自制FC无线手柄

雷精灵2046

  E0 w* Q! u6 b3 Z% O0 i
1 G0 S. ]* r0 L# s1 T4 M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。

$ c' M. ^8 ?( Z' x  k
6 n0 N0 Y7 X( F' T8 Q7 C/ l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。
& x8 m5 A! C9 o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？
5 Z. Z- W. L. T, ^: U7 q6 k3 a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。
3 U) T, G* b! o* J; _
8 X' X/ Z4 p. a
" m0 E5 [' M8 W( J' A% M
最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
. v2 P6 [; b' k% Q* K: o% m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。

1 |7 m4 e  v8 [* ?7 n! k- Q* x8 S
完工！
# I, {/ I: y5 N  C$ }# o
  C( s. x) y6 G, m. L
6 X/ Q1 }, l- n3 E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 h) y! |/ @: {
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。
5 K# c' v1 |/ t) L

# |% i/ i5 j& a
3 A+ P9 R( s& W. o" O0 `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。

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。
# B4 f: p* S9 A% |5 F' D
. i+ _& m: s+ D, g' d
2 u) x2 n: F; a6 F+ N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。

发射端：
% [5 }; \$ }! m* z) A. p

1. #include <INTRINS.H>
     D% X/ B; P; W! r2 u
2. #include "STC15W.h"
   3 o, x# H- |/ v3 x* Q/ [
3. 
   : s  ~* h6 z- m" m* y
4. 
   ! _. l3 G0 Q3 q) [
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   8 \2 e/ d8 t7 I4 k4 P
8. |                                                   |
   ' N! R1 T) a  \5 N5 y7 n/ ~3 M
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ! N5 u8 f1 S0 [, \8 w2 Z+ i
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    / d, w$ A7 h% T" G- s6 G. r/ A
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    % T' [4 K4 ~  Y- Q& h
18. 
    8 E6 h0 o) J( {/ L* K, y- |* b
19. Fosc = 6MHz
    / I9 @0 b' m( U8 b
20. */
    % P3 k4 d* Z! n; s
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    ' _3 ~4 G/ {5 @, G
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    0 Q0 H; u  z: }0 M: g" S
28. // 停机标志位
    5 A; V4 S  y* s7 f& s
29. bit isReadyToHalt = 0;
      J# E: L- G4 G/ v  w* H
30. 
    ; p6 L4 q- \& ?) S- L' F
31. // 矩形波次数累计
    & g& q# n3 h" o: x
32. static volatile unsigned char count = 0;
    , \/ j8 X8 M" c+ M4 k0 _
33. 
    : [" ^! s- R3 F' W8 k( ^
34. 
    4 }2 h* u' a" X
35. static void GPIO_Init(){
    + A: f+ E* K7 C, U0 ]- B
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;
    
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;
    ; g7 u/ a, u( _7 b6 x4 s+ [2 [
42.         P5M1 = 0;
    3 W! x& G* L% ^
43.         P5 = 0xFF;
    8 M, n) [9 v/ k0 G. l
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    , a" L. y" Y1 ]* u
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    " j" m- K3 V" b8 r
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    4 \4 l% u& T( ?& V( Q$ Z2 S3 m
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    " U, d' P- c2 t8 i" Y/ C
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    " i4 J: R+ q! ]4 o) U! o) u
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    * m- \4 N0 ^8 d* h' h. u. }5 Y
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
    6 R3 y3 y5 d7 I  n/ {1 z5 T# b9 g/ H
62.         IT1 = 1;
    7 ^8 F% e9 @2 L. V9 m& W7 m
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    . B( \% D* _! x' ], y  R' c  H! u8 w0 _
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    7 _8 y: A; j1 z9 `% F0 j
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    9 U/ s! c* \' X# u1 c$ ^
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    , |8 O3 L$ }1 u5 X* |9 N
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    / x0 \* H! a1 d, E0 }
74.         // 重开定时器0中断
    8 ~" z+ i# o5 h
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    5 X8 I# m6 w5 \  l# c
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
      A! {$ w9 M- T/ [1 f
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    ) {% w$ w( @  l" P- }
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    ; Y8 N9 m7 e6 \# A) @  }
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    1 ]& q. D& B% }, F' Y  s
87.         }
    , o( D5 ?' G, a5 N, K& ?
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    ' h% G4 p/ b$ {/ n8 Y, Z' T+ A$ u8 A
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    / u3 L4 n/ m7 B8 k+ b' o
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    
96. 
    ' E& `! |- @8 N- ~; `0 e
97. 
    2 a+ u; n( `8 x
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    : x* Z, Y3 H$ o( g; M- N4 x( ~
100.         GPIO_Init();
     ; e# V) y% z6 {9 i3 p
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     * A6 ~+ K; e( T( H- f3 t/ x5 G# t
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     2 q% o3 m  d( R! `
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     # _6 B2 d3 P; [
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     ( a* j  F' c9 \1 r& Q% T7 d) o
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     0 W9 ^7 m- Q2 d1 H5 `( K2 j* ?0 B
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     / S1 P) @  a; v. Y
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     / w* M5 G- F7 p! }/ @% `  m
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
     
123.                         OUT = 0;
     # t9 o* L) r8 _% V+ d0 P: J. e8 {, X
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     1 e# Q3 G5 E$ ?1 v
125.                         LED = 1;
     # u9 r8 N% t( c5 {6 N* D8 w
126.                         // 进入停机模式
       j1 Z8 O& x/ y
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     - U6 L/ x  X3 e7 Q. |" Q
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     % I; f3 a, C& N/ o2 K0 \
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     9 E( s3 \4 W' x9 Q
133.                         isReadyToHalt = 0;
     * l* F+ R: i+ N8 X/ f6 L
134.                         // 重开定时器0中断
     7 u  G- e5 }) p' f7 U1 k
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     3 m! ?( b$ W, e5 U- }( |
137.         }
     7 c, n' K. }: u7 b0 R, y
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：
( y' i! f; V3 \& I$ I/ R1 ]/ p

接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   0 Z9 p& t& r7 g* p
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   # K' p0 P- g2 |; d# l
4. 
   , x' o5 m) `0 U( G, q2 _: e
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   / D  i( ?; [+ j
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    5 [5 ~' l; v1 w" _2 z  M) `% d
11. |                                                        |
    # j0 V3 h7 p/ U
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    ) K) H. w* s( ~- ~) l3 R
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    , O# D5 C# G) u' {$ i$ s9 _
15. |                  STC15W204S                |
    2 w6 I# E3 }. P! [: s9 E; @
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    & ^: ?* R; ?# I% |. q0 w4 N' _; D7 R
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    - I& @2 m# X! z8 v7 R$ U* P
21. |                                                        |
    ; V% {- g0 M/ _
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    5 Y0 I: }1 b5 i  h1 v. B' Q4 ]
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    1 w* m2 p4 q" ?- A9 d
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    & g/ j: f0 Q0 a6 ?2 v
30. P1.4 -> SEL
    6 c: h! n9 X2 h8 M
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    0 x* q) E' j& H
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
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
    
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;
    
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
    1 Q8 s. T" |- G0 S& w6 M
52.         P1M0 = 0;
    + [" J/ R9 {. f$ B6 y
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    : \4 K! }' E3 V7 Y
56.         P5M1 = 0;
    3 l. ?2 ^) k5 b' M6 o
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    1 {! `4 V3 {5 h' O$ A5 l$ q. @
61.         P3 = 0xFF;
    . I2 f) g! ~4 z; b; O/ s
62. }
    % U3 e  q+ N8 Q! W" K, {
63. 
    * S4 B# S. f1 R; H8 @3 k
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    6 s; ~2 P! {! t& l- S
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    9 j' c  s6 e# v/ `5 R
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
    4 X5 ^* h% @! x7 n& p5 b& z+ ?% K9 e
72.         EX1 = 1;
    2 @5 I! {; }! ]$ j2 I0 Z8 v# k3 @
73.         // 开启全局中断
    1 @# g. y4 U  r: t6 s
74.         EA = 1;
    
75. }
    / y5 O5 f( y: p$ }. [, e! L- l
76. 
    
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)
    $ R) {" Q2 Q. Y- {8 T
80.                 return;
    6 B2 n0 p) u% f
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
      S8 ^0 @6 `- w  _" J+ u; ?- l
82.         if(CLK == 0)
    0 d# K( c$ ?: d. @' j
83.                 return;
    * F& y6 X3 S) O  N4 Z1 @8 I3 Q9 U, o
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    ' C, x/ |2 o& Z9 P
86.         DATA = key & mask[idx];
    # c/ T. b: \- E
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    ) w7 \, h  a6 [1 Z! _) `
89.                 isReady = 0;
    ' W( q* S$ ~" x4 H) A, e
90. }
    + N6 L  q/ k' D9 D
91. 
    : C$ d3 w5 K" L' b3 O. C( I9 A
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    2 s4 I. f. R5 q: U* J* Z
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)
    ) p1 Y: G% b. q
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;
    
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    7 |- B9 n6 s( {* d; P
99.         idx = 0;
    7 j* ]; u: n6 C# n0 M- ^: T3 [) a" v
100.         // 允许CLK进行移位
     $ |" L- p+ m3 J, G: t* m
101.         isReady = 1;
     3 W! N* ?) Y- S* Z
102. }
     
103. 
     ; t0 z% e4 d$ J7 N/ [, H
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     . c9 @7 @! M% t! F# h
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     ' b3 m1 |2 d& K9 n' P$ h" J0 }
110.                 //_nop_();
     . i3 r! u+ `7 m7 f* S* t6 M
111.                 //_nop_();
     & B/ E) g& @3 W1 c% {
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     , z" a, m0 ?% K5 R& K* M2 B0 @
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     8 n; F, R. m8 H* {
115.                 bufReady = buf;
     - c0 G5 g* H/ _$ L- S& _! r
116.         }
     
117. }
     ( l! n* u! ~7 ]

复制代码

# L9 `+ t  T6 J& w硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

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。 ...

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
精彩，楼主动手强，也写得很详细。
" {3 [0 p  c0 ~; l5 w2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

; s1 E6 W7 c% p( U0 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。
# ?4 e' @+ q7 Q; 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。
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 ...

/ g' W& P+ m( P/ c0 s  Y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。
; G5 ?( I1 w$ h2 X8 r  l' `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
' J  Y7 l: T1 t. p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！
* h9 }$ y" i' J7 b5 y: D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。