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。

! N6 n; _7 P( s& K1 A" D
2 D5 S( s; r5 `+ E: C. v( o& V* 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。
. d0 Y  g3 c7 E2 z$ ^, X, }3 p
5 V) _: z& H6 \& r" 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。
. D9 D; n: n& f$ c
% A8 Z2 {# H" J7 N& ?
8 W- R7 S' v0 U0 s% |2 x
5 _! |' F: W5 n3 I8 I最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
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。
4 D* w, M( n" U$ w* i
; P; ^0 a' Y$ t' H/ {3 S
完工！


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。
6 P6 P4 ?2 H* G, p4 c' F7 I$ V+ z9 X

6 u6 K' a! A, a0 \7 m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。
/ H' n' R2 M( h: |9 I# a


: ]5 ~- T" d2 ]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 w4 H5 ]3 r0 A. s7 r! V这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。


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！
- [7 ~; R+ l0 Y% s3 {' e编译器：Keil 51。

发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   # `7 R; ^% t  b. X8 w  w
3. 
   
4. 
   ; B7 x. @; n6 W6 O# a, P# N- f
5. /*
   
6. --------------------------
   6 Z. W* E, s, _
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   & j6 @" Q" t. I& V! O! S
8. |                                                   |
   6 g" l5 \$ ]# o3 j# g5 S
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    5 f1 E) C1 f/ r7 s8 j' m5 [
12. |                                                   |
    ! {9 I7 n+ R5 m! `
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    : l& M- d% s7 p) h
14. --------------------------
    
15. 
    8 W# U( ?" X5 I3 [" B7 s
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    5 O" w/ a7 }& B" _9 y
20. */
    5 k! z) t: Z% {- [6 p, Q+ E- }3 Y
21. 
    
22. 
    , M. @$ [9 R; H+ t/ |( w. v
23. // 矩形波输出脚
    : `% m  h& g% P4 L; F8 n9 x  O
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    / }! X+ b4 X; }+ M4 a+ d5 I
27. 
    0 i2 B- H6 H1 n6 c3 r, o
28. // 停机标志位
    $ }; h  f  t% D5 k' ]
29. bit isReadyToHalt = 0;
      ^% c% M( \! B0 F4 [3 p
30. 
    & g6 |& R4 [& n- ^2 z* H
31. // 矩形波次数累计
    ) U3 Q1 o% }* @2 Q
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;
    " B: i1 o; e9 }1 [  ]
38.         P3M1 = 0;
    5 Z. s; x* W% x7 T6 [
39.         P3 = 0xFF;
    2 g- b$ k! w" {) ~2 w) X
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;
    
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    # P; }  e- c* Q% A1 [  r  `
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
      F  d6 j+ [! O$ Q+ c
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    6 [. _7 K1 r' y
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    . F/ G: Q2 @/ x, P# e
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;
    ' G- f8 J# }2 P
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    2 z3 a" V+ ]% q, Q  ~7 m
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    * ^( H3 P' c( d! S; o( K# j( F
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    , R) e, h( m9 U, [
64.         EX1 = 1;
    1 i4 |' [5 R* K( i: I
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    ' Z( [7 \" G! ~- r4 M0 q% y( i
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
      e  M) d, `: S. y
75.         ET0 = 1;
    % t  |1 r; |+ X# j( C
76. }
    
77. 
    9 b) _7 E' E6 c4 _% N4 q1 i
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    6 s$ m6 `: F" }' H
80.         OUT = ~OUT;
    $ e4 F3 j* E8 B/ E: R( Q7 {; w0 S
81.         // 累计矩形波次数
    $ ?+ {$ X6 m+ }& R
82.         count++;
    & Q  }- J/ o) I2 Y8 U& D
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    & R* y4 o2 {1 l, F1 \2 d( I
84.         if(count > 250){
    ! z' G) ?' x- C
85.                 count = 0;
    & n; x. k+ c% N6 z0 q( N& D/ \) q
86.                 isReadyToHalt = 1;
    , S9 X9 e+ P  t# F$ A( L
87.         }
    5 \8 I. w& [) g
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    3 r1 t: B" y: V1 C7 u; F
91.         // 矩形波次数累计归零
    4 b( Q# r. s+ l& r" l6 y
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    ' C7 W' R) f! V" `& b  Z
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    * o4 }$ n3 Z! D8 w* B
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();
     
103.         // 初始化中断
     ' t7 D4 D& R$ C7 X, B/ p2 y! |
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     4 k9 K- Q, i" U2 J) C7 [- E
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     ) a" P* s6 |7 }% y9 c3 L8 E
110.                         LED = 0;
     & M2 B6 Y$ L& N
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     2 W' n  R; V, R" V7 w, ]
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     6 O, x* `. Z% R2 r/ R
113.                 }else{
     3 @6 x4 g2 [3 m- q+ M
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
     5 y. ]' B/ \  g
121.                         ET0 = 0;
     ' Q+ Q3 s6 o1 z$ n& J4 n
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
     ! Y8 b3 ?0 b3 r! B" l# _4 ?
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     1 }' P0 A3 p8 w: ?# b9 K1 E+ R
125.                         LED = 1;
     ; n2 p% _* w2 o
126.                         // 进入停机模式
     . N7 L7 q7 K% f) V5 M) X8 O
127.                         PCON |= 0x02;
     9 j) h( c" a) z
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     0 v% i6 ~1 X1 c+ r
130.                         _nop_();
     % z2 h2 m9 m2 V
131.                         _nop_();
     % s0 O/ `$ Z+ d5 e% A+ g
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     ) X5 [& D+ w+ I0 S
134.                         // 重开定时器0中断
     $ W  [2 c1 C. ?8 a/ v4 ?4 E
135.                         ET0 = 1;
     7 `$ C4 D2 N- q: |
136.                 }
     5 b  B$ M5 e& W! R- J
137.         }
     
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：


接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   5 l% y4 k! Y% [8 h
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   + f  d5 w5 c2 |
4. 
   
5. /*
   3 f9 V+ p% D% b* q$ L6 N
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   % g8 p( b6 s2 X2 v  i  L( T( W7 T
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    6 _; M) O# @9 W( h
13. |                                                        |
    4 D# C% V7 @: y8 M: {
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    : L3 V; V) x4 e8 B
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    4 y4 |. V; a- g, F! ?
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    * a$ E$ p( G' n9 D2 J4 g& h1 y& K
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    : D$ E( V  W# ]6 c
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    0 c7 d% J: v  m6 l. ]. ]
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    2 N" e5 W/ u! l
34. 
    , u3 S! u! s. l; ~6 ~7 ?5 g
35. */
    ( m7 L+ g0 T8 A" t4 }9 x4 x2 G! Q6 T* G
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    # |3 [* P  X: U) O/ t$ ]# P
39. sbit LATCH        = P3^3;
    0 m. w; A; N9 M5 F4 c1 P8 x/ r
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    - r7 M- Q) }- N2 `8 W
42. bit isReady = 0;
    8 l+ L* ]' @" V& O( N. y' p
43. static unsigned char key = 0;
    , P8 b. r1 t- _; g0 w4 {* a4 m$ i: [
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
    7 v$ D+ Z' a- d" S0 y7 r' t) N9 l
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
    ) p; \: B$ p/ i1 E9 L3 |
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    & K( v9 @0 q" {% J  ?7 q
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
      g7 g5 e; S& v3 L; _7 |$ X
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    ) Q2 b/ f0 t& k  f6 p2 x- [; r* q
55.         P5M0 = 0;
    2 {' k& Z9 C; o, w2 ]  }
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    : R% ~7 n+ y8 l- v
58.         // P3口初始化为准双向
    " ]: k3 r2 C$ g' ]: l3 o, u5 T
59.         P3M0 = 0;
    ' w6 [' n7 j$ u' P1 h
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    + n9 B2 H5 l: O: Z0 x1 E
64. static void Interrupt_Init(){
    ! t/ m/ ]! _+ [0 I. r
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    ) j/ i3 v/ p' }4 v
66.         IT0 = 0;
    8 |, c* s" V/ L
67.         // 允许INT0中断
    % t- K& p) }! V7 H7 N6 |
68.         EX0 = 1;
    7 ^+ Z+ w2 K+ Z  d
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    / X4 p4 t1 f4 J1 P  b# A- ~  B
70.         IT1 = 0;
    & r; I$ _2 f) Y0 I5 V3 s9 n$ l) Q7 U
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    $ |5 l- n6 {1 R2 M, l( v- P3 J
74.         EA = 1;
    3 N9 N! A/ W+ k5 z
75. }
    
76. 
    7 k( x0 j/ M  T* S( l/ x' |' D
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)
    6 N2 W! A3 r" u3 e3 P5 _
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
    0 B8 f' k! {# T2 Z4 l
82.         if(CLK == 0)
    ( y( K, _2 f- C- W: X
83.                 return;
    0 j( `* X! V. ]" K3 s  c, S% j
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    " o9 J6 ~" A  \5 P/ g3 X
85.         idx++;
    * v, v, w* @0 ?- U& z6 S% u
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    # T# g9 B8 _9 n( R2 c9 k& W
88.         if(idx >= 7)
    $ }2 H: G0 A$ {0 q
89.                 isReady = 0;
    0 r" |# G* Q7 J5 E; B* Q1 b6 I
90. }
    * ~* J3 k; y8 r4 K; v' k6 u, r& ^) I. C
91. 
    , E" W. }/ o- h1 W! o. [
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    5 q7 m6 W  f# M4 H- x7 {% I5 c
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)
    3 q/ i6 M" @4 f  D6 a
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
    
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     0 {4 |$ R+ S; W) Y& W
102. }
     ; y5 h7 t6 T5 H
103. 
     ' o/ ~2 }& {1 F! r" L( H, o
104. void main(){
     2 d) ^; j( ?" w* m% U2 O, ~
105.         GPIO_Init();
       Y4 G- Q2 {( o
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     4 ]8 z( ]8 I( c/ o$ p
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     8 {. K! G1 z# |, |
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     1 K5 [& M6 E& A" h. p0 ]
113.                 //_nop_();
     ( {4 g6 F& J7 D; E5 b; a0 J
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     # i  d+ Z2 B; h+ \
116.         }
     
117. }
     4 D! o& Y6 N7 O- v6 `6 ^

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
6 k0 }1 `9 Q2 K
  S. D$ D3 h$ O& a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
% y4 c  ^% f( A7 H7 p8 P5 j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。 ...

3 u8 s3 i. ^0 _2 R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。
! z1 B9 y3 I9 c: ^- X+ A2.4G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
1 ?6 s6 x$ O4 C8 c% u精彩，楼主动手强，也写得很详细。
3 G# H0 U! [% \" F  d2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

; o; I* N) r# T: S% c% H: M+ @* G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。
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
. g! n: B- N- C% d0 M5 H6 h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 ...

1 k/ L- F8 G) P! }" x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。
+ P( d$ H$ f; g3 t' y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。 ...

* z* g- W2 `- a3 m6 x  A/ E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。