自制FC无线手柄

雷精灵2046

! t9 f' O+ w1 V. B6 T3 E& V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。
# Z0 v9 r) c2 Z/ o( r

( w% b) K& V! x1 t9 h2 v. @" G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。
- t1 V8 k3 p0 T/ B8 B, V
' J% a' p" }* `2 T4 i- Y) h/ {; O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。



最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
0 d; E, j6 n* k( k* ]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+ }8 w* k. g. C2 f
; V4 o) I; U# V  v" ?  [
完工！

9 h6 N5 K  h+ w' x# X
8 g9 H) r# [- r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。


3 W6 q5 l: O+ w2 C' S2 }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。

6 r! a9 a3 u; t5 Z; j2 {. \
& H" G) j( \  k' ^& U% g
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。

5 O' S1 R; `! s: I3 x2 h! L; W6 f这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
; C4 F* y; j; P' H3 i& N0 ]% Z

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。
3 i* Q* @. g2 y6 r5 f) {
1 l8 H, d4 P% i: q4 G发射端：
7 U1 u9 D3 [8 O

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   2 ~9 o. U' _! A( N, a+ o7 ?) A* }
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   ; X, _( C& ]  I) p3 e& a! o
8. |                                                   |
   " K0 H) ?, D2 I3 x; S3 K
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    ) J) Y$ M) `* T2 V( @6 x$ y
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    7 p$ k. t4 U" J; r
14. --------------------------
    + `7 ]2 \1 D: a, b* S
15. 
    " X; J, I( ?/ z- B& \
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    # ^  R; l$ c$ {% ?$ `
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    2 ]% n5 h& B4 T( S& i
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    ) O7 ~; d% _9 ?. R: h, `  Z8 s+ ?
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    % P1 J( r0 [- a$ Q: E7 o
32. static volatile unsigned char count = 0;
    ) W2 E; G$ `1 x6 [- y6 R
33. 
    ! k  N- l+ _* G6 I& ~. [
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    ; P. L' y' z) T3 _" y0 g
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    # H1 U1 w, ?' Q- |& l
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;
    : [& f6 A9 F- e1 v2 H! B4 a
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    ; s4 ?5 l- \- j) e
44. }
    # v& _! z. ~2 }+ @$ b6 m1 k) l
45. 
    # n- G* A3 `* S4 N( d, o
46. static void Timer0_Init(){
    : X9 Q5 U+ E* x1 Y9 j  |  I8 Z
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
    $ O! p3 K! D/ A# N
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    / t$ |9 u6 Z; L' T% n, V! ]
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
      t2 s8 {4 v1 C! l5 X- I8 O
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    % K9 [; w- O- w! U' b6 X
54. }
    
55. 
    - @# h, D, d' C$ y( E2 |9 a
56. static void Interrupt_Init(){
    ) S) T. l) T3 a$ C0 U9 D
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    % o3 P9 x/ T3 ]( @" f
59.         // 允许INT0中断
    . y- C3 ]$ X: r/ h/ W
60.         EX0 = 1;
    , g! a2 `' `) s+ d
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    3 ]) F6 B6 t  E' _1 s6 L) C
62.         IT1 = 1;
    " O; z) o; G$ y* d! z; {6 M
63.         // 允许INT1中断
    6 i3 j% }. q( V) p" p( E' @6 Y
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    ( M% L1 Q4 s2 [: I
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    1 }# P& m' }; k6 N
70. 
    ! C8 }- W4 ?9 x2 R% y
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    % |+ f1 u2 g) w4 n, `( F' z
73.         count = 0;
    3 y! z& @! i1 B' E5 U' I* m
74.         // 重开定时器0中断
    ( m6 e+ n; a: {* L
75.         ET0 = 1;
    + j% e7 f' K0 J
76. }
    3 M, e5 @- V; x% a5 K
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    & A9 m' }6 Z8 k5 `5 M+ l# \
79.         // 输出矩形波
      `- V# i4 C. n5 H3 \8 S
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    6 i% j! j  P. a  }
86.                 isReadyToHalt = 1;
    . d; F" d5 l' _6 `
87.         }
    9 G% v) T8 P5 a7 K+ J! J2 s# Y
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    7 U6 W' c4 K, s4 ?
92.         count = 0;
    1 t) S0 `# ~" v) M+ F- ]
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    ' q( d# X0 ?: J! L' ]3 O
95. }
    
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     ! o# r% [* f2 X2 E& T5 b9 L0 F* e
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     : V3 k/ Y$ k' J5 |' l  ?+ @
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     5 H0 L3 n* D( x, J: N3 k
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     & U- E/ B$ o! E4 E$ E
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     ! l  f1 B! W/ d# }8 M5 M
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     3 m2 ^3 w2 q/ _; J' B8 K
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     6 j# G( g5 g7 h; v. e
115.                         LED = 1;
     2 W6 z& n0 u# p* l* T& a
116.                 }
     + U: ~0 t5 M1 l4 b% a7 S, r' {# J
117. 
     ! B0 s( s# v% t# o8 w0 t
118.                 // 检测到停机标志
     6 E8 f  Q6 Z& O7 {) _
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
121.                         ET0 = 0;
     6 |+ g2 \+ z8 K$ ]0 O% ~
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;
     * y' b/ S7 y0 }& n& Q
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     # z- Z0 P, K( e$ o3 C+ |
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     4 s9 ]6 \$ d# y1 x
129.                         _nop_();
     2 }+ Q: X/ p3 r$ a
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     & F# _7 p" M- {4 h6 ~/ u
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     + |, _' V/ U) E/ H% c0 s
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：
) `* ?; w, I; Y4 P0 V$ ]. _
5 b- v# |$ V2 m. ^1 S; |+ L! _: _
8 ~1 {$ m5 w# L* y接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   : W2 p0 f1 X# S$ a
4. 
   1 W$ W- d* i2 V5 P) b( ^8 e- B* ]! k+ x
5. /*
   9 x  |- r4 ]+ Y/ @2 `9 I
6. 
   4 Q1 a, h8 ]5 D1 I
7. *---------------------------*
   3 @3 p3 [6 J3 N( ^" c
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   ' z* c" a- v* a+ M5 ~6 s% k
9. |                                                        |
   " N% r8 r, C5 O+ n# e3 M) h' T
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    : _" z1 H: y3 ]
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    : x, l+ E- `" a. P2 F5 c
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    " r# C$ H" i: e5 F9 \8 _% k: [
19. |                                                          |
    - ]" d5 H& L- {: T8 ?* V0 v- Q
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    * c+ ^7 G, ~. L4 j6 F2 U$ R
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    6 s0 U! k: \* r8 o6 o: t0 f
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    & X; w5 B6 E/ H
27. P1.1 -> 左
    3 Q: ?" v4 L) \8 L
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    & {  t, F" }1 T- i
30. P1.4 -> SEL
    . P2 \( _1 y% R  `6 r$ [6 k
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    * h$ C6 j3 y9 o: I! I2 c, O) w
33. P5.5 -> A
    
34. 
    
35. */
    2 S' a3 T0 a% ?2 L( w. H/ \: r
36. 
    
37. 
    / n% y6 @. [% P5 g4 u
38. sbit CLK        = P3^2;
    & |1 g4 Z( q8 k; j+ \; u7 n
39. sbit LATCH        = P3^3;
    / ~, q- E. a# Y/ j
40. sbit DATA        = P3^6;
    " s, I& u0 b* r) w8 e$ X" l
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
    ; C# X& e2 O9 z# d% e: ?5 J
47. static unsigned char idx = 0;
      [0 P; L; n# _$ r. s0 l& i  i7 v
48. 
    
49. 
    6 }7 W- J$ k4 q0 w( s
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
    - |, Q; ^' z3 u1 _% ?7 \% h0 i
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    4 r( |2 ~2 K+ G4 t4 G
56.         P5M1 = 0;
    1 ?4 K! ^% k7 v0 T# h8 _/ Y9 [
57.         P5= 0xFF;
    ; _0 U, H; w) N7 I8 T
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    $ @3 K/ l5 }) M; W, W
62. }
    9 w5 i2 h1 C6 X% [3 _; }& }+ A
63. 
    & b& K% }& k0 z* x7 T
64. static void Interrupt_Init(){
    ( F) \$ l6 x& a9 D
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    + T: I+ J$ @2 g  d+ Q% t8 F
66.         IT0 = 0;
    % ?- ~1 D# m& T4 N' z+ q
67.         // 允许INT0中断
    # K+ y  O9 w& b/ w! x) o' [5 @4 j
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    ! ?/ C0 F' d# ]. |
71.         // 允许INT1中断
    5 I% `! O; H3 F! G( @
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    & X3 E6 a0 u8 V* e3 w3 r/ a
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    1 a+ i( l. S9 g- U. {2 X
79.         if(isReady == 0)
    
80.                 return;
    / M1 t1 `* c8 E/ I# m  j
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
    
85.         idx++;
      i& M, b# b3 K" M  J. |% W% b
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    " f& E3 J0 g% k! S- F/ {
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    6 M; n2 F/ s2 X- O
91. 
    4 H$ K1 J# U+ R, g) h+ p
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    1 b. d! t; o* y. t6 l$ O
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)
    * r" x1 ~5 c! _. p
95.                 return;
    . @3 H" u: @% _- [+ u- o
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
    * G8 N# m* N8 D) y4 q( ?! B8 S
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     5 {' W3 k4 {) G3 L
102. }
     $ ~" {( I+ u2 _8 L; h/ G% |
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     9 E) o' _+ I6 e4 k
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     $ i- x) a% R  N
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     . ?# V3 ?4 x/ X
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     / f" S9 h3 q* D( P4 e' o
112.                 //_nop_();
     ' a; [. i; }( D# C/ A
113.                 //_nop_();
     1 O- Z: U6 c$ a' R5 R
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     - W3 s3 o' @. e2 R& r
115.                 bufReady = buf;
     % r; X& c$ [9 [# N( `5 ?$ s
116.         }
       ^( J! |: r9 Q) g; b( {/ e
117. }
     % C+ f* n  n; m% |

复制代码

# N/ W8 Y. h! d0 b硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
( S8 U& E+ L' [7 O: ~
% b6 w, W: d7 m) c3 q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
! ~" I1 G5 @0 C2 q9 C4 \: L" |精彩，楼主动手强，也写得很详细。
$ D: `& D8 b9 ?2 D2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

$ j1 h1 s; [' R- W" T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。
$ s, |* x2 z$ g' I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。
/ L% a$ Q$ L5 x, B0 y. |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
3 J1 L9 i% S8 Z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。
$ H6 Z* l+ {, D& I+ ?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。 ...

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。