自制FC无线手柄

雷精灵2046

5 h8 d$ T) D/ T/ Y1 g5 m, `. C& E
9 A4 t; ^, Q. N$ i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。
* e' ?3 A8 K" I$ X
( A$ \: R9 q3 K: H5 P! S
( Y' Y  A6 o: _5 }' q# L: [6 B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。
  |. l" u% Z& m+ v4 ^
+ e2 }0 B. @" x1 E4 ]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？
) |, x3 Z3 g& D' q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 Z8 \& \" `- M1 p

最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
" o+ E* }) t. l  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。

, E* z  ], P' c! H9 B
" b& J8 b3 V6 Q" T* o$ j6 K8 q完工！
+ \2 O! c: Z  e* T4 _& |( c) A
  |% A) H; Z3 C! s4 i
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。
% ^( s7 Z, V8 d+ p0 U) A

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。
0 A  j5 _! u, F1 v9 M7 c: s6 l4 s3 [5 b6 g

; w; X0 o+ n6 Y6 I4 v- H3 R% R  m' I' e. E
# R; O. \9 l  h/ c2 |& H7 }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。
6 y5 n) A' k. u# K/ i
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。
5 z& w& w- w- S4 t7 `* V0 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。

) L3 S* v' g6 |8 r1 M发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   ; q9 O7 H7 f( \: i. j2 h
2. #include "STC15W.h"
   : I4 l) [( B( L4 W5 r6 U/ @
3. 
   9 l' _5 }* p8 a; x" ?
4. 
   
5. /*
     C8 \( I, Z- S" A! P0 Q2 M6 @
6. --------------------------
   + U' p3 P) X- M+ H
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
     b" U2 U  x, G5 P" P: Z
8. |                                                   |
   / ^! O8 x3 n: @5 y
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    ( ^5 x, w; N* a( _
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    ( ~- a3 I! x; G4 G3 Z
12. |                                                   |
    5 i' _  x* Z- o8 L* f
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    ' h- r! [' ~- \$ C- h# p
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    7 ^/ r1 ?3 f8 O2 S
17.            Red          330
    , j! q8 |+ Y( }+ w3 B8 ~) x0 x
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    0 N$ @8 d) G2 k% Z
20. */
    
21. 
    ( N& m8 B7 [+ D# M- _5 f. `
22. 
    
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;
    - {5 ?' L  v; [7 V4 n0 P9 `
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    3 J! w% y; C2 V6 [- u1 I
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    1 O5 w  \; t6 b6 r& r" G0 M
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
    
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    $ F% a( q2 _0 z+ F" V! i) x
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    1 d% B8 r$ W* t* L! H5 O3 K* m
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    . j" R8 }% x: s9 y& h
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    # W$ q0 \+ }- ?, O6 k8 [
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
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    - ?* @: ~8 n) @5 u# m( m
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    " D$ R5 G5 ]  Y. Y
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    ; \: j5 [" o# X3 A
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    2 o; Y1 ?2 g/ ~1 K
60.         EX0 = 1;
    8 J6 ^; s$ ]; @% I% b7 c; H
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;
    
65.         // 允许定时器0中断
    3 @& y. \; C( a. w0 i; S: ^
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    9 Z' u& ?- j, ]7 C0 S
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
      T( {4 r% r4 O7 _
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    ) l9 G. i; f8 f* Y
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
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
    
82.         count++;
    . L4 @/ M* C2 t
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    ) ^0 t9 N+ U  ], r& `
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    ; \: `" {$ t* V% P2 @: v( i! Z
88. }
    4 W3 T+ K; B5 m; L
89. 
    ! [" f3 w- e( Q7 P2 u7 n3 Y
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    2 d9 p0 \# I0 D9 p; |/ s, Q
91.         // 矩形波次数累计归零
    * [7 V9 C- E2 c  F# P- G2 U. q1 c  a
92.         count = 0;
    & y8 o- g: P' s! J6 w: E, B
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    % i; m8 }& r1 M3 }3 R, H
95. }
    " K4 V# N% w0 {) p# g, L
96. 
    
97. 
    $ W, a  u& w3 }$ u; S/ z, f
98. void main(){
    9 N7 ~4 b9 I! f6 i7 p) F' ^
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     3 @4 x6 v; `( L; G" U4 H
103.         // 初始化中断
     " p$ G3 B9 P2 z, o$ u9 K7 k7 ~
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     & m6 X" k. M1 F( b( ^3 N
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     7 _5 u9 m4 q8 G
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     & C9 k# z* k& n& U
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     , f  N/ g) R/ B
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
       O% r9 C9 c( ?
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     2 \7 V5 S3 H" k. @& W
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     ; J' z$ u1 c+ D: x" T, m6 g
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     / C7 `; V( A( O
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
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
     / f$ S: b+ t1 R5 `7 `
123.                         OUT = 0;
     ! p4 u$ U3 y( G0 Y1 K5 d- y' ?3 R
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     / i# L' V" x. P$ |" W
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     7 [3 T; j( V3 e9 |. T: R% B2 A- ?
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     ' l9 V* s0 M+ M8 e; d: m
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     8 h' c5 N% X4 Y% C
132.                         // 唤醒，清标志位
     ' r/ g% F7 p" X: g8 {
133.                         isReadyToHalt = 0;
     / u7 |# T6 J5 v
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     ) P9 [7 K; x2 W
138. }
     

复制代码

, V6 h8 l/ b! u, A) [5 l硬件参数配置：

6 T: O5 B2 A) F
7 K/ D' \" f* b5 @; @" G接收端：
7 V7 u( i( r9 ]2 N5 R

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
     L5 i! |# z8 P
4. 
   ' w/ s; m% @* V. B- r
5. /*
   8 D9 X$ f! d8 T) E: d4 s
6. 
   
7. *---------------------------*
   $ O4 ^/ {- u3 \' |+ ], t' T
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   & D& u; w$ R8 c' N8 e1 C8 g' ?: e
9. |                                                        |
   ) A- Q- V! F, r/ n
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    6 n7 L, K: D" ~4 u! R
11. |                                                        |
    8 t2 ?( Q1 j+ q$ E+ M( A- n
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    6 C. ^) l3 s4 i% @. k. {% N6 X
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    ; b" a4 M/ e  [3 ]1 j, q4 |& s: u
21. |                                                        |
    1 ^8 k' e2 _5 W# c4 B+ Y$ H8 R8 L
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    % O( m4 ~- M+ o4 o$ C, ]
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
      L1 A) U8 G5 A- A7 w) G. b
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    , \( P9 S! U/ [. k/ x' d& E
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    / k- |, R/ t0 d5 j' G! s& \
29. P1.3 -> 右
    " S5 `7 @4 h- K8 u1 m5 O
30. P1.4 -> SEL
    1 R: ]0 y. \" A0 D% D# `" l/ Y1 T
31. P1.5 -> STA
    5 q) G1 q# y) Z( @, N! M0 d  e
32. P5.4 -> B
    % H$ B- f* s" c
33. P5.5 -> A
    / M  G! o$ C5 f2 E' V- r5 ?
34. 
    
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    / H1 Z. t0 _& \( v; H
40. sbit DATA        = P3^6;
    / s) E6 c0 H& _9 u9 F# ^2 q
41. 
    
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
    5 J1 V7 s5 J$ l: o: \6 J8 |
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
    & ]0 \* ~, ^- `
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    4 E4 l+ ?2 \  U# V
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
    - a+ D  T+ I7 W6 b( F
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    : C+ C2 _0 N/ Q( H7 w5 j
56.         P5M1 = 0;
    % N) z# w+ {, n, i2 e
57.         P5= 0xFF;
    0 T7 J( l- {4 \" W! m5 H
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    8 w" s  l: l( H6 H
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    2 G  T2 T& i4 c: f9 h  d# f
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
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
    
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    ! Y& Y# m5 w9 o2 A
70.         IT1 = 0;
    " I7 [  z# G1 x6 ]# M$ X7 K, ~
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    / x# y" m# D& H
76. 
    2 f$ ]0 u* z' y& @2 ]% l/ N7 r
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    
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
    : I7 a( L! ^% R7 y
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    , M4 X. Z5 H. P5 A2 j) _2 l
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    5 K% b( \, R7 _3 l7 x$ t
85.         idx++;
    . J  m1 l1 _( o3 S7 H
86.         DATA = key & mask[idx];
    6 }  S& X0 P0 v+ Q' M
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    : I& m; G- @5 I/ f) E
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    2 e8 a# U1 `9 i. l* G% w' @
90. }
    1 B* \3 p% a. |& V& n' j6 H2 I
91. 
      n0 e0 k; w; _( L
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    % Y* R8 A5 O: w8 B/ K9 S' |9 F
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;
    $ L2 G9 {+ ?: y  Z% z. K
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;
    ) K/ \" W3 D* U8 g
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    3 i( J- j6 B8 w* b0 o8 y; W
99.         idx = 0;
    4 z) k1 B8 o/ i% w' e: y$ D
100.         // 允许CLK进行移位
     4 s  D0 U9 {2 [' e8 G9 P5 v
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     " o  r0 u( |$ g. Y5 S
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     4 m" G; O9 X, H$ F
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     ( v! h7 \4 S6 ~  D
113.                 //_nop_();
     ! b9 P4 @# R- T7 H: r9 P7 I6 R
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     5 m: w( W7 C9 G& Q# P! O
116.         }
     
117. }
     + Q9 Q3 Y" N2 M

复制代码

. C- q+ x  X" M3 o7 [; \) @硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
/ d! O) ~  O0 c
  Y4 Y& ?) }7 ?9 |, x6 p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。 ...

7 `0 q) R! u9 X6 A1 y- ^* i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。
' I9 B; l4 s9 L$ D/ }; o. ?- K2.4G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
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。
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。
3 ^8 g% ~2 _4 z3 l3 {: A5 Q9 i' F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。
; N% L6 g- V$ P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。
: Z* M7 k# l( E  V两个板子倒是有十几张剩余。
, g1 [1 W, M, S( h: l2 x" F$ J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
0 b) f9 o! S1 L4 O+ J: K$ `- c* k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。 ...

9 U$ e) K7 x3 F: T1 |( R$ a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。