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。


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。

0 P6 x. K5 P4 x, Q$ i% a8 ?

  l, @' F( I2 z0 o3 h最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
6 O+ ^, U/ b6 A' S' J, R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！


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 m3 O' b9 L, X* H, h
4 ^5 i  B4 P2 D9 _
. k" X, O8 A/ Z7 O7 V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。



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。
" G& k5 G4 r3 l. 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, c$ a6 v- y/ i! h- l这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

% L4 b5 [9 `3 e, Q/ c% f
7 \  t& q9 m/ g8 l9 K2 s( T: h4 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！
编译器：Keil 51。

; j+ Z( s0 b: v! d发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   " {; K) y- ~( O8 x7 D9 U2 }
4. 
   
5. /*
   ' N0 O- C2 u& S) ~8 f+ ]3 A* h
6. --------------------------
   8 [- r0 X3 r8 F' J1 l0 i
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   6 P. \" {2 C, ?1 Q" [8 |: D
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    " F4 Q/ E% ]/ k9 z
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    - f! l6 P- [: p/ e0 a
15. 
    3 k: {1 X6 s  x2 N
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    6 F9 j0 o3 H6 o2 ~0 g
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    4 Q6 l1 F" U$ r! e' S7 ]+ e
22. 
    ! u  Y; Z3 Y# p) h6 F
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
      c1 j* @' W$ s9 d: \% v2 m( X( E* r
26. sbit LED = P5^5;
    6 T; w4 d  w& R
27. 
    ( T% Y/ d0 R; Q, q! E
28. // 停机标志位
    . [0 d( V+ f: F' ]  M9 H- P$ F
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    * z& [- h# t  n. I
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
    & d4 V3 ]/ @: g0 s; v8 u
37.         P3M0 = 0;
    ; D& K: S4 E3 Z, J& I* }1 o
38.         P3M1 = 0;
    
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
    : @3 G; I" |. X9 K
41.         P5M0 = 0;
    - F7 K7 ^  m4 e7 @( x+ j- _* v
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    9 c* U  y+ I- y, q  M
44. }
    $ I* D* u6 q  k( N
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    ! B  m# d4 @( b7 p
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
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    $ }- m: ^7 s5 {+ l! l& J/ h
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    5 y+ W; c$ S  B6 ^) Q4 ]
58.         IT0 = 1;
    * m" ^+ a  {3 `" S# u7 b4 Q! h! b
59.         // 允许INT0中断
    4 I, S+ b: b; ?8 ^* t! d- ^1 o
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    & p0 k& W) |9 f& N& `. q
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    ( o2 x1 ]' j  U0 l
64.         EX1 = 1;
    3 {4 w* s6 O- G7 D+ W# V$ I! A
65.         // 允许定时器0中断
    : y: V4 T$ Q% D$ y. V
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    % U& `# \0 z1 s2 y" ]) r
68.         EA = 1;
    8 G! U% m1 H$ H9 b9 ]/ y  z. I1 x
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    : J% Z/ G" z% M2 T! |+ P8 i
72.         // 矩形波次数累计归零
    9 t6 F, c  B( R
73.         count = 0;
    . H" D1 K' Z$ g2 }- J) j# u8 k# z
74.         // 重开定时器0中断
    / U. k4 K+ Q( E: x& f# m; i) @
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    # |5 x9 }8 `2 Y! G1 h
77. 
    3 z2 @2 o, V) I# `
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    : D/ J! s; d9 `% R) J. u2 o
80.         OUT = ~OUT;
    / ~: t9 \- I6 V" M. V
81.         // 累计矩形波次数
    4 f, q- w$ C: R9 \  t0 A
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    $ |- @  t: A# z' }5 L; }
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    ! }$ h- W/ g% x5 l4 w
87.         }
    
88. }
    
89. 
    0 d6 f8 M/ Y, r5 u, m- d
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    , ^5 q4 B& \# @# j7 }% B
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    1 Q/ h8 Q5 Z1 K/ ?0 b
95. }
    
96. 
    ! S1 g! k7 H; |, d) R. r
97. 
    
98. void main(){
    % ?0 `* \; c1 F- X* f. s' T3 i
99.         // 初始化P3和P5口
    ; k0 T) q8 \6 i$ f
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     ) a& M+ F7 \. m3 T0 N: s
103.         // 初始化中断
       F3 ^7 k6 X# m$ m7 u* j4 g
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     + U9 t5 i2 K' Q: S5 `4 T
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
       L1 g# k: N3 J" `* ?
110.                         LED = 0;
     ( ]& z$ ]6 K0 A7 T
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     2 U2 L+ ]* V7 e. U4 q+ B) O# ~
113.                 }else{
     ' ~7 ?/ X/ G7 ^- c
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     5 M: ~3 {  X% u1 u3 Y- H
116.                 }
     ! e/ Z- S6 D9 f+ F; X4 _5 O
117. 
     , o8 J5 b* x9 F. M
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     6 {! O: g" R& h' R; r- V
121.                         ET0 = 0;
     8 }  I; |; \6 Y# G/ g
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
     + `7 L0 m* F, H2 l% R
123.                         OUT = 0;
     ' W2 [4 m) j8 j8 v0 d. I- O6 h
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     ; w% t1 e% x5 j! y# w0 n: {
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     & S. E% l) M/ @. G4 ^
128.                         _nop_();
     * O- A( Q; Q9 @, Y8 H# E3 f9 k. ]  J$ @
129.                         _nop_();
     # M1 |, j: l- d, R7 J2 {& i
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     4 k# ~2 X5 L9 b5 |: B5 \
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     - {) N3 H1 ^' F! A1 i% e- `8 u9 ^7 }3 @
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     9 I6 y: M$ g$ Q9 i% ?4 I3 o. ?

复制代码

' ]/ Y' W  C1 f5 k硬件参数配置：

6 i0 P4 v: n& }# t
1 f" \% @$ c; m接收端：
- K' l" l, v, Z* T1 O! }

1. #include <INTRINS.H>
   : u5 w) {- {( X9 d; Y+ |& a; A
2. #include "STC15W.h"
   + x$ o1 t/ J. v1 l" W5 |; ?/ a% ?
3. 
   7 ]7 o5 r  l3 ?  B1 i5 z! [
4. 
   
5. /*
   ! o$ Q" k6 x  P7 ~+ O- N9 [$ B
6. 
   
7. *---------------------------*
   2 Y' |8 G; h$ i' h8 r+ w$ l9 Q
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   0 g& W8 V: x3 U
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    ; ?4 V% j2 M& t" t  J& t
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    . e, C+ [# n. Y2 x" @
13. |                                                        |
    . H4 x4 J* c; ?8 \! v! P
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    5 Q; M  G& _, {5 v9 C  F
15. |                  STC15W204S                |
    / B8 J9 F9 X( q0 Y
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    , x" [& T5 X" S- A+ k3 _, [# c' k
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    / w5 S; G+ `9 L7 N  u
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
      {2 A9 i3 u0 M; e- ?4 c
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    , o; M2 K& K4 L4 l1 g
23. *---------------------------*
      d7 }# k! x3 f& B
24. Fosc = 12MHz
    5 l; m' V) [& o
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    ) Z! K: e0 s2 P+ b3 s! u4 p; h
27. P1.1 -> 左
      w0 m& l1 G( L. ]/ L, t# F8 v5 x
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    / |7 p9 a0 a8 ?5 S" L& T; |& H+ D
31. P1.5 -> STA
    2 E7 D) L6 o5 C
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    3 ?7 E5 L; t9 s
34. 
    0 _0 O: }; S/ U' n
35. */
    5 Q* ^% \; l4 [0 o7 O& o+ q9 Q' O
36. 
    0 [6 m+ X# ^4 A
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    % n3 z/ @+ f5 A6 Z4 d1 q# ?
39. sbit LATCH        = P3^3;
    2 X, I9 @$ l# D, R1 L4 X9 O
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    8 W5 \* ~3 K8 ~+ b; G% s! U
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    . m2 B& Z, U- O9 C
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
    
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    
49. 
    . y- N, j; E4 i3 E
50. static void GPIO_Init(){
    , o% W, O8 U$ b/ u/ o% n2 y
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
    ; v, n  M+ P" {: O
52.         P1M0 = 0;
    6 `6 Q: L' G$ r0 K+ q# F+ |
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    9 F+ B& ~7 u2 T! D. s! B7 j
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    + ~# \1 e4 l( Y0 g% B* V4 n( y
59.         P3M0 = 0;
    * M  C7 T" Z# p* n
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    4 k& O/ {' `$ ~- A& w/ t
62. }
    
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    ; r7 v% t. \% J# `0 e7 x) H! Q
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    7 Y( G2 p4 T% r: r' ~* O  n- ~5 E
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    : [- N6 O' b7 F0 H
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    # o9 V0 {6 f: q# q+ ^9 W9 C, ?0 A
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    4 X4 C* R/ e, ]& U: G0 A
80.                 return;
    - g( ~1 ^4 Y- }. _3 o* L
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)
    3 O9 v9 K9 s) ^% k8 |# ~8 `& W0 ]5 t
83.                 return;
      Z. S) y9 k; I3 p5 z
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    # U  I5 ^  M5 t" D! W5 E. a1 c( W( ^
85.         idx++;
    % e# ]* d* W& k: {
86.         DATA = key & mask[idx];
    , j9 M7 f4 ~9 q  h
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    ) o4 W- p6 @+ N* R, [
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    # J7 L$ y) l" n: _% z& G5 y3 l
91. 
    - Z6 N- R" `8 F
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    " U% ], h! E$ K# |1 w7 K- D
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
    3 N1 J- ], g4 D
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
    9 J2 c5 [3 G" T% Z( P* _$ e+ q
97.         key = bufReady;
    : {" I' d4 y8 s. I& Z( n
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    5 K4 W9 h- @; O' p# V8 k: ]- F
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     8 M0 J- r6 [! Z0 ]: ?3 [; O
101.         isReady = 1;
     
102. }
     / k5 G/ p+ l( I) c% `8 ]
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     2 \' R8 I1 K( o2 S
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     5 y  E0 w  X( C) t0 ~* Q9 J/ {) ?
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     - s" {% m+ o' c  ]. f
113.                 //_nop_();
     * O0 [  O) {1 y2 x/ ]; I
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     4 |7 D, u# k0 X2 B  @0 C/ [1 y- Y
116.         }
     
117. }
     ! U0 q& o( g2 E9 o

复制代码

5 I8 W  \. B2 _( c# k硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
, }" U6 E( n0 ]- h! G. o7 T
$ D, D' ^/ U  B6 @( I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。
" z$ Q5 Z" u5 M, B7 L2 }' I) A' p2.4G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
/ W4 A8 ^3 [: b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。
) W- L4 k( ^7 I% O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。
: L( L, K  Y' i% R3 n6 v) H& ^+ c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 ...

$ i6 I2 x9 e1 x( M4 {9 S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。
# |1 y% h# L! C4 x: I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！
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。