q0 Y1 q+ ]
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    / d( `  ?1 v, c% Y( O
85.         idx++;
    3 ?3 \* u* ~: E0 ], [9 z3 h9 m7 w
86.         DATA = key & mask[idx];
    + s( [: M+ e) u4 w/ H' |
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
      C- K' E% f, f2 K3 B2 `
88.         if(idx >= 7)
    : L$ f0 o4 I( N8 \* b
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    # b( l3 `1 j9 V, P* L
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    ) `& Y/ o& g8 U+ D  `. o& W
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
    ) \4 N' L4 {: l6 G( L  _
94.         if(LATCH == 0)
    - k% ^* X* Y: m2 q/ x
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
    - Q: [' B6 W5 J* K( q" I
97.         key = bufReady;
    & N0 \5 K$ x6 Q4 _7 B% o* y
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    & M3 P  O( Y2 E- W" G- x* B2 e
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     + ?) t8 E0 w# v2 I
101.         isReady = 1;
     0 z, I! Y, B7 h+ T& C  Q
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     3 D" y/ \% k7 W# J2 U% {1 z) l
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     2 ~9 D+ z4 l5 n8 l: }
108.         while(1){
     0 K& a" S' V5 V0 j2 B- r3 ], K
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     % @5 b, K" X* F; ?9 B
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     # ~6 _; ?5 X  E
113.                 //_nop_();
     % P' n6 Z! F( c* s! O0 L
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     : ~( y* Q( Q7 u. e  O/ _' `
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     ; T& U$ e1 O* s$ |; q/ f

复制代码

+ t0 a* r8 X& _+ O& d硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

: w0 Q+ G6 T. a  l$ m, E& K, W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。 ...

/ v* H4 Q2 X- k1 w' t, 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。
6 M+ h, Z, u1 m+ I5 m  b2.4G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
1 C( j- n+ t/ c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？

: r' |9 ^3 m3 N, b9 T  @1 D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。
  n4 o& W" w- A5 f4 T# A9 j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。
+ ^9 V1 d  P. P" Y7 N, 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。
, q) U- b* @! Z, g! B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
: J+ G- Z" c9 v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。
5 @" G2 g" `2 l, X1 ^* }) U6 D. X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
% Y8 l6 S: |) g# M, N5 e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。 ...

# `0 K. J" u' s/ @" m能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
+ w" j- h' c' ~+ z- {( F; G) {2 u0 m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。