自制FC无线手柄

雷精灵2046

% t6 a. j8 n+ u1 g) i7 E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。
; o1 L5 J) {+ a
1 l$ ^' o3 I3 Y
: W  m& d' x7 d) f3 U9 k5 C7 @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。
: O0 d/ N& H* @3 Y1 Q
, Q. x" `$ w+ U. K8 d- K5 G% z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。
9 o/ F2 V( Y' E0 f2 e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？
2 ]0 j: Z6 _, ?7 d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。
' v1 x( X% s, U2 [


2 ~: d* v" g+ V1 B( H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。


完工！
4 W% ^- D. N2 T" I+ O+ @. M" Q, f
# R; d) Y4 X! S! k0 X
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。


7 ~1 G( F# q2 F9 Z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。
0 x3 J# H: W+ j' |- [' a
: [2 R  s$ W! v1 R9 l, m' S4 _

3 i- u0 b: {. D9 C! B+ ?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。

1 a% k' d; V  ?6 H& k7 ^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。

) I$ p" c7 f8 E2 x4 {& q$ y3 [: a( G这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
: \. ?9 C: R5 s+ i: B6 W$ k

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！
& y/ h( ~4 {+ w! w  |8 X" h  q编译器：Keil 51。
& A6 G1 m( ~+ x+ o" G9 x+ f9 N. o
发射端：
" r1 S' O% A" ]) {$ U

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   0 K7 b4 T: Q- H
3. 
   : A- S7 N) K1 M8 Y
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   0 A6 A) z; B- Z0 U* _
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   - f0 X2 ~0 ?1 m
8. |                                                   |
   0 Q# w3 ^- `. ]5 L3 s) _- p+ s3 i' S
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ; H# n) T* i" t, Y1 W& }
10. |                 STC15W204S                   |
    , R2 s5 L6 g  G! s
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    4 q+ G3 q6 P) x
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    ! Q6 g: m$ b, L$ a  ]* T
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    * d: R8 Z& X  j6 h/ n6 m) y+ q
20. */
    
21. 
    $ }2 X, P: W7 y6 u4 M' U
22. 
    . |) J% F1 G6 b2 Q2 A+ S
23. // 矩形波输出脚
    / m0 C7 Y# {4 `
24. sbit OUT = P5^4;
    # R5 u9 l1 u$ s+ O: c. E
25. // 低压指示灯引脚
    5 J0 n0 J4 c9 T: q' y
26. sbit LED = P5^5;
    & G3 H0 x$ m6 K
27. 
    
28. // 停机标志位
    ) t2 t" v: l8 }# x) k$ C1 L) b4 C
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    & q6 u1 `  p' a
32. static volatile unsigned char count = 0;
    + X/ T1 Y+ [' k+ ?. U
33. 
    
34. 
    " F% _0 `% l% w: b) W0 b
35. static void GPIO_Init(){
    
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;
    3 F$ y3 |% U5 P8 S/ t( f
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
    
41.         P5M0 = 0;
    : L. K, Q1 l# t/ E2 X/ Q0 O
42.         P5M1 = 0;
    " q: |3 e5 n# X  m
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    # _2 r4 o0 x+ u7 V( W- ^3 {- c8 H
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    9 F+ c! f- z3 O/ J4 Q" g2 q
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    ) p  h+ u5 x, `) \  ~
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    3 J6 x' b( e+ D& l( ^& t9 C
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
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
    % S" i/ |4 s: _% @3 p
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    1 F' a+ ~5 X7 p" b8 P: a
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    7 f! [# q  ^2 @" F/ S+ D
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    / w( p0 L# [7 \
69. }
    5 r. r* H! G5 s7 x
70. 
    3 j4 n! y* u  o. j. s  H6 C: Q8 g
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
      ^) C3 e- x/ l$ }7 p- M
73.         count = 0;
    $ @2 X# }3 V1 J. A8 t
74.         // 重开定时器0中断
    & L' ~+ w2 S* Y' \9 U% z) C7 P
75.         ET0 = 1;
    ; K' D( s9 Q3 T. Y, m8 h7 b: |$ G
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    2 K. c% ~* Y4 K9 ?- a; M# C
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    % v2 v( i9 S; Z2 P
82.         count++;
    : ?5 X7 M" f/ h* W$ [
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    8 y% K. k7 c1 y. l
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    2 B3 z, I, E! h# O; U
88. }
    
89. 
    ) G, K" r4 w. v4 z7 g* a( K# @
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    * Z( d0 F9 ?' Y4 t
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    : j+ X+ V5 y0 ?; |0 t+ `( I" Q
96. 
    4 N, @+ R9 |9 ]; C
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    ' M1 Y; C% V( V( @. Y0 c! k
100.         GPIO_Init();
     5 a& N# L9 f& r8 Y* m7 o& w8 x5 P
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     : [( J# ^$ I+ J5 |, I7 R' H
104.         Interrupt_Init();
     * c4 y! M6 [4 @0 h. K8 a/ g, O+ E6 @
105.        
     
106.         while(1){
     ) L6 h) q) p1 _* {* s- i4 z+ ]
107.                 // 检测电量
     9 B2 n5 {8 G6 d6 U4 t5 {
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     # _1 R4 @, N3 y2 g$ u3 M
110.                         LED = 0;
     $ E% q4 S% ?3 M3 h+ H( W
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     ( c* p/ i$ h0 i
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
       b$ Z) v) }% c$ q
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     " f( G$ r; ^" i- z* s3 P
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
     % B0 E8 ?, n1 [
123.                         OUT = 0;
     1 J, w; a  _1 N- m% I7 Q
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     1 Y" i$ b( I8 e& |0 U1 N3 t8 i
126.                         // 进入停机模式
     ) r1 U* l/ O; w: i. O7 H' u! ]! K0 `: N
127.                         PCON |= 0x02;
     4 D! d3 h3 X  b& @
128.                         _nop_();
     9 E6 j% z% y9 ^+ c( Z0 O
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     ! |( ]- f% R% E1 [' E. s( n
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     ) Q1 G* g% B6 O4 e
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     5 z3 M. S/ [3 I/ q& W
135.                         ET0 = 1;
     ; |1 |$ ~$ M5 ]+ o# |0 }* z
136.                 }
     
137.         }
     3 s' ?% g9 q/ g$ T( e4 R
138. }
     - J+ T. ^) D6 x- z

复制代码

硬件参数配置：

7 J; }9 \0 f( J. V0 G1 ~' _1 g
7 |( R( d4 g6 U0 H* J7 o接收端：
" ~* X" p9 s2 n" Q1 M% ?1 L" k

1. #include <INTRINS.H>
   ; G* M! V# r4 r# u% V1 A
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   ' u) l8 [6 l- P9 A
4. 
   2 Q( H6 o3 Y" d9 U0 _$ ^
5. /*
   7 |$ m5 r3 i0 z6 s, n' X+ X
6. 
   & A, `) p% A4 v; h! `/ d3 ]+ S
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   ) p4 g3 I+ y$ t; L) }
9. |                                                        |
   $ G7 s" N! ]7 }
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
      I. b3 @8 O7 o
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    5 r7 G1 f4 @; ?0 B
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    ) v/ k! w% i/ W* x% I" G
17. |                                                        |
      `3 V2 W& f+ n" S2 J  `: T% r
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    & _  `" f! b8 T
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    6 Z8 h$ \3 W7 A0 e2 _9 e$ L* r% Y
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    5 J1 v# g; I, q, h  l, S
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    / l3 ?( R" o  M$ u# F, A# P
34. 
    
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    - w$ K/ v2 i3 O+ C1 L  J
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    . a: Y  I$ E( ], r4 n
42. bit isReady = 0;
    # C# Y5 C" Z/ [7 ^2 M
43. static unsigned char key = 0;
    5 }  b# A( D- O3 a
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
    6 X( o% ^( N& g' K. t8 s
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
    & r) t, N. J: P: E
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
    " D! p. [/ K% o& b6 p0 t6 }. y0 i! Y
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    8 X; r4 k# ]4 ~3 B
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
    3 U( T3 i  v% y! ^
52.         P1M0 = 0;
    . b0 Q# ?% X' G
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    - B$ ^$ o9 ^/ c( L' D+ _6 L0 c6 W
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    : H: N# l( t6 f0 A
59.         P3M0 = 0;
    9 L* \+ v1 G1 c; g# ]
60.         P3M1 = 0;
    % k4 Q1 E0 w. s( u7 p
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    8 H1 V/ O8 o0 x3 r: Z# G
63. 
    . h2 J6 \& s% F& B
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
    # z% ?4 A! N  ~6 y. Z& c" L9 E
68.         EX0 = 1;
    ) p& s: i1 T5 d, G, i% Z
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    / p! U9 C1 y. `4 u2 G% q' _
71.         // 允许INT1中断
    + K0 s. t# n6 t( A
72.         EX1 = 1;
    + F, J/ ]3 _+ K) [0 m9 X
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    ; e  F# x2 S4 _! K' ]8 t
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)
    5 K- r- v2 r6 E, u  ]! m- ^' {! u
80.                 return;
    1 Y, f6 K' P  q  [4 H) {2 E
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
    0 p) n- D- N$ {8 q; t! ?  Z
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    ! e# q" [% w, z# I/ M  u' d
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];
    ' m/ j, h% a) k% Y9 e7 p
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    % D; g' K! R& o5 S$ N; a
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
      Q, b9 f/ ~) E1 ]5 v- H" y5 m  J4 `
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;
      I4 t- J* Y; c$ F. `% ?, _
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
    / o5 _; v5 G1 x( l* H- N
97.         key = bufReady;
    9 N5 c2 |. o3 g0 v8 ^! r3 c
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;
    + y4 Q; ?1 t8 i
100.         // 允许CLK进行移位
     " U. a% s' {) r' I# d* \
101.         isReady = 1;
     
102. }
     $ _( s* e. D' _; E* ~8 W; j$ w
103. 
     
104. void main(){
     4 r3 M$ ~( r/ d( Q1 B9 f/ a& @& L
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     8 t/ O  I$ L' ?+ N
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     % i7 Q% f% b0 T5 l+ g
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     0 K5 D  p( N3 o0 N
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     ! U8 p, d; \) ^  o4 S6 }
115.                 bufReady = buf;
     - _+ [: k: W4 Z/ M! n; ^
116.         }
     
117. }
     

复制代码

7 ]$ y- `; e$ c+ h+ P, [硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

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
5 O, D+ D: X2 k3 _, L2 R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。
( i5 y# D! L" ?$ ]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
1 D. g6 _8 }* K) E& @0 c* h精彩，楼主动手强，也写得很详细。
: F# X. `# {" y; `9 N+ W- A: r, ~2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

6 W& k' ]$ ^+ ?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。
6 ^) @( O4 w+ o( t$ N" |( d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 ...

0 ]0 r2 b) L- @( {1 h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。
6 n) C+ r6 N) H  x1 e3 u4 A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
3 D1 P( X* T7 Y9 f) h0 S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！
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。