自制FC无线手柄

雷精灵2046

3 A+ P& ^: A6 N! f' V( N) H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。


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。

, }9 C  @3 M9 g1 [" C7 S0 a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。
  n7 O4 ]! m" n: E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？
/ O- [! n* W9 @9 _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。

8 n7 E  b' P" \, Q
" x- W4 @1 y6 j3 X
最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
8 ]3 o$ B1 [: \- M' W& q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。


- j4 J0 g7 N$ ]0 m  k% g完工！

- d/ l! i7 S6 n  e. R
/ [) P& Z0 L, n0 S# 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。

( \8 g" U: n+ o9 J" y/ n0 W
4 d: e/ N4 l4 R$ J$ [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。



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 w" ]7 y. w* |0 I, k7 V
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。
/ `6 S( u7 c- E, I, U
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
7 d4 a9 A  q- b% p/ _9 Z6 I

3 c" R* t; A1 v5 O/ n$ v' j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！
; I! e- g4 J) X" Y3 E# ~$ c编译器：Keil 51。
0 K0 d/ i; w8 d) ]2 Y) \
/ |  u+ D- }7 _* {9 z& S3 {+ e发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   ; E* k0 a' V9 |6 g2 P
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   ! U2 X$ w( i1 l' O, L
5. /*
   9 x/ A5 \0 ]: x% N1 O# F5 c
6. --------------------------
   " i% W' I) x! g6 ?% `4 g- [
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   + T0 ~" P. `- a" j
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   6 }, R* W3 T3 h8 B
10. |                 STC15W204S                   |
    6 q& {) p7 C8 E' ]% `; q
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    $ m  N* f' t% q5 V
12. |                                                   |
    ' d+ m6 N5 b+ b# X4 k6 v
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    , M/ n  G9 O) W  y
14. --------------------------
    & {; ^. W: P+ ^3 B  v
15. 
    ; f$ G0 f2 V# W9 C+ {  ~3 k
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    ' f( e' |. o) P* X
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    3 M" _; t8 t$ C4 B  Z4 J- w8 ^
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    % j. ^7 a. j  H, h% s9 s
27. 
    
28. // 停机标志位
    5 [  ?) `/ |( P2 r
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    ; r: L# q+ B; M* m
31. // 矩形波次数累计
    4 L# Z3 a1 Q2 b
32. static volatile unsigned char count = 0;
    # i: B" p9 [' F
33. 
    
34. 
    5 r( M  w  s$ r# j/ U7 H  A' S0 v
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
    9 Q; v9 V1 j( I3 f; I
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    3 X( _, g, Q- o$ L& b2 q4 {
39.         P3 = 0xFF;
    ; d7 X, ?# B$ A
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    / Y9 w1 E4 x) q. p1 k' W$ v" Q
41.         P5M0 = 0;
    2 t& h9 N: A. W
42.         P5M1 = 0;
    * V6 \& C, F9 J: D
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    
45. 
    . c3 W% x- q! k( s8 K2 E. c( _
46. static void Timer0_Init(){
    3 W/ F+ x4 ]) ?4 Z" V
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    ) @4 |5 K% n$ \; U
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    3 B& q# e6 v# [$ f6 E$ J9 X
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    : f, r+ j7 ?# O( q. R7 X1 C7 Z
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    
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
    " J  D3 ]1 v2 S3 Q& G  d
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    / F- }$ O  E/ y% K& f
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    # J3 d- _1 b3 p4 N( G0 P( x, X4 p
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    / }/ f6 c, k2 H# {5 p& U' y
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    / n4 z! i1 `1 Y5 S# y3 S4 b
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    * w. V8 b) k0 P/ L: H5 `7 f
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    * q, j# _) E; T# H
76. }
    
77. 
    . Z- e( r- f; f4 n  ]: m
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    + r, v: H- t5 P8 E* J! |
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    8 W2 ^% G& w3 W7 O8 y" L5 m0 g
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    : f4 s! X5 c8 K$ U* Q
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    + A6 N' [% h9 }: S# U# @
87.         }
    
88. }
    
89. 
    " H8 F0 d+ X# z, d
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    5 P( t" }$ P0 l8 `2 ]
92.         count = 0;
    1 E7 d0 p) M, F# H: d) L, V0 x' g
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    2 `% A! q! P1 Z- a: a4 N3 r3 n- c
99.         // 初始化P3和P5口
    8 v1 c& t/ @0 h0 E  b
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     2 z! t: k, U! L; }) e
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     : e0 i, k$ a8 M# d7 o/ T
110.                         LED = 0;
     ! i. j8 W. ?: U1 }" K
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     , M$ o7 [& u% C$ f$ j% q- r# G
113.                 }else{
     % g& O. Z8 K4 T* r% ?
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
       `4 l5 b# M3 z: l# g$ w7 D
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     9 ]( y. l, ]/ [1 [6 s0 ~) T
117. 
     6 w( n; X2 |) O5 x8 X
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     1 a' t, j* q8 F. D; Z$ [2 u
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     ! e/ @1 ~+ w* g) C' q
121.                         ET0 = 0;
     2 m( m2 y; b+ S
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;
     5 R, Q( e0 n( e$ W" a+ l" s9 a
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     0 u) p; S3 x5 l: A+ ]" m/ k+ H
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     $ h' x/ B5 V- I4 ]1 a( f- S
128.                         _nop_();
     ( o# n; c0 K. F  F5 b
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     , R: |3 c- T3 M  ]* v  B/ U9 ]
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     ! l3 F; d# l3 J0 P+ D; ^+ z
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     8 z' f7 l4 n, F8 Y9 v$ N5 I2 B
135.                         ET0 = 1;
     6 H. y9 X' q" X/ [& A% Z
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：
* R1 E" q- ?2 X: W# C

9 k4 |% E4 C8 Y接收端：
* e) D$ C+ h1 p$ x4 `. N

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   4 g1 \! H6 G3 p+ d! ^
4. 
   ) L+ e. c. @+ ?* }* \; z7 D+ U
5. /*
   
6. 
   9 U3 e9 x2 O" y7 [3 H: B
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   - }- H+ W7 N& `9 Q
9. |                                                        |
   8 Q# ^5 E: {8 j* Z
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
      m2 o+ \6 F6 s' J
11. |                                                        |
    / a$ F5 Y! f7 h: D6 Q7 H
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    + k) Z" d# a! ?( A
17. |                                                        |
    & [* \% {) O: ^% o* `5 d
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    ) T4 o. p) i" ^" f" p8 n0 N
21. |                                                        |
    * O/ a- T) |, t6 B  F. t* R6 N
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    " Z4 ?& ?5 j/ X
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
      ^4 F* I9 U: ^; I
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    ' D6 B. I+ f7 z: }, Z8 g- v) A
29. P1.3 -> 右
    , P8 ~& q9 w% W1 h8 @
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    5 I) M& w+ p/ ~* ?
33. P5.5 -> A
    
34. 
    
35. */
    9 O/ N+ S/ V4 O2 i
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    ' U6 q7 l: q3 F# f! m
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    , ^8 y* U2 H. W! R( |
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
    $ `! e$ `! v3 I5 e: T/ x5 c0 M# r
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    7 J9 N" Y& H- I' X& O7 G
49. 
    3 D- h- @8 k6 L  \. V+ q
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
    6 y2 t7 [  ]) o. f" B! K* Y. z
52.         P1M0 = 0;
    % ]/ }) ~8 [8 Z6 ]
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    : K  M& l* k% G
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    $ t& \0 ~4 r0 S, W4 b  ]
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    " I( {8 A* k3 V
63. 
    ' T$ C1 F) N6 T' r9 x% a7 w
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;
    ( H$ V( l& Z( T4 Q# g! T3 B
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    # v: D9 Z7 @* t# D. l0 r3 k0 j: F
71.         // 允许INT1中断
    2 K) X/ j% X' E5 {& D
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    5 w- e  X- x% A9 d2 N0 p+ Q1 b
75. }
    + _6 o; V) F$ C' r; V6 I5 a
76. 
    % ~  R( s/ M; t0 R, o9 m4 S
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;
    , P% m5 R4 C1 q2 i9 A* Y- b& m/ k
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
    ) I% O0 `; _; y. ?+ {; a
82.         if(CLK == 0)
    " C2 y, R; m6 [" b$ S
83.                 return;
    8 O4 W5 a6 X& M; H4 b7 d& F  l# J2 X3 X
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    7 c" E" e; e% x& c
86.         DATA = key & mask[idx];
    ( `2 u: X3 i" {/ i- Y
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    * e3 F0 [7 \: {1 j. G+ i9 b0 R- }
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    5 ]4 V. k( X+ N8 B* W
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
    6 e& @4 I, x6 J* v
94.         if(LATCH == 0)
    
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
    . a$ N0 i& J/ T4 ~8 t8 \
97.         key = bufReady;
    9 \+ D3 j7 u$ v2 w5 i# U
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    " o  ?/ A7 B) _& q+ i" @
99.         idx = 0;
    - O( I' {0 W5 y
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     . \! y! B! S5 g8 O6 [
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     & J$ T; Y* D$ W, B, C
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     . H8 P! d. W0 B2 _0 c8 m# o
113.                 //_nop_();
     # o, ~8 l2 e" p1 ~6 ~* E
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     ! P8 f+ w* u0 h. z4 t- p
116.         }
     
117. }
     5 ~) y* g! h+ H+ X. E2 {' \) W: V

复制代码

6 j. D) ?- q7 Q7 x+ {, t硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
( r- ^8 v& D6 {7 i2 k
  z0 V/ P; ~0 L7 X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
3 Y% a  L& N0 A; u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
! F# f& U( A5 s) O+ 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？

5 C# C( Z/ i0 G; 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。
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。
4 ]2 F0 L$ i" z9 Q  s: y- \% X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。
& C/ U0 }% G# u两个板子倒是有十几张剩余。
7 Y. |. O6 a9 M3 O/ ~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。