自制FC无线手柄

雷精灵2046

, D7 P; _( l/ z* m3 F( [/ y# }
+ V5 ]2 I1 {# F1 c$ x# T3 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。
* w4 M0 E4 J, z& T( t0 r. H
# o  g, I/ {6 S0 o9 K2 `
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。
4 P  I: e" i  y; ?
: s( K9 X) l( i9 g+ C" v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。
8 z- @9 D' a! C0 k7 t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？
" O6 V3 ~* d( p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。
& l  F6 {! e2 B
) n8 j5 ?* s  A

$ W! d/ J& J6 ^# t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。
! Q* x) p; B8 m# w3 F
. F/ F/ E# i" n# a. }
完工！
! }2 p! V. D* m. y* \; p  u& M
' u3 {2 |+ f% o. P2 ~4 ~4 }* Z
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。


; E( y5 t; C' w! g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。

4 q0 ~) S" }  S/ B' i' b2 G

& w; v  \3 z6 j2 `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。
. c6 U5 n* K: x5 q: U1 R3 f7 s; K
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

6 j8 |+ q; ?2 W4 j0 y
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。

% _, B/ r3 z0 c发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   9 Z1 p9 X8 Y) `" O+ _2 K* o
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    $ v3 v& r; b) D- ~/ C* Z
14. --------------------------
    + Q3 ^: |, M+ C
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    8 w9 v# _* A8 b6 z! A
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    8 }1 o% w/ K" f4 O" H8 d8 q
20. */
    
21. 
    8 R- C' ^+ k, w. v  T
22. 
    . h1 a" Z& @, h9 Q4 q( e
23. // 矩形波输出脚
    9 X. |1 V3 G0 e9 p, N# s8 i  @) ^7 n
24. sbit OUT = P5^4;
    2 N4 V6 U) G% ]
25. // 低压指示灯引脚
    6 ^* l8 S- C( [& V- O
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    2 H, J: \$ D. v
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    2 O6 b( B: N! |8 X7 x" `7 B1 V
35. static void GPIO_Init(){
    3 y1 G/ Q  \- X7 ~5 c
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    + z2 t9 W+ U4 k3 |7 E
37.         P3M0 = 0;
    4 N6 u! k  ^* }9 p3 F
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;
    ) N' p+ R% n( m6 E9 C& @$ E
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    2 g5 F. ^3 e- v8 O  Q
44. }
    4 I3 v+ F9 y, c% @9 g
45. 
    1 L, F+ I8 s/ p9 J5 ?# i* R
46. static void Timer0_Init(){
    8 l3 }: S3 b" D& I! k" f# |% ~
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
    ; M. }% t  y. F* D: n  s
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
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
    0 b; T; s1 Z9 x6 v$ g1 i
54. }
    ' d9 _' ?5 u& R
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
      v' i) T0 F2 q5 z
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    8 b* m# o" A& ]# {; L0 B' Z8 G6 h
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
      v, |2 N. R% s% a4 r% j. o
63.         // 允许INT1中断
    ! @+ [0 n% c/ Y3 V' M  q
64.         EX1 = 1;
    4 k/ B2 P; ]- b0 ^3 b" ?
65.         // 允许定时器0中断
    4 ~3 E% e& ?+ y2 Y) n- u
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    6 K; [1 T8 d1 L; \. R( H
69. }
    
70. 
    8 _0 V2 r% V6 J) v% r
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    / r+ \+ I" X7 X* w5 z/ n
72.         // 矩形波次数累计归零
    + t4 }# D' q0 \' |6 |7 ]
73.         count = 0;
    7 |2 W, X" e% V
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    , a$ g, y! t# u6 M5 k. Y0 L
77. 
    + U6 x' [4 ]! ?1 R
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    2 R) |: ]: C& |. H0 ]
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    ' V0 {$ l2 o. i- I% }
82.         count++;
    ( m: w. R% @8 v# e4 M& d/ j
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    ' m; o% k: g* X: R/ m( y
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    ; [4 C4 ^: w3 R. T
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    ) U8 w- a, L9 U1 H
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
      e8 Q# E- K$ R0 r3 f6 a0 t  }* G& ?
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    ; }- U7 o. X% L6 @
95. }
    5 _8 j+ W* q5 p" ]( m/ p9 W
96. 
    ; T" H: Q# A8 l: w& l
97. 
    , `7 j& y; o( i% {2 u
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    8 t# K. M) a' b+ |3 L! r6 S
100.         GPIO_Init();
     & K8 `1 }4 m0 {2 _
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     " ?+ A) s+ T' j1 v8 N% L, L* f4 y
103.         // 初始化中断
     9 {# e+ O. \5 S; l% y, h4 a
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
     
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     7 E/ n7 [7 `& L9 `$ r
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     # M  J. J" _9 [" K' a
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     6 u# \' |& J4 D$ q4 r% F) y
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     1 r3 D! k  l$ x0 a: }5 z9 ^* M
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
121.                         ET0 = 0;
     * F. T# ]3 R% `, e7 E# K* k
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;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     ( I, Q) l$ c) t' w
125.                         LED = 1;
     ) {0 T8 C) r- z) \; f
126.                         // 进入停机模式
     6 M1 K, P( f0 o* y" H
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     4 D5 f; H; {0 C! `
129.                         _nop_();
     ! {$ ?) L9 @) j$ O
130.                         _nop_();
     ! l! p1 ], I6 ~8 Z, @5 ^3 m) N! k
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     % q2 v; {5 R6 H" C; p6 e
133.                         isReadyToHalt = 0;
     % {: k/ Z8 z2 k. t
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     " S: q# P+ f' }* ^
136.                 }
     
137.         }
     : U$ j& ~! M5 z! E! ]% t4 n0 c
138. }
     - R/ k) H% s  i7 q( W7 w4 C

复制代码

4 p7 q& x5 b% j5 ~$ _硬件参数配置：
$ W$ c1 D+ n0 V* k7 r. ?- t% X& W+ a- w

接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   . m: s) J. A  [% r% G  W
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   ( T" }) b1 s7 s4 _  a5 x
5. /*
   
6. 
   0 T8 Z; J7 o- |& O4 H$ @
7. *---------------------------*
   5 l. u, U' ^& Q6 l: r8 d$ Z( R" ^) z
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   + k, _% U( W- Z
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    # d6 W( \2 T$ D8 P8 }* L) x, _2 M
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    / p" }4 U, w, M% ?) ?; x
17. |                                                        |
    & e& E; Z9 I6 V& p) e
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    2 Q- r' J* }, F- n7 l7 C$ c
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    % Y. i9 @5 l: F! D- H+ i: d; W
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    ' s; n, l1 z1 X2 _. N) }6 {
25. 
    5 k1 Q; X* g8 J5 V
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    " U8 ?1 p1 V8 M, P& ]
28. P1.2 -> 下
    # f- P  l! k! l9 E( t) P2 T
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    4 U3 `$ h' l+ I2 k( A
33. P5.5 -> A
    
34. 
    7 L2 J3 [5 e% A6 T) z) ^7 P
35. */
    8 K: {7 b  R0 `) ]% e) }
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    6 H' q. |% _0 z4 ~( p; v/ j+ A
39. sbit LATCH        = P3^3;
    9 @9 W1 O/ b. Y6 H7 y$ g( I4 s
40. sbit DATA        = P3^6;
    - Q' X8 x3 r3 x1 B' _
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
    9 o' d' W# Z8 e& ]
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
    5 ~' f. J- T4 R, D
47. static unsigned char idx = 0;
    + u. |0 p5 H0 D7 n8 l" s
48. 
    & i+ ^( y* O* w
49. 
    5 w% @/ ?" k+ O- T, E. P6 k: _
50. static void GPIO_Init(){
    0 J+ v2 d& ]; J+ M/ J& q
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
    8 ?0 K3 f" I: q8 f2 ~
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    & P/ T& Q) K4 o2 h$ y
55.         P5M0 = 0;
    ! _+ N2 d3 s* @/ n% p5 [
56.         P5M1 = 0;
    / f2 ]& X) ~" Q) B) O6 u; L
57.         P5= 0xFF;
    8 t/ D7 r/ a% e  L2 ]" S) t
58.         // P3口初始化为准双向
    % H8 v8 p9 S, Z. W+ _5 Y* f) s
59.         P3M0 = 0;
    # @) Q' y" B& ?
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
      G* @& n6 ~: |" E6 [
64. static void Interrupt_Init(){
    0 @0 w1 `+ a: G
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    3 K: I8 f2 \; Q' c1 _3 M) |
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    0 N* y" e/ X; T. G2 L
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    / D, J3 h- T' H9 E% G- v  p9 ^
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    % n! h& u/ s8 H* x
72.         EX1 = 1;
    ) k- l" j7 r! b" q
73.         // 开启全局中断
    # o# c6 R: P$ _( b8 s0 q# y
74.         EA = 1;
    4 m( e7 p" [) B9 h2 C
75. }
    7 l; S' M( M/ _+ T, B0 S
76. 
    9 y( r- o5 F; @. {  S: P
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)
    ' P- w& E1 y+ s  W# g! T
80.                 return;
    ) \) }6 D9 ^6 v3 `# ^4 _
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)
    9 _& S7 w1 K, k& w
83.                 return;
    6 e! Z+ z" i, g: {
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    ' L2 T) V& q; R- u2 v
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
      e' R# x) X* ^. B2 E4 o' W
88.         if(idx >= 7)
    & J1 Q# ]# t  C
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    ! z# f0 h7 v( z, M+ {! z
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    - j8 X" c7 c# v- A: l: W! X
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
    ' [9 o( ]5 M- M, g
94.         if(LATCH == 0)
    5 |" @% I/ {+ ]5 A
95.                 return;
    % T. \8 n" Y9 c' i( |
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;
    7 W+ J5 v! V. c/ X2 G8 w5 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
    
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     ! s8 d$ W% a3 K0 E- z. V1 U) {- P
101.         isReady = 1;
     
102. }
     5 u8 P0 \% H, Y
103. 
     0 E2 ^1 M* F1 m4 W5 C$ r
104. void main(){
     8 k! }5 I0 A6 N' ^* T
105.         GPIO_Init();
     6 e: T* \. W$ l2 A6 ~# o# o, C
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     4 i2 L3 t, H. n5 `( f) g
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     * r0 `8 k* B( {8 [& ]
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     ' i: \1 m8 D% e1 V. [+ N
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     

复制代码

1 v) ~' N7 }% R硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

7 m/ v, ?' ?: k/ P9 o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。 ...

: k; i, J6 b. \- ?/ h5 K) h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
$ Z7 O$ t7 V3 @+ f% I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。
3 X5 d' _1 Z" j1 o# z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。
9 V/ ?+ _+ Y  \# y! ~* o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。
; {4 t8 T5 z  i4 a( o, t3 o. C) @* p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
: C7 u6 \7 @  t& F$ z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。