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。

0 Y& u! |9 d4 r* m
" F, W" e, T- 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。

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。
7 H2 @/ t6 @* X. B9 j( \7 l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。



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。

* C1 T% Z6 Y6 \9 }
7 w) \" M* ?# D& \" ?完工！
) l% O# k1 Z3 \7 {
/ @1 X6 T+ q3 Y5 Z
3 w' T7 `1 C3 ~( `/ l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 N" W/ ~+ D3 _" V4 M

1 B6 Z6 H: ]: P7 p5 d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。
4 v* w/ ^$ K2 e: C; d7 |
6 _0 I: M6 |/ O6 m  l% d% Q$ f. d2 x
) B3 h) P, F. U8 w, I
" |& q- H+ b/ o+ R8 _& _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。
5 j$ E' h+ e( }- N5 `
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。
# f+ h$ H. w: w/ |& v
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
$ G) g- E& k  Q' h
( K% \% \- k; X! U: a2 x
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。
2 w" z" H" C3 W) M% s& W+ ~" |
发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   # u! ~) J7 ?9 T2 }5 m
2. #include "STC15W.h"
   2 m3 t3 N' D3 [  T$ X4 l
3. 
   " `' E/ k; F) I0 B) D
4. 
   ' E" X/ R; a$ |$ H) }( Y9 O$ B
5. /*
   7 i( ^- {4 r! Q1 X
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    ) u5 {) L5 j/ }1 L+ Y
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    2 |% n5 }2 |; b* c
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    ! h: k7 @' p8 q( o4 T" F
17.            Red          330
    - i& V% [) k+ Q; o. C
18. 
    0 V: G$ z" K8 u$ m" A" a* `, _
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    : |! `$ Y, a7 K2 z/ n+ ^! w4 d
22. 
    - s* }6 U$ G8 V: e( ?
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    8 _" d5 X. R, m$ P  m' ?
25. // 低压指示灯引脚
    4 ^7 A* ~1 a5 m) C
26. sbit LED = P5^5;
    / l7 e# B7 Y6 W; r5 q; E1 Z$ B
27. 
    
28. // 停机标志位
    3 K+ W$ n& r1 a$ C
29. bit isReadyToHalt = 0;
    + Q( k  F/ B& n$ H% E& L
30. 
    " ]! v0 A% y: ?2 H; C3 B
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    6 E  d/ Q  h" J& r- {
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
    - ]+ _( b& U. `7 o
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    4 w# c0 E1 f4 v4 C1 k4 I% Y1 Y
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    0 y( K4 Y) \! v! S# p6 @5 {9 U
41.         P5M0 = 0;
    / }2 L0 h! p; m- V9 Y1 l7 r
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    ; |' }9 R/ s- @+ f% J8 N; ~
44. }
    * `# I- e; m! E) N' f3 _- {
45. 
    9 R4 ^  x) r. L; ?
46. static void Timer0_Init(){
    : x( i; ~* d$ A7 n3 c$ i  m& B
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    & d8 r$ d4 Z" ~( U3 ^
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    : @( ?9 D4 u2 _: [
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
    & ~1 O" b, H( w
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    ( p! Z/ w6 b. B# N
54. }
    
55. 
      e% |' ?) S7 M* s+ G3 C& `  T, E8 f
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    ( v" a+ Q% ^' f/ T) _
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    - [6 m4 a: R8 F1 B3 p( Q) {% Z* r
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    1 N+ U  a( s2 w( n) r: W
65.         // 允许定时器0中断
    " d  X" y/ E# h4 o+ R
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
    / j  ]1 e8 P* K) x- d
73.         count = 0;
    2 Z3 E: v! H* ?% S% r% m5 p) b
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    : c# T; [! L5 r- |
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    # G$ o4 q: [' e8 ?! b, t" n
82.         count++;
    # j2 Y' m1 S9 e+ [7 m2 I
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    0 ~) L0 n, L) ^$ t
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    : Y, s, X. n( C2 D0 y, w1 X
87.         }
    ; p- o' F+ N. F4 T7 x* ^9 C$ m1 a; ]
88. }
    - h$ l9 x; k5 Q- @
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    7 n3 P/ M! h8 i, f
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    ) J6 m( h" q6 L& x, b2 Q7 P! t* ^) @$ Q
95. }
      Z& t' |& z& \& O6 b0 f
96. 
    . u, v4 Z: e1 L+ Z1 R9 s) i5 i
97. 
    ! y6 ?( v+ `( q, M  f/ b
98. void main(){
    & ]; j, r+ V/ i7 o9 j
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     5 c3 \$ g. x. D3 d/ u& E: N; q# Y8 T, K' Y, h
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     . O" v& [2 ]/ F" c/ M
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     6 {' W, K6 @3 o2 z& V
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     6 B; t; r6 Z4 V1 V
113.                 }else{
     4 ~  R* r2 |, n6 j; N
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
121.                         ET0 = 0;
     5 S( K. a: A$ R7 W- X4 y
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
       B; G2 w: U7 @, Z" r  N, B
123.                         OUT = 0;
     ) @8 }. @# O; i( h. C( g" x( ?) O
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     : q# Q- _) v, g( i$ k0 c& Q+ I5 V3 @
125.                         LED = 1;
     7 y/ O" r- y6 z8 r; T! `
126.                         // 进入停机模式
     + \7 g' q( n' R, \* ]/ ?" l2 X
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     ' p; v) b7 a9 X  r9 Y7 X: x6 q& X
129.                         _nop_();
     6 ?& K1 v0 M5 Q+ A, _% |+ O
130.                         _nop_();
     0 V/ ]4 W! M2 n0 l/ L2 v& M5 T
131.                         _nop_();
     8 j. s4 g9 j8 e* b8 y$ z. _' M- n3 E* d
132.                         // 唤醒，清标志位
     ) }2 h" L) Z' G+ U) u" y! u
133.                         isReadyToHalt = 0;
     # K" `) g/ H- ^) H3 l4 j5 |. W# U- v) c
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     ( U. y& X: M+ F2 |5 ^3 l
136.                 }
     + @$ s2 Z& x% L7 k5 d( T
137.         }
     " f& w3 W% N, {2 W
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：
# |! p2 g! O) k5 [

4 e; Y" ^2 x! D: K$ x接收端：
, L7 Y9 O4 h. S+ _+ V) Q! ]" O1 G5 s

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   ! \& |, b) i) }
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   4 p/ q" l9 Q5 {% M; r, a
9. |                                                        |
   $ D3 A" k' E1 p
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    $ ~4 @) N( n$ N7 R
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    6 d3 b- {0 [* F3 ~1 @+ H0 q9 K: y9 p
15. |                  STC15W204S                |
    ( R" s: ?$ H7 E$ n* b
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    % V' P" w/ k. s) T' d
19. |                                                          |
    : U) {7 z1 v- h( n2 @6 |5 c
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    % f& g3 u7 i6 Y4 x" C  o
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    + Q# Q1 g! u' f$ U. }
24. Fosc = 12MHz
    # t- k' @# j; M6 C
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    0 b( ]( c; h8 `1 X
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    . c( [2 |5 H! s
29. P1.3 -> 右
    2 @' y2 C1 Q& g' R4 }, S& @0 ~. _
30. P1.4 -> SEL
    - g9 k' K& p5 _
31. P1.5 -> STA
    6 y% N4 E2 A4 U6 ~( _5 E  m
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    * c: ~' i4 u1 f: v. s( Z8 a
34. 
    ) o/ X8 h0 Y$ p( \2 J2 z8 v; r
35. */
    
36. 
    . S& |  A, a1 Y8 b( }& m
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    + l# i: O# E: A3 ?/ ^
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    , T0 T6 c/ y7 D2 V& i
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
    9 I0 A( f7 c7 Y+ T8 ]: N( v
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;
    : g2 m4 r! w) Q6 o  E% p# n+ ?& l
48. 
    
49. 
    ' F4 }+ s3 W3 s- v+ C" K9 ^
50. static void GPIO_Init(){
    
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
    ; R2 p  B' c4 B# X
52.         P1M0 = 0;
    6 @) J/ `" S% m6 J
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    3 I( b8 a$ s3 Z, }& g0 \
55.         P5M0 = 0;
    ! K( ]: c) `4 @7 }0 |
56.         P5M1 = 0;
    9 r7 |# r' t2 v- X
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    ) C4 O7 G  u1 }+ j4 v2 E, ~/ j  H
61.         P3 = 0xFF;
    * i6 u" p: l. f* N3 n; O7 V* }+ c
62. }
    7 @1 W" n$ m+ n+ ^0 G
63. 
    / u6 v! f8 V- _9 L' L4 ~
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    0 m8 f: v, a7 k3 o; C
66.         IT0 = 0;
    9 T3 X7 I# f% Y8 Y1 D& E
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
    0 }0 f% J! f8 d! x6 }! x2 P6 w( ?; V4 n
70.         IT1 = 0;
    : A: d/ o1 K6 t5 w
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    0 E! u, G( K& P; `& \
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    + E+ Y0 z0 v" ?- B6 P  d
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    " }$ h. F( V' s8 }! Y8 v* t
79.         if(isReady == 0)
    2 o7 z. a% e/ P& t
80.                 return;
    # p- ^2 r% S! Z9 U8 l/ I0 T
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
    7 R4 |: @) N, ~4 Y  e$ r" V
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    / B. o5 j: h3 z; U$ ~7 s2 P
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    % W4 j3 K( }, q. C& T# n
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)
    3 z: M; R$ k" z2 l9 `
95.                 return;
    : O- y, \& M3 g  B0 S
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
      L0 n  l* v6 M% C2 d# z5 e
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;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     % B, ^6 @" n( V# h
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     " Q/ ?/ ]2 |1 Y* d
106.         Interrupt_Init();
     0 Y* N3 ], k# u% W
107.        
     " r" C" e7 X. S% \3 D
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
       n$ v5 z8 P: ?, x* Y& a* g- B
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     3 t  I, t3 c  `4 _! ^: ^- }
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     2 l% m6 i5 A: W9 ?
115.                 bufReady = buf;
     . C  ]' a5 _8 a% r. z$ `
116.         }
     # o5 J' `0 x. d; f: U3 u
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。

4 D6 I9 h+ b9 o# J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
8 W6 Z5 y! i4 w1 h" e8 s) e3 Y0 a9 I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。 ...

, R; N7 }" T; S. ]/ L) Y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 c6 \5 p) o8 G( f2.4G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
* }) t' o$ H2 \, s& s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？

7 n* H- f1 Z- R2 P7 H! o0 K8 s0 n6 B1 D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。
+ o) F8 e1 m* b5 z( M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
$ |+ h. G# w; s" ?# X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。 ...

) J# T* r" D! f: B能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
  y& }% n# l2 y0 ?# s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。