自制FC无线手柄

雷精灵2046

6 X: M% R9 w0 x4 v, \0 E
' h2 v5 r4 k2 p3 V/ z1 I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。
$ u/ \/ @$ k# L, D+ q7 C7 z2 J
2 w. m% o) W1 n' L" P7 Q
0 F7 m" d3 ^/ y1 w. b4 k# S+ z# 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。

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。
8 I( z% I) N: @; \) d4 N8 Z

, q1 T* X3 c4 w8 _
; b- _$ \1 [6 q! w: R- m' ]最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
! E4 `% G4 }! w$ c. M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。
6 |. T% q4 Q6 g& P
/ v5 v* o. Q! R, ]! ?
完工！
& {) B* r' h5 @8 r6 B9 H; T6 S

! w, u  P: q! h' g$ `' t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。
+ A! r2 r, }8 m; b
) a( A; O9 h6 u0 l+ V
* ?9 N7 I& j! H8 }5 d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。
! v# @, K; k! {; e5 d* c# R# j; K+ a
2 @# j# u) e6 ?: j: @1 i

3 ?( r! p6 `+ U1 @& \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。
, f2 @/ a3 k2 U  J4 ]+ a3 p5 p
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
$ |; @& {0 s+ B# @+ S

* G5 j2 l) |$ Q9 h( `7 \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！
/ e5 a; n9 o' n5 C) _4 q( a编译器：Keil 51。
) Z: j) b" i" T6 [
发射端：
/ T4 w1 p( }6 o& b) b+ b1 }

1. #include <INTRINS.H>
   * I+ Q3 y: n% \% E
2. #include "STC15W.h"
   , t) t+ f; x6 s! R# P# _
3. 
   
4. 
   , |6 B, v8 I# U" h
5. /*
   9 J" ?+ t  c$ w  M
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   + W2 U  w9 h: Q/ @: z2 z
8. |                                                   |
   2 S3 ]/ E7 t9 S$ j
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   4 s) D, T( D# T: E. Q- ]2 B) c
10. |                 STC15W204S                   |
    ! S# |1 y8 r' ^
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    5 U  Z: T! K2 P1 i3 `
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    + _  q9 [* p( Y0 G& j2 q
20. */
    - ]/ d! [3 @! |8 L8 F4 F$ @4 ~
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    $ v! V$ ^* j5 I4 Z/ z$ O% w
28. // 停机标志位
    " ?9 y/ O: i0 U" j# m, z
29. bit isReadyToHalt = 0;
    2 V4 D# b- d7 d& {
30. 
    ; z; a9 n1 T! ]; z
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    ! O* r$ [! \) V; x. j  f
33. 
    
34. 
    # J, e2 z  x$ O1 X: C3 L1 y, [
35. static void GPIO_Init(){
    7 X. {# {9 _% r7 q; z
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;
    0 Z' @7 z! C% l) o1 T
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;
    # n# C9 p' y0 J1 c' c' g% h
42.         P5M1 = 0;
    4 _* A* L: S2 ]5 A4 F- ~0 O
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    ! z) s, l: f* k7 y  U1 g- k
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    9 b: ?. L4 o  G
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
      e% X1 s7 `" p
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    ' R+ ?$ \, T' A5 P: S4 @# p/ W
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    4 o( z" V  V4 g3 U; k. b7 E  p
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    7 J9 [- R4 l2 n" {
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    , x! ]. l* d) T% E# `  D* b3 K6 r9 V+ F
62.         IT1 = 1;
    * \) Y6 m8 Y  R* Y0 y" [
63.         // 允许INT1中断
    + {- {3 ^8 @+ |$ q0 G# A  H* |
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    0 E+ n: d% m; ^, X/ w7 ?' `
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    5 o- m/ m) ~& F5 ?. n
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    $ Y6 q9 S  t4 S9 E& h( i, t
72.         // 矩形波次数累计归零
    ; j5 ]0 \8 v" V
73.         count = 0;
    $ U, o( i' e) ^- a8 A
74.         // 重开定时器0中断
      X- b4 U) y. g: S3 r: j
75.         ET0 = 1;
    1 J3 m* J" f: c# m; C! R
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    # x% h7 T! E6 D( D* {$ ?
80.         OUT = ~OUT;
    # F8 D  g$ @6 }
81.         // 累计矩形波次数
    3 D. F9 Q, z, w
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    8 v# r# y- @0 x. x
84.         if(count > 250){
    / S7 y) b$ g) }( O9 j
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    + E+ p$ h. J+ m# z- b& K
87.         }
    2 Y8 Y- R; y( z! w7 h* E' W
88. }
    8 B7 ?5 F8 U$ c3 A& q
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    " a6 R2 s# T2 M- b8 }, g$ J: f
91.         // 矩形波次数累计归零
    - ]0 D; v& H3 M3 D6 V# s5 A0 q0 I
92.         count = 0;
    ) B  d7 \6 }, V8 Q4 |
93.         // 重开定时器0中断
    0 |! |3 |# \8 l; {. {# u$ \3 @
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    " L# }; h5 r7 g# L  W! |3 p
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    & L& C5 T! ~9 k! g
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     # ]' M8 S; F0 d: p4 A) s
102.         Timer0_Init();
     ) F/ ^- C6 M" g/ {* l$ f6 u
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     
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;
     4 s5 n# U6 Y$ _) v, g; H* S
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     2 e! g3 @; K! [+ Q3 z. x# _9 _2 a! X% @
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     ( L, o) E. U; H: \- Q; ]
116.                 }
     
117. 
     $ s* y1 N0 E0 M, W2 m& j
118.                 // 检测到停机标志
     " ^* q/ S. v, O/ R( g. k1 O1 ?: y
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     ' q9 n' Z; s0 B% {
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
     # H2 q5 }& K9 C$ }' \8 M
123.                         OUT = 0;
     4 G8 O) }- F! _
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     0 V) D9 L2 f) Y' v1 U
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     & l. P: s' l; V
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     3 B  e- u* v* i4 v+ c7 Z8 }
130.                         _nop_();
     0 r; l/ ]( l: H% l1 B2 i8 N
131.                         _nop_();
     9 {: v0 p6 o) G9 q8 r. j) A3 s
132.                         // 唤醒，清标志位
     # L+ \; z/ f) O& A7 @& W1 a1 o0 p
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     / D4 T( G) `! z' g- S2 |6 S
135.                         ET0 = 1;
     % r1 p4 `2 U' L. p" Q; b( K9 f, I( r
136.                 }
     0 n4 W2 U; N: {& M9 k
137.         }
     
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：

: }8 l5 ^! W0 z; W" x' x
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   ; h2 ~7 v; Q$ M8 y
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. 
   ) V- Z1 C; [9 g$ T1 K* p
7. *---------------------------*
   ' _/ L2 Y& i8 L! w6 E" u6 Q' p* t: K
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   # \5 [- u, L$ a, u8 I5 \) H6 z1 g
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
      I( B: j; ^+ Z
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    $ _& q" N$ [1 d  D
15. |                  STC15W204S                |
    - [1 ?8 ?. @6 V/ {" a; S4 J$ V  R
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    7 u" n8 W; G9 k0 m; ^+ {9 V
17. |                                                        |
    9 g8 I" R9 T" S
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    ! J0 q9 B6 o9 u3 }- }# V
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    8 ^4 U" x+ m; r5 L8 l; Y
21. |                                                        |
    4 T9 q1 ?: B! D) u; A% z, ^
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    : L% {6 ?1 Q6 b4 e
23. *---------------------------*
    * w( i- U! `$ K1 j8 k: Y
24. Fosc = 12MHz
    3 F. D# a" h$ p
25. 
    & h) g* z5 T( V8 _4 c
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    ; N6 M2 _# a* U1 I
28. P1.2 -> 下
    ) Z/ x- F" N4 `+ i% |1 a
29. P1.3 -> 右
    4 h% K* Q. W* f) ~
30. P1.4 -> SEL
    + l" }8 ?/ _- H" \  c2 o
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    ; Y) n8 k; H" ~5 U" j
34. 
    
35. */
    
36. 
    6 j. X' y( G, `  n
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    0 ]1 B8 R9 ]  k1 W* b
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    . I" A% g* g! i. Z/ @* s
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
    7 T, k) _, ~4 V/ S# O1 {
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
    ; V1 T  a1 Y* y% L& C: F
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
    # b! j, m" S' p( Q9 n
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    
49. 
    7 V' T3 X. V4 j" t1 u1 ~
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
    & R, n* Q% W% ?% \( _  [7 f
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    $ M; R" }3 a9 ~
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    : a8 s- u, _4 _: d
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    ; W+ \7 Q# w/ _7 o: |
60.         P3M1 = 0;
      l& E4 O# G' @1 O
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    9 O7 V; ]5 y8 y1 p$ b
63. 
    6 m  s  Z6 p5 ]; S$ v2 y
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    
66.         IT0 = 0;
    / k( j, g/ ]# e4 h. r- {
67.         // 允许INT0中断
    " C4 \1 @+ C! b+ R6 n
68.         EX0 = 1;
    : _6 i% t- L1 J1 n
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    - k% Z/ h# j- J$ k1 E2 l
70.         IT1 = 0;
    9 [$ S; M( m9 J3 R6 }/ k
71.         // 允许INT1中断
    8 k. e( F( w, z9 J4 R, ^
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    ! ~# E: j6 O! x. r7 a) i5 }4 `- T
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;
    7 a& ^" Q& C7 ~6 T* Q
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
      B0 y- K9 I# z/ e8 x
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    ' X4 ?% x" L/ W1 I- m
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    9 b0 Y0 [/ W2 b; U
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)
    * w2 J6 K5 U) {
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    " `4 Q6 R: t' y4 _+ [0 d4 r
91. 
    ; j0 M$ \, `; `1 O4 U
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    2 T3 _9 p5 e9 e0 }
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
    + x2 L7 c+ E& L8 r0 i
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
    
97.         key = bufReady;
    8 G7 h: v# Q2 y8 h
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    " Y/ a+ ?3 W, ^9 o( L
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     0 T" d3 B- D" s8 F
101.         isReady = 1;
     2 H6 t0 {$ X7 D" ?1 Z3 r
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     . A9 G: b  b3 u! d: I; s
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     # W6 c! J% g( s0 u1 `# e; M
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     & _; S2 a/ L. g% T# n  g- }0 h  K
112.                 //_nop_();
     3 k: k: H! a* t/ [  |5 d1 p# q2 C
113.                 //_nop_();
     ) z& P+ F6 Z4 c+ Z/ s- {
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     & S! f$ H7 s1 r# n5 w5 T

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

4 P* p% [! i/ G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 s7 O4 Q% Y( E, U0 n% B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。
( }5 G( h6 q; p" H+ ]  m& E4 W2.4G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
7 T/ W' {5 [( 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？

" m, @" z9 e- ?: n' j3 E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。
, N0 ]4 F/ |" 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。
$ y, t& H$ e+ W7 ?! ~+ F; \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
$ Q- E* s' ]  q/ F3 X5 D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 ...

! H8 m5 ?( X7 d3 w( G" ~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。
7 y# S- p1 X5 `; T; b) g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！
+ A. X9 x3 d4 ~7 g8 C* L% x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。