自制FC无线手柄

雷精灵2046

7 a% O/ G4 I  T/ M. N$ W5 s
" M9 r) g/ t' ^4 U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 C) O+ k( C3 D1 J; z+ q. |

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。
: Z! A& R  r% R7 V! O/ X
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。

+ u/ T( d  D+ p4 X$ Z
5 g; k* k. A; r( k1 m# [2 M2 t
5 e# C0 P2 f7 X/ X最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
3 {' }: V; m2 j7 j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！


# b; J& [+ ~$ ~! n' f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。
' e* e$ P& u) j  Z

. T7 ?  |2 d+ ~# q/ k5 n6 S- 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。
! ^% s& |# s# Q# q( d+ g
1 n% G* o7 @4 N+ n# }
  F! y) j0 c; O: C
7 W+ d& d  P: \6 R1 `+ e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。

' m& S2 o$ f3 m8 F! D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。
9 ^7 A- {: ^( u1 i- U! Y# Z1 L
; i* I# J( p; Y! r" Y0 t) }这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

/ f2 U2 u+ B( B: \/ T
% O5 h( Q( u* D" w3 O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！
2 y% i% A# M! n: K/ t; O9 K+ Y1 R编译器：Keil 51。
6 P  b# J" M% e6 {  E0 W' E& @: W
发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   . b2 c; ?) a8 e+ y
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   0 _: T, q( g! m# G
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   9 V. R8 m6 l; t
8. |                                                   |
   9 B; _  C' v5 I; e! D3 `
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   " d+ j7 ?3 a, \: R  [9 m+ T' c3 ^
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    : n8 J5 ?* T1 U0 \
12. |                                                   |
    0 C8 O  t1 V: s' Z; M
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    . ^; I# A0 g8 _* T
14. --------------------------
    + O4 Y& x) q/ t. o* q1 P0 R
15. 
    ' I6 }: B7 }) N9 Y
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    ; @5 p) g# B" e# |/ n- i; X" x2 d
17.            Red          330
    0 K% y: e* u- ]  i( F* `/ B
18. 
    5 v$ Z% v3 d! q' w
19. Fosc = 6MHz
    . T" ], {5 z( S. q" R; _, `5 _
20. */
    
21. 
    . b/ H* k# x$ l9 A; X
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    4 r9 F# P! p% R( ?6 Q2 p5 P
26. sbit LED = P5^5;
    : M. \+ x- Y* h8 V6 X! A
27. 
    
28. // 停机标志位
    7 G7 B# Q; A% `4 R8 O4 A# T3 E
29. bit isReadyToHalt = 0;
    ! O( K1 w4 N& `
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    : ?( f! f1 ]7 ~( P
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    - [. i& |2 K5 t! d+ _  f; Y
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    % h; H- Q9 t: R& N) A
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
    ! R; K* l/ E# |1 o
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    
45. 
    ! r7 s/ {: |- U1 H4 M
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
    ! D2 b+ E( j+ }& X
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    , }% f0 U0 g+ x  w6 G. F
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    ( u! b0 u) M9 k; a! c: ~
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    8 Z! A: b$ U! N7 K( \, @
56. static void Interrupt_Init(){
    ' ~% z- K+ E- F1 P4 I
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    / ~5 t' y# r; [
58.         IT0 = 1;
    # n4 s  H+ e# @  ?
59.         // 允许INT0中断
    8 S* S# W6 [  D8 H$ E
60.         EX0 = 1;
    7 N! O2 j9 `7 v5 q0 J( U& l8 G
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    3 W# }- c2 u3 V$ p
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    1 a4 u' a  J6 I0 X4 i9 n
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    : K# w& e/ d- S7 U( f  s
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    / {1 o% e+ C0 @0 S2 F+ H
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
    3 F# P& e# _1 y8 s3 j, M
75.         ET0 = 1;
    $ Q# c8 }7 }0 ~. i2 k' h; j
76. }
    5 T/ @( Y5 ]: q, T' ]6 H
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    " y; _0 z0 F0 H
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    6 c, M+ T1 \( x6 W# G% x% q: f
85.                 count = 0;
    : o' O" ~' z, ^- o5 O
86.                 isReadyToHalt = 1;
    2 D& Z. n& t) t' g, f! e+ \( r
87.         }
    $ X. t% M* r8 y/ r* G
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    ' A& G  f2 A# }4 p" g1 k, i
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    0 P: a/ O; R/ x% X
96. 
    
97. 
    * {) l- Y, a; h- U. K1 c9 M
98. void main(){
    0 ?0 P4 b$ B. h$ g( ~2 Z' G
99.         // 初始化P3和P5口
    * @8 {, J+ [' x6 j" t
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     " {8 ?% g' c( [
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     ' D8 [1 b) d# m+ g; d
106.         while(1){
     . W- O1 L) d7 Y- a6 S8 i) J
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     ' [/ Y4 F, L9 [3 d0 ]( o
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     : A  P* ]' G$ s+ N, K! c3 e2 ~$ N
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
       {/ @6 T6 n1 q2 }
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     - `, y' A0 Q) J( m6 e4 l! T
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     ; ~9 X8 L8 X* F. l% `$ E: ~
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     2 W5 h& S9 D6 d6 L
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
     " N3 C* X, X3 n9 I( V; k: n% x
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     # g; N$ ]5 L8 o" \; ]; K
125.                         LED = 1;
     + ?( [/ D5 Y/ ?* h
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     & r" z5 a6 m  Q1 d! C" b! j1 P
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     6 W( }, v& o& \! q, b9 m
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     ' B7 t% o! _4 \/ C/ v
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     # ]8 Q0 c2 g( B' \
138. }
     * k! l0 w0 \# l4 d& U

复制代码

1 s( o" p& S: Z0 S0 t硬件参数配置：
7 M) X/ y9 s9 Z" G+ r
5 _" [" U& o3 e2 y
接收端：
& Z' d  {5 z- Q; i  e1 K

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   : H, H- k! M7 g( |8 |' x4 K0 m
3. 
   5 \5 j5 V2 W" o0 O# X; |$ k; G
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   6 e7 D! X$ v5 Q; O
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   , c* N1 P  R4 O- v; U
9. |                                                        |
   4 X5 v& A& b2 R
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    # Z! P" z% K' d1 ]5 a* X3 H- x3 B
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    : K0 ?2 e9 W6 z4 i
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    # I. D$ C. X' n, W' K% f, U
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    8 k. P7 _$ y) R0 p$ w* w
19. |                                                          |
    2 R5 [) ]9 C7 h( s+ C7 x' u
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    : H) F( k5 ]0 F1 I2 u
21. |                                                        |
    , A! j: {5 Y1 `( r
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    ' \/ B0 ]" T) F6 H; r
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    7 B' m% g/ m" t: g
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    0 E- d5 H5 I- I. K
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    ; x* i( h0 x8 v% o9 j$ p: k
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    ) S$ f  z- e# S) g5 K* W
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    8 R5 T6 |7 I% p' b
34. 
    
35. */
    ; S7 b- h  K0 [3 S$ g# R+ U
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    , {; B/ H9 G" Z  ^. T1 g
41. 
    4 Z$ k) t. e; ^% r/ S
42. bit isReady = 0;
    + w  `% q  n/ {/ J1 P- I
43. static unsigned char key = 0;
    6 Q6 J  @  @! Y+ j" U% l
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
    # h& B. y/ d6 ]. c- i: y
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    2 t+ u# z  _  Q) z% z
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    $ e- i. t' ?5 U- N, ?3 L& {  w8 N
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;
    & z8 r" J6 j6 O  {: |' G
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    , g, |8 t3 u1 c: h' q) V( f
55.         P5M0 = 0;
    # \* U  ^; K, R5 J. s9 |2 Q
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    + f- u9 y& i% S8 S) L) q  u
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    6 [( O6 q$ S: Z8 L& ~, D; g
64. static void Interrupt_Init(){
    . p3 k  L* P! Z' [
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
    ! T! k7 `0 m' }3 d; I
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    6 ~6 E5 r+ ?$ G# p) o) x
71.         // 允许INT1中断
    5 i8 k5 ?4 ^8 g  |  ]% U. x( B+ ?3 [
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    6 B* U9 |* `) c. ?. U& B3 I
74.         EA = 1;
    5 d: ~" O" q; @$ i1 b8 K
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    * X8 z# Z2 v: n4 r
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    + A2 O3 ?1 c5 K! h, B" N# B7 q
79.         if(isReady == 0)
    , \6 L8 I6 m- e! x9 y' D1 S$ I; W7 P
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;
      l6 w2 W0 c% @- P* S
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    $ p+ K6 n5 s1 |- c4 y; r
85.         idx++;
    * B- ]; r) X3 P6 _! ]! _! q
86.         DATA = key & mask[idx];
    3 }4 U9 ~" w" p
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    " J( z; o% N7 V8 L9 p* T. t# E
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    7 m- m8 v1 P" x0 O" C  x% g
90. }
    . x) [$ q3 v! T
91. 
    ; Y- G6 g" c. ?+ y# M4 P
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)
    
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;
    " o4 u, \( @; O0 r& j
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    " z, s: c1 h$ L
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     4 i* U5 w9 p0 q2 s& \6 y4 v/ i  M$ Y
103. 
     ' y9 ^) v% D, G0 C; Q. E8 {9 Y4 t: c
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     " d& ~7 U- G3 N7 O" A! S. d; K
107.        
     - X1 {( z9 d! u* f
108.         while(1){
     8 C/ I; j& H( ]3 x: _4 D
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     ' @, S% Z3 N5 C( F
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     2 L# L$ M; O2 M  e. m2 l
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     # Y0 g3 x) \3 P( \
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     2 q1 A  R+ M. v5 V/ ]
116.         }
     + I% ~7 f2 u8 c) d9 J. r
117. }
     

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

7 ^; S3 N9 p, b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
; Y2 y. U( p0 _4 V$ m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。 ...

3 C  X; g' S  P# u0 t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。
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
. J* H9 Y3 S5 e# n0 D; H2 l+ b" }1 g精彩，楼主动手强，也写得很详细。
" r7 l' r) k! {9 a2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

8 u: H+ V7 ~" s# s% L' S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。
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 ...

3 z/ Y& u6 d  V3 m+ l5 E* F! P, B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。
& G( Y4 V; w" A% o两个板子倒是有十几张剩余。
  l3 w# b8 D6 T" v  a! V+ T6 F7 ^7 ]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
" k* g/ u  q+ V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。