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。

( U/ s1 i" s' u# y0 Q8 s
4 A! E8 `! t4 V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。
1 O. I4 x% @+ M* @; d
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。

! _% g) }5 ^' E$ D* \1 d+ f( ?

& \: i  \$ S$ B( `& B; G最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
/ G' P6 ^+ U9 x3 r/ h. R6 E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 y& ~4 o2 N! o! D6 Z

3 `8 X1 z6 p1 u0 J: ]( t! s完工！

6 {. y; |/ Q! {( W# r$ Q
# H0 T( }/ D+ s! w( o0 ?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。

9 R' b4 c' J) [; s4 s7 g' F3 y. v- F6 }
1 t: S) Q- r1 W* c4 M/ c# s+ c% ^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。

$ s4 }# A1 k) u+ j

# C" H# I8 R( t, J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。

3 l( @5 Z: t6 \* t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。

( {3 x* `; Z+ A, r! {  x+ a$ k9 k这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

. X; |8 \# O( E9 f, l
( J4 o- d: C+ M6 n  m+ }. 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。
2 j: }$ J9 c2 Z( p
9 Y9 X$ ?9 T, r5 K" @% q发射端：
# L: c( C" r* V& G" g

1. #include <INTRINS.H>
   : K- V: V9 z" E2 X" m) x$ k
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   9 t$ d" k) g$ L7 b
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   ) m$ J& L* @! M- T( `3 k1 F9 I4 Y, H
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   4 k  p3 I& |, W( l* C8 M
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    # V. R9 o& L, Y
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    ) V/ |( k) `7 Z5 `( O2 l
18. 
    6 X' [( V7 A7 w" M& e$ s" D- G* i" W! Y
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    
22. 
    ( A2 e% V: ?& E* F9 p( o
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    8 d# i+ b  i( }, t
28. // 停机标志位
    5 P# {# u4 M, G/ q! ?% d3 ]
29. bit isReadyToHalt = 0;
    % w4 V6 R& f6 m. T4 i
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    6 }- @; C7 `# a0 Q
33. 
    9 y6 F. t+ ]) t9 C- u5 g1 r
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    + P" @* W7 v/ V3 N/ U$ V8 |  Y" Y
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    6 P3 o& s  n+ V* A# o
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    & z1 h; Z4 I0 }: J3 u
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    * r* I: `9 w$ A, Q8 p) s
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    
45. 
    # D2 d! U! }* W
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    8 w- R, G% w( ~
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    5 Y5 T$ U4 U. b; z" N
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    4 ~6 O9 R4 e  s" b* ~, G$ m  u
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    - F9 U- P; f  x! U) G
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    1 E* [$ ~9 e9 ]
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
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
    # y+ A" W0 d! H2 M
62.         IT1 = 1;
    ' m/ M- |" w% t. L9 z$ w, h
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    2 f' C; F. h7 r% u+ T
65.         // 允许定时器0中断
    ' @. C( E# Z( O9 ^1 m( N# {. L
66.         ET0 = 1;
    & I* I$ R. j) ~" W: G
67.         // 允许全局中断
    7 I' f% v0 A1 Z
68.         EA = 1;
    2 T5 C0 l% m0 I2 y$ K9 X1 E) E
69. }
    * X1 I0 l8 [% y/ O: K, @
70. 
    6 E2 |0 c0 p  L+ `- |! r
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
    ! k6 I' S. _- P5 P! h
75.         ET0 = 1;
    . L/ m( T" g! y2 f8 ?* V% G/ W
76. }
    & n) k2 L: I4 {) z0 Y
77. 
    / q& A9 @+ s7 t; a& D
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    # \% c, ?8 q  M' w/ \
79.         // 输出矩形波
    / t, J& z" x) b. E) c
80.         OUT = ~OUT;
    % M- Q  }$ s8 M$ T
81.         // 累计矩形波次数
    , M  ~9 r/ _$ I9 A9 ]& }* ~& _
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    ( p5 {* R. }7 q. P3 A1 Y
85.                 count = 0;
    & J. a2 e3 S; H7 W1 W- ~
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    / e* _0 K" j) C
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    - V& E2 ~; y) }% [9 n7 C# e  e
92.         count = 0;
    ! x0 R. N' {: T; K2 \
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    
96. 
    8 I* y+ s+ t6 i" G0 p
97. 
    : U3 \1 |7 f: X0 i% K
98. void main(){
    0 L3 B( @- y6 d; N! D, \: {
99.         // 初始化P3和P5口
    4 w. ~; g4 z" d) c
100.         GPIO_Init();
     2 V0 o4 \5 J; [9 D
101.         // 初始化定时器0
     ! s. X& l" s/ o4 {" \8 }) j/ Q& U
102.         Timer0_Init();
     ! t8 T, a9 \, A* d, `7 ?
103.         // 初始化中断
     ; m) h3 f' j1 \" D4 u- t
104.         Interrupt_Init();
     6 [: I. g2 o  r1 C& d. z4 g
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     + `: {6 c6 a( @9 \- \5 e. n$ F5 ~
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
       @" \0 @$ {! ~" `2 n/ w: I
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     & Y, r6 K) S5 R9 C7 W
110.                         LED = 0;
     " g' f  l. @- i9 B' U6 X+ E
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     . ~* D0 @, s. U7 g/ m4 a- |% ~
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
     ' |/ b+ Z  c$ Y& Q3 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
     " Q. |/ ^7 j0 G  `) R
123.                         OUT = 0;
     : Y) z- E. R  E$ M" \5 h
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     / u( d4 g0 q: C* K' n( L
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
       G# Z% k6 R5 ?7 A
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     6 y1 R7 G8 a  o2 n0 b% Q% N; M
132.                         // 唤醒，清标志位
     6 \* X0 i, f# ^' u/ O
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     2 s  Q+ }9 X1 Z4 x1 ~5 V
135.                         ET0 = 1;
     & e8 b- D8 q1 Y7 K" V9 {" F: y, `# ^
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     ( r! O- y+ h/ d  y9 A0 ^0 i! J

复制代码

硬件参数配置：


# \* F1 M. [. R+ U) F接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   $ i4 o4 o: Q( k/ S' r" i0 l, y
5. /*
   
6. 
   ' J# G$ A% v3 R) i* V, v
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   ! O: G# w1 d8 f4 M
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    8 ]* |1 C% [0 e5 B
11. |                                                        |
    + a" E7 x( ?* [: k
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    6 ^5 q& \3 o& ~* a
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    6 \0 m! a, `: I* c- r
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    & X+ M& W' T3 O: T4 Q
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    7 ~8 t1 S4 c# v% Y4 O5 p! k
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    5 J. r3 Z# ~8 H9 G$ Y7 Q
24. Fosc = 12MHz
    ( t9 Z0 g, V2 y+ H7 ?. f  y
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    $ H* Y9 s6 ?  Y( A2 [) t( G  @
29. P1.3 -> 右
    & P; l# o5 Y/ U. N
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    4 N1 K2 Y* o3 a, y, ^0 O
34. 
    8 T* @5 ]6 D0 m! k" W
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    ) T" a) S! ~4 _( G$ f; v
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    ' f. w6 \/ w. B  u
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    , O5 E8 ~( c- W* `( w5 E
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
    / Y* f+ y$ \( A7 n5 ^( o. y# C
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
    . V8 I; a3 W( v/ i. ~* m
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    
49. 
    
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
    / m+ j2 E) S% m; I9 N
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    - c8 M# Q& v# S" z/ s
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    % r$ Y! ~, F. c8 m, c
59.         P3M0 = 0;
    * S& Q% ?% v' `0 j7 e/ g
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
      T* b2 s2 j2 I8 l
62. }
    ( b; l9 W/ f- ^' @/ q' _' R
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    . r& l; L& v3 C% q! W, y
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    ! @4 f* ]2 e8 x; E8 O* {$ i2 C: n
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    5 M' y8 E. ]2 V$ H/ C
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    + d* U( f$ S3 |$ O# @
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    0 T  L& U  _* \8 {
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    ( b7 ?# G' J: l. h
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    6 @" }8 H- L6 A" X# ?
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
      g; U" J- D! u, m2 T( [
82.         if(CLK == 0)
    / j: w7 x9 s& E8 I7 ]
83.                 return;
    . C7 H1 n7 c5 l) }5 Z. i; t! P
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
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
    & n7 z, w0 z* C$ e
88.         if(idx >= 7)
    $ a7 n" I2 `4 y& N) _" Y
89.                 isReady = 0;
    , u2 Q1 {3 G9 o- u) s3 ~+ U0 C
90. }
    
91. 
    9 }9 U. F& y; i: X2 A8 Z
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
    7 |! z& W# z& @: E0 _
94.         if(LATCH == 0)
    
95.                 return;
    4 W$ S$ `  B" T/ G0 }
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 Y& b0 k* D1 z8 k2 Z( J2 O
97.         key = bufReady;
    ! l8 \- J- n9 U: M9 R/ B
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;
    4 J- S# z1 c  w$ G3 c
100.         // 允许CLK进行移位
     4 R; S- K2 ?! s% V. ]6 [8 t
101.         isReady = 1;
       Q: b6 y. A7 m. W  t7 ?' Y  @1 ~
102. }
     ; z/ L; {& J0 ]. S5 a4 o* S
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     ' r6 A1 J( |9 R6 R2 c; K4 _1 Z6 q% F
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     4 G6 Z* W( o* q" X) h: l# a
108.         while(1){
     " w; M( B9 i: O2 o* g7 T$ n" C
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     : R% `+ N$ a. ]  j6 L
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     / M5 A8 D8 A! W$ G
113.                 //_nop_();
     ( A: q" v5 I2 R) w, E" R7 v3 h3 e
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     2 ?. C; {! N- b! n7 C: |$ k9 ?
117. }
     . ^: n' I9 J( h& E8 Q' n

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
( O+ z5 [# q; [) D/ G' I0 D
8 F. ~- |, ^; x7 }, }' j2 S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
# t; i+ Q. t# M8 G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。
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
4 F9 m3 v( e; x6 |" ^6 k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。
! x  a5 Y9 Q! \+ H2 F! m9 f* s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。
9 E/ c6 [" P8 e! m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 ~6 \: Y! t3 \1 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
5 \9 }; v# H' _- L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。
: B0 X6 F5 |. d# j) n' ~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
) L# E9 H, n% j" N! z5 ~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！
- b/ [! d, c9 D6 H6 D1 O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。