自制FC无线手柄

雷精灵2046

' Q5 u& d; e) E$ H. _9 r$ @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。


6 Z" t% J- X! O' C' ?2 p3 d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。
& |/ I# V. o) r- T
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。
$ W! n9 s( u% d1 e) L' T! e+ S+ y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。
2 O) ]* {8 v8 O0 C% m0 M


最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
0 N, ]9 F* U* W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。
) W$ j- Q) @, K, R# [! u

完工！
; _. ?# F* L$ V$ G4 l- l: b
. k* B# U. x9 w( d6 `- I( P6 M
1 o' R5 r4 M& Z8 j8 b4 @2 ]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。
0 c# N$ a+ y% b/ b! ^
7 O! k3 [2 a& @& i4 j
4 A2 B8 ]  v3 P, H: n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。



! t4 t5 M: [% Z6 c4 {; o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。

- s8 A7 s1 d1 V0 `/ O3 E1 E" M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。
# C% R: c$ F9 @# y

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。
8 S! i+ B' N: S8 A' Z
发射端：
1 n7 \3 C  S$ h

1. #include <INTRINS.H>
   0 z5 a& c! G8 ^# A/ J2 z
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   0 b1 b1 a/ x  ~/ E- |7 G+ H
4. 
     |9 v7 X0 M; G3 S- I3 p: W+ e
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   $ S) Q6 y2 b6 Z
8. |                                                   |
   9 I+ i, x8 d4 p6 ~
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    . A0 y( U+ C: Q
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    - L! z2 {; Y1 |& `$ C; @; l
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    - H9 A& A4 L7 H6 L% L8 l0 f
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    5 f3 c, b. n! U/ {) h0 P' k- F4 E
19. Fosc = 6MHz
    7 d6 U% u1 e4 v5 U( L; c
20. */
    
21. 
    & w1 V4 O* i" i  n, j( v
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    2 ?* `! I% g$ G
24. sbit OUT = P5^4;
    8 Q) x6 K' y2 R$ ~! Y6 e
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    . F! H3 D; K) ^6 H2 m% B* X. F+ s
27. 
    
28. // 停机标志位
    " K7 o/ j, ?8 e4 \
29. bit isReadyToHalt = 0;
    $ \( ?2 J1 Z1 `" o! j) J6 X
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    9 |0 `8 V* Y9 k1 t0 F
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    ' u) N$ o9 j: w% g
34. 
    " o( k1 A% S4 I$ c8 J
35. static void GPIO_Init(){
    6 E7 B+ F0 y3 _% Q/ R9 _) h2 x
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;
    ) N1 m* Y; v) T$ j
39.         P3 = 0xFF;
      x4 e- t; ^, @1 c, B) ~
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;
    . ^  Q2 P% ~) H/ m* P, s9 D5 U, l
42.         P5M1 = 0;
    6 n+ {- E  g' ]. i1 o0 q! ?3 y: K+ g
43.         P5 = 0xFF;
    - A; m5 z6 f# F! y) W
44. }
    % V; l0 _0 L5 A8 I0 [$ D
45. 
    . H- \2 \5 r# u( R0 \1 I
46. static void Timer0_Init(){
    5 H) S4 G6 l; m" V1 A" t) I
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    + O( f' m$ p- g8 E% G
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    ' Y' v9 c3 e: n9 o) j+ x; {
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
    / O7 @* |. P! N! P
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    & d( \/ T' p) E' ?5 D
54. }
    ( C2 T$ G) k/ a4 v2 ?% k4 ]
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    ( Y/ Y8 l$ r5 z0 y5 ]3 ~- y& o; A
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    4 o$ C) ^3 M- z; N+ a
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;
    6 f" J* |! t0 K
63.         // 允许INT1中断
    , O! K6 W3 y' X# y; a
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    + g! z# r4 i7 d0 }& ^) t
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    ( n4 e/ `0 K" u6 p; @
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    1 B8 _4 F% t# ^$ O- k
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    7 k1 j& T6 t( l; ~+ i. c2 [, N* @
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    & o8 b% ?& C6 m, z/ w. R
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    % k. x* B; v+ ^; j7 s3 e9 p# h( G
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    2 m" A+ R- S+ p$ @! o; H
82.         count++;
    9 h( c& ^* i5 Z0 r
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    , I4 c. ~8 l' N) X' J
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    * T6 [; F: k4 N: }
87.         }
    
88. }
    5 n# {& a( |1 ~0 I5 i: G
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    ) |, O' h/ L8 a7 M! d; A" I
91.         // 矩形波次数累计归零
    ( T: N: \0 q" K3 W. ~- a$ f0 j
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    ) d, ?# O# B. S( A& ~
95. }
    
96. 
    , @; }% ^7 p0 d' r+ Z' [
97. 
      D: K* O$ C& [# E: `
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    ( [# |6 A: q$ K4 q* @/ @
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     5 f) L. d% ~9 b5 ^3 K5 `
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     % H& h( h1 z  w  b- w
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     # w7 Q& `% q* m. b7 k+ g
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     / h% r3 @3 J6 ?: E% R3 g
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     & {% [) y/ h; @
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     . m7 E( l; W3 p. M6 ]
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     4 c- l! H, ?/ ^' J- ?8 w3 v) u" J
118.                 // 检测到停机标志
     & q4 Y3 F' i! i5 E% t
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     & I$ {% C7 I  \6 v# n0 f) e4 v. V
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     * Z" o# X- A  O% ~3 l" G9 ^
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
     ( h' ?( D7 F/ }# u
123.                         OUT = 0;
     + `; G7 X& B" A0 b
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     3 I; L; o5 Y4 j; ]( `& m( g* t
126.                         // 进入停机模式
     ( }7 b' S! i( i3 S& f$ W4 ]
127.                         PCON |= 0x02;
     8 c9 D9 t. Y) D; x& i
128.                         _nop_();
     7 B# _$ _4 l& W! R, Z& A
129.                         _nop_();
     ; ]4 {( _+ T" f: x
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     7 _1 ^' ]# a) Y. d7 e8 t
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     # }% k: t  Q/ |/ c0 v. c
136.                 }
     1 d/ R# ^% J0 g  z/ _: {  y' I8 w
137.         }
     " a- Q, q( r# w3 N- H+ q+ I- G1 o
138. }
     

复制代码

. F9 J/ {; J; [3 x+ P; W硬件参数配置：

+ ~) J  o& y% H* p1 c- _
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   9 B* K+ O: x/ u7 n+ M
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   6 s/ x7 ?5 i# @/ Q, W4 h
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    8 {3 A7 I) d! V/ g. r0 N4 K
11. |                                                        |
    % N! K$ d  B4 I5 \% s1 L
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    " W$ Q! s2 t* O# v& Y
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    5 G( N7 w* ^' q. O2 L- M
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    & q+ M& x: S( o9 b
21. |                                                        |
    4 c& G$ A9 [  l% ?
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    2 ~* q1 [- d! Y: ^; E8 l
24. Fosc = 12MHz
    & Q" F& S% [) ?: u/ E  |5 R
25. 
    . ]1 N  z  G% z2 S
26. P1.0 -> 上
    ( {- V' Z# z7 J( A0 Y$ p: Y+ D
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    ; L$ b5 u, b' X4 O) b, y
29. P1.3 -> 右
    " m" o  h! |+ `/ i
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    & h6 z6 N0 \2 G3 j8 g
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    ) \) n% x  Z: y. P
34. 
    
35. */
    
36. 
    3 Q! p: w# C0 D7 i& }
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    % u2 y% C' U4 R) f* I
40. sbit DATA        = P3^6;
    ! [. y; s+ r- ?$ w2 m3 Q
41. 
    2 z9 P3 q0 W: m% f8 ^
42. bit isReady = 0;
    6 ^, _( V% G8 s0 U3 G, q
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
    + f1 ^+ N7 B" H) A( ?0 ?; l  `
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;
      @/ ]$ o9 `" N+ W6 {7 ~! G4 ?) S: S
48. 
    / s7 U) x; d  A+ i5 |0 o
49. 
    # p$ a1 u1 I% E5 \
50. static void GPIO_Init(){
    7 H7 L" i4 e# D9 B$ H0 E
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
    ' j* r5 \- k$ i2 B) y2 A" c
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    5 A! z" \* U8 I2 p1 Y. f# z# \/ Z4 b" \
54.         P1= 0xFF;
    5 B/ K1 R6 y1 b& Z: j/ E, D1 q! }
55.         P5M0 = 0;
    3 u; I; D, P- n! U
56.         P5M1 = 0;
    2 Y7 j2 D- N. v- {( t% F$ A
57.         P5= 0xFF;
    ! v( O& P6 R7 [2 D7 N( o2 W; ^2 \4 s
58.         // P3口初始化为准双向
    + H( I  l+ r+ e$ G
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    : r/ l1 _: d  `- H  E2 `. o
61.         P3 = 0xFF;
    " r9 o3 q& x! p1 v  b
62. }
    
63. 
    . E1 O+ M/ k1 E/ Y
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    % {) f9 e, P0 ?! ^
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    , Z: @! t/ _3 n/ u
68.         EX0 = 1;
      p4 l" @& T( G( d; `* C% y
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    ( O% b# s  o0 n
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    * E$ C. |5 p3 Y  U' V. `3 e
75. }
    & T. p5 ], B& G' C  s
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    , Y# O6 Q. g" k- O, S1 c- G/ M  g
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    * H- x# g4 Q6 O8 O
80.                 return;
    8 L) }/ p8 m3 S9 v  ]3 S) ]4 p
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;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    , b, N' U1 K+ h* o6 e
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    " K5 ~- s+ ~: Q4 T
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;
    , e6 C+ D/ n3 t# d
90. }
    
91. 
    . ^% K; ?8 c2 ]+ b& v/ F2 X
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
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)
    , J7 X5 t% B# J$ }0 y( e0 q
95.                 return;
    , X" t7 l# O3 F% 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
    
97.         key = bufReady;
    
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;
    0 w% x, C: L& f9 `# E) ^
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     7 F- Z  C/ G  X8 b/ V8 t+ v1 m
102. }
     2 }1 @" Y5 }. s6 I
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     1 Q& Y7 ^5 w! N; {  K
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     / Z% J8 r  l# ?" ~1 j
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     , C3 K/ q3 y5 Z9 c3 k
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     + I7 d0 p$ D) q2 H6 i& Q  x
115.                 bufReady = buf;
     8 w6 J' z& f5 D
116.         }
     4 j# }+ E# a+ a, `- J# W; J2 t
117. }
     

复制代码

, v; {6 I/ b- o  n硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
5 C% C) w0 ~$ _- Q" _7 k) Q
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。 ...

5 Y$ v; L$ x& @* h& }5 X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。
8 _# W  s2 F# h- e) ?/ X* Q5 a: h$ s2.4G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
" ^0 q1 }1 N) W6 \* y6 G9 s精彩，楼主动手强，也写得很详细。
8 V" b! w  q- J7 c& C: g4 z9 ^0 t2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

4 `8 e: u4 p( t& R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。
' M7 S4 _" z8 b+ [, {9 ^5 F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。
6 a2 C) S, m# d# x8 V' }2 l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
3 Z. L  ~7 I. k1 [5 t; i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。 ...

# D4 r' E) O. B8 ~* c# b$ {1 x) \能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
* V" ^& r9 j6 T  z7 e* ]& F; e0 c  T1 k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。