自制FC无线手柄

雷精灵2046

& m; n8 Q- k4 M$ X9 X! x+ P
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。
% B/ e3 f4 T* c% G; Y. }
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。

- s# c- ~+ u. g  x. l+ A
6 Q/ V, V- ]) J  a
最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
2 ?: t: `$ U8 X" T2 b7 p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 f' o' R0 W; E( @

/ F, W$ ^; O* I. `$ k) X完工！
# V4 l  i" K; f; i' `7 z
4 P; I7 w+ \+ J) L3 b# M
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。
/ T" B$ L+ n! _* f4 l
$ x' w3 m& c  s$ K2 U3 A
& z' I, F  F/ g8 ^& Y, 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。

6 D" Y* Q1 r- n. K* f# [6 X

  F& j9 o: r2 O/ _% ~8 u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。

这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
  R2 l( e7 F6 ?( U; v, V/ U. E
2 g7 i0 K5 }4 k. s, W
1 S/ [9 V( P- f* C" `3 r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。

" o% n& e8 n- M0 Z4 E$ C$ P发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   , G" @7 L! w! m' t: B$ b  o
2. #include "STC15W.h"
   ) a  A$ _1 a0 r* o
3. 
   7 W+ s5 b1 E# u( r
4. 
   + E( Z9 m) j  V8 d! q% s' N
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   3 h. L9 |" C+ k# S4 v
8. |                                                   |
   ) Z) H9 H: L, N0 Z: Y1 G* n* v
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    8 Y8 O& P( n* H; w
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    ; e0 d8 o/ a) T' g3 \# @
12. |                                                   |
    8 I+ J5 s" ?4 T! p( ?; F0 f2 U
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    " @9 }5 H7 U- Y# I. w& y- y5 g7 {3 r$ \& k
14. --------------------------
    
15. 
    ; T+ P/ \) E- Z; W# x
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    9 J+ g7 y/ S/ x- T
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    , H9 B3 p0 K5 V. i. u& O
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
      q. b) W! w; o2 w
25. // 低压指示灯引脚
      O  v' A! P* U+ p9 U/ t
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    ! Q+ T9 G* {1 [! I9 ]
28. // 停机标志位
    7 Q1 w5 ~& z+ D. e
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    . }% ~4 u0 z7 d+ ?- y
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    
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
    1 [  J! e0 I' m# E7 {( u
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    4 E9 g) X; f5 @, Y
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;
    , J" H3 B  l- `, l( M
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
      n/ w" L6 L% O' B& ?
44. }
    # G/ n3 D9 l! ?' P8 R3 H; {
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    0 ^1 s* B9 K, r' j) X' \; {
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    6 |) E6 y3 v; T$ f/ d4 h( ?
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    4 i8 `) Q) R# u7 ?
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
    : J4 U# r9 A  u* ]
54. }
    2 M1 J8 d9 x1 Z5 y% k, w5 d4 p* n4 U
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    % m. u! W! Z  B& `
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
    
62.         IT1 = 1;
    , A- c( W  t. M$ v( o% r
63.         // 允许INT1中断
    / n: q" i0 f0 _2 Q
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    8 b& F+ `: W% @9 g: [7 K. l
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    5 ^, U5 x" R# k; G1 f: t2 g0 ?5 B
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    & r+ v" Y' Z9 _% A
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    3 e. V" z  z- p9 L6 O& B
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    + P8 E2 u5 Q% Z/ s0 q
84.         if(count > 250){
    $ T* d* c0 w. k" b" _4 `1 |* B- o
85.                 count = 0;
    3 ~& V! B- J9 p, Q: m1 g/ x4 d3 H
86.                 isReadyToHalt = 1;
    : Y0 D) k9 E$ i+ g1 K1 i  W
87.         }
    ! |6 L) t& m+ [( G" ?0 v3 a% N' |
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    $ M& M' G% ]% b' M
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    # v" a; w. W8 w9 s
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    " _5 l, g6 ?" J2 `; [& B1 i. e
96. 
    
97. 
    ; G  ?* e9 I' m
98. void main(){
    5 ]5 S' G, {3 L3 \/ _0 j1 S
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     : s6 |% J1 l' t" `  J& o: q
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     $ I8 p. ?$ A! g' b: F- @. X
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     3 J1 z, K4 f+ C( m# H5 Y" N' v
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
     * b( H4 w- V" o- M: R/ @7 l
110.                         LED = 0;
     : d/ q6 m7 b9 {7 z! B( q
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     5 g% G- \. m# `% U" P
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     # x8 V0 N6 N! A. i7 J* P# `
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     8 c2 T7 d4 j: ]: p$ D7 U
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
     3 _' V) C# c' X" i+ u( e
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     " v) O5 R* ~  W# b4 l7 a
126.                         // 进入停机模式
     " z% W5 H. V9 \( _- d8 W- H
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     $ C( b# o1 S2 _2 {5 |4 c
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     + h* X) }) q7 _5 a4 T! G
131.                         _nop_();
     2 ~9 k. L/ O2 Y; b
132.                         // 唤醒，清标志位
     8 m  {( j& d3 w4 k0 L
133.                         isReadyToHalt = 0;
     / `8 e* _# I5 ^: l' G# ?
134.                         // 重开定时器0中断
     ) x9 ]' w6 @( |" \# I7 r2 I* p* v6 R  r
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     

复制代码

% X* I) K/ }3 q' d2 V' E硬件参数配置：
3 S' D, `, s- ]. `. Z3 F8 ]2 b
* o) @$ {; D. z1 p
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   $ n! n0 [8 B) {$ v
4. 
   6 D; j3 M0 l- l+ x
5. /*
   - a/ A0 V" F8 C
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    1 w  v$ X7 v7 U6 S6 W0 C9 S3 W
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    + y2 V/ X- y7 O+ a6 [4 X
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    1 x% ~1 z  ~$ J5 B; C0 x
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    , x* u: @5 N1 a4 Q! i+ g  f& K
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    . X4 `9 Y0 a& {6 a# x
19. |                                                          |
    3 j$ r$ a5 d; y+ ^$ b7 l. j
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    2 B6 p) M7 k% p5 U' g  N+ N
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    ! {: ^4 Z8 I+ z: ~6 E# L- `
23. *---------------------------*
    2 [* \# g( p- K- I3 v2 f
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    4 _! A. V/ C7 P- G/ ^0 j
26. P1.0 -> 上
      H9 p* G/ H% w9 O# D. M
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    5 _/ D& W9 h5 z+ E' x
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    & f  T# z* r8 v/ z7 }9 L
31. P1.5 -> STA
    - K2 N( U6 F9 @/ H5 U5 g7 P
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    * T1 U2 Y* n2 [( D2 G( j
34. 
    : e% Y. T; b$ z* `! I
35. */
    . q: L# a* \# G6 K( E. g& F
36. 
    
37. 
    ) z6 R! B: X$ ^! ~: Q+ `
38. sbit CLK        = P3^2;
    6 Y1 D1 R5 h1 S
39. sbit LATCH        = P3^3;
    * a$ W/ d7 R: B9 q
40. sbit DATA        = P3^6;
    4 G. R- v2 o, M% O; e( _2 @' ?0 p2 X
41. 
    5 z+ w. m" F. T- b
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
    
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
    1 V( \1 {( I# a! U1 x) U
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. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    . ^2 E( w3 z5 Z; E, k
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;
    . O0 B3 Q. B2 ~3 o8 F6 [
54.         P1= 0xFF;
    . y, N* X; ~, {6 Y- G' h
55.         P5M0 = 0;
    7 o+ v# E2 @7 `% N- o
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    ' [5 f* P- Y9 J, T4 a$ @' [' P
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    3 T  `) @8 R! e6 P% a! ]
60.         P3M1 = 0;
    2 O! f: |. t% f
61.         P3 = 0xFF;
    2 U, `; t" n7 f% Q3 U$ c, ~* F
62. }
    
63. 
    " a0 N8 k5 l0 N$ X# r+ d) F' {* l
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    % S5 R' J; C+ T+ ~7 L0 u5 p& a
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    : P1 h' h; [& q" O7 \: W6 [0 E
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    1 l* o* k! f) i* I3 m" {3 h
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    ; K3 H# v2 U0 i$ X
74.         EA = 1;
    0 b6 p2 e; d* @' g1 Y1 _' b1 A/ o9 {) C
75. }
    
76. 
    . v4 W3 t0 Y# |- v% m. d, U
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    9 ^0 f( L: p9 S" w
79.         if(isReady == 0)
    ! b- w" N2 K0 f( J( Y' l
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;
    7 p) A* t0 C0 T' i
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    2 B: t, _8 L  @- |2 U& |+ c
85.         idx++;
    : s4 U6 u0 A7 @2 n2 ~$ h8 ^2 m
86.         DATA = key & mask[idx];
    " Q# L8 I/ x+ ^& f; A
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    ) Z5 G7 ~  f+ f; h! e
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    : |8 }4 m# ]/ K: \8 k0 R3 \* {, ^
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
    
97.         key = bufReady;
    + U! {2 T# v8 D% n% Q0 q2 u0 o( 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
    , Y) I# r" J- b9 ]  s  h
99.         idx = 0;
    6 {' ]" H! V- i4 x
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     . O- b$ i6 U' I, _2 G, S
107.        
     " L4 Q* W- P+ a
108.         while(1){
     1 z! E5 D& C0 f, B: Z4 [; h" I' j
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     " D8 F3 G7 s8 l$ |* g$ M
111.                 //_nop_();
     9 P/ G& G0 y; D' p# x
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     6 E/ @) k' J& M1 T4 `0 ~0 I' J
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     % b) k/ n" b- M# |: X
115.                 bufReady = buf;
     ( L  w' A9 t0 x! P
116.         }
     
117. }
     0 F9 P" a4 k% j& W4 G. P

复制代码

8 D2 R, I. R+ @7 {# @$ J* H0 y硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
7 P) w7 F* s8 S2 Y0 l3 Z: f
6 \' l  J: }( |$ E4 E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
2 K' Q$ q1 c2 x& K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。
9 m8 ~- x! g( ]4 e) C8 Q2.4G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
; z4 G; D. u) L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。
- a! o) h9 \5 l9 u5 ]  f. Q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。
3 \* V" G* a; W5 J& }' ^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 ...

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！
1 c6 z6 z* \  f1 W4 w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。