自制FC无线手柄

雷精灵2046

$ x$ g0 y  r- N1 U. C7 |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。

' f$ q; j/ s- b, o5 O
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。
1 r( f; s% J4 d" N* Q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？
2 ]8 T2 }) G+ M1 p/ O. U3 |% p' u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。
2 C% v; R& U: F' h% o. B' \5 f1 k. V
7 Y! f4 ^/ g; b& S1 w
  N8 |9 e8 X5 w- D% c/ Q2 c; j. T% p8 f4 I' g
8 B# b- ]2 h$ \; g6 k/ C/ t. r) u; C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。
% `1 S! R  Q: D* @9 k
. Y; P! I9 [; b$ x( H6 z* e
完工！

1 w& z. h/ Q! Y3 b
0 Q2 O7 N+ c* k) \! Q+ P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。


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。


2 }6 _3 k/ d9 ~  O3 t$ s( J" M2 Y. B
, g. Q, l8 C, G$ E/ T0 H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。
8 D+ g! O+ T9 a" r+ u0 X0 ]/ I
% c2 c# l2 a0 X! G+ r  ?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。
3 \! l) h+ y6 X- e( R
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

$ W3 I' }$ [1 {( l( b
  [' ?) D1 G- m% [6 [0 k" r5 ?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。
% A- s" i7 R& t( i) M, T/ W8 @
3 U2 I5 }' u4 h& x: Q3 {发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   9 ^& K, [& D; D. G$ R) j0 @9 L
2. #include "STC15W.h"
   7 ]! X& f0 s, r* @
3. 
   
4. 
   
5. /*
   2 P# g4 l8 h) d/ G0 B; P+ U
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   ; z5 w( n# F; m/ J( m3 M7 B& i
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ( |- p. ?8 K3 H1 `  i" X# D
10. |                 STC15W204S                   |
    8 \, b8 {% c+ _6 x4 H0 t
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    ' S, a9 |, a+ G9 g" m# p) P; ~% U
19. Fosc = 6MHz
    " p1 u  f0 `, X4 g
20. */
    # x5 r* e. N5 H  V) O3 |
21. 
    * L0 d/ p+ L$ f
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    % j. v; k6 A" H3 n2 c
24. sbit OUT = P5^4;
    - r3 ^. W5 ~) Q
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    7 ?' I% x9 H( G0 }9 O
27. 
    
28. // 停机标志位
    ; W* l  S2 n6 Z' T
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    0 T6 r, M. }+ p+ F
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    + Q& U  G- ^2 M  Y4 v# b" j' A
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;
    
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    ) o) I1 n8 m8 z( S$ P
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    3 g- ]* S* f4 o3 i5 g
41.         P5M0 = 0;
    ' R$ v5 a3 u/ j) K
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    ! p- |1 `$ j6 |* o3 F7 R
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    6 o4 O& C0 d" r
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    5 @" s, Y7 j  R! T  b. N6 b
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    / G4 d  P( ]" E2 N" e
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    & p$ ~# e' x  k, B6 t8 u' n
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    6 X. [7 \: N, d1 i- O
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
    , `& f* P3 S5 ^: \! q
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
    
62.         IT1 = 1;
    ) X& ^- L7 S/ T. _) O( |. s$ Z' N
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    5 x) v7 z9 N3 L; \& A
65.         // 允许定时器0中断
    & K/ W, M! ^! ?9 K# u/ X* _
66.         ET0 = 1;
    4 Y* h4 V8 n$ g  f0 v6 i3 T, @
67.         // 允许全局中断
      t9 G8 K, X2 P; t( N0 p
68.         EA = 1;
    
69. }
    ' d0 I7 z5 _. J6 R8 I- B9 q
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    3 n& K1 o; J6 V$ v
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    ' P5 v7 h2 J$ a
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    : X4 o' M* Q9 \
77. 
    4 M( T1 t3 q0 a6 v: [3 ?
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    9 d2 Q$ Q, ~4 g
80.         OUT = ~OUT;
    8 ^8 ]" [; K: k) ?$ F
81.         // 累计矩形波次数
    6 S) @( t7 d. d6 [
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    , H  h1 N; M9 J% q+ `
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    ) t( B# N% L8 T( c% C/ u! w
87.         }
    " \+ x, u/ B* m; Y+ @+ `& i( @5 _! a
88. }
    ! B# H; b- f* E, }
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    3 n2 t! [1 C. P1 N. ]; p
94.         ET0 = 1;
    / w; g# b6 {( h; S) r
95. }
    
96. 
    
97. 
    3 |7 A8 z2 r! m* B3 s7 m
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    ' o- O+ z1 I/ ~0 N  i- N2 j! e
100.         GPIO_Init();
     , `& q6 Y) B2 d7 @& a, m
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     3 I$ Q7 I4 _8 B+ x
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     - |0 ~, N6 I3 u5 n! t. l
105.        
     1 X" O4 N1 @0 U* I5 v0 {" S
106.         while(1){
     4 L; W1 M  r& Y) [/ {% H
107.                 // 检测电量
     " N7 a8 {( ~8 P: l2 O3 b% H
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     ! z9 j7 J( e( U8 k( M/ d
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     ! ^) f; a4 k9 q. ^; H
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     / R: C8 v' D) Q7 |$ n4 I
113.                 }else{
     8 B2 R& v1 {% o- |* O- r
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     ; O% q+ k( C( R0 O
115.                         LED = 1;
     * p  ]  |$ {" ~8 x$ f
116.                 }
     
117. 
     ) w& ?! _' x" R6 y* g, m: h% o5 t
118.                 // 检测到停机标志
     4 s% V/ B$ n) ?( J$ B2 h; P
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     0 m8 [7 h4 n: d9 ?1 i$ e9 D  A) U
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;
     ; r. |+ z7 `& v, `* l7 p
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     + Z0 p$ U; a4 S6 Y3 u4 _) D4 a
125.                         LED = 1;
     / K  @7 y  C1 r1 Y* u, D
126.                         // 进入停机模式
     ( y% Q) y4 Y" p( A; r
127.                         PCON |= 0x02;
     : I! P6 _! E, @& k: E" m
128.                         _nop_();
     2 Q4 z1 U  |; V
129.                         _nop_();
     6 N2 ^( j) N  Q" m
130.                         _nop_();
       |- L$ c& a8 [
131.                         _nop_();
     * l$ l% L' V* r! U5 J, R
132.                         // 唤醒，清标志位
     ' t$ }: U* X6 e: H
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     7 N& k9 J& x+ R; Z! M
135.                         ET0 = 1;
     1 H: {5 n4 ]: P! Y/ a" j7 m1 a
136.                 }
     : d9 {- ^! b$ G6 z+ ~8 W" C
137.         }
     1 `( f4 u9 }9 q# [% @9 q
138. }
     # ~+ ^9 b1 v4 l9 O8 P- H% [7 J

复制代码

6 w: e: ]0 [9 h8 P& W4 g8 X5 p硬件参数配置：

' Z4 k1 j3 O2 Z, D; W
' x& ~) ~1 n) L2 U接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   2 k, _" `; D$ D/ @' P
2. #include "STC15W.h"
   , l& R7 Z$ A( L. _! _( n# \
3. 
   
4. 
   
5. /*
   * F; N' R8 P: W" q
6. 
   
7. *---------------------------*
   ) `% `. A* k" f4 }8 D+ V& D
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   4 `, V4 T1 k' u) K1 p" C: ~. o
9. |                                                        |
   3 a6 x/ M6 C+ K, T% ~
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    ) g) f- c$ m/ t- F, Y+ D# K) C
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    + w1 g2 X' k5 H/ U* d& c
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    % B& i1 s7 q3 a$ b2 Y% {
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    * ^) S0 R# r0 Y) e9 K* R
26. P1.0 -> 上
    % O: M3 `2 y6 [4 a
27. P1.1 -> 左
      [9 H  h* S& w4 m. t( ]+ F5 S$ g9 e4 B- S
28. P1.2 -> 下
    " b% J" T8 U, [! h- K# z2 L0 }
29. P1.3 -> 右
    ' V9 Y# {) Y3 T( T! v
30. P1.4 -> SEL
    # h/ d9 I2 F- m& Z1 Z
31. P1.5 -> STA
    ( J4 `8 M% s8 b
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    9 ~* T$ T6 z5 m  z1 S6 ~& f
35. */
    , f5 s: {5 v' A% y3 b
36. 
    1 P3 E+ ?# C; ^
37. 
    . y& [4 \( W# k& l& I, `
38. sbit CLK        = P3^2;
    # d$ m) y% n9 Q% q1 f/ I8 u% i2 R% Q
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    7 Y! ~9 f* n+ L
41. 
    ) Z& m1 B2 ?9 @' a
42. bit isReady = 0;
    % ~- f, o' U. L" y4 S0 O
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
    " X& k8 o3 E$ T$ z+ V- |9 F
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;
    ' Z9 f9 [8 F1 W  `
48. 
    : w4 X% \- I9 ?5 l+ ~5 W3 J
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
    5 ?* g, R& t: E0 U, S  m; v
52.         P1M0 = 0;
      m# w) f& ?# W4 X
53.         P1M1 = 0;
    3 ~. K! w4 w7 {8 k. c8 I
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
      {1 T: V2 s4 d$ y7 e9 T
57.         P5= 0xFF;
    2 T9 P! k- w2 P( ]$ _5 {+ W. @; W
58.         // P3口初始化为准双向
    1 p8 N7 U# N/ R
59.         P3M0 = 0;
    ! b- X, }  q( h+ t
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    2 W3 c( B! s9 ]. |4 r
63. 
      S3 x# I. C8 ]- K) }, `
64. static void Interrupt_Init(){
    7 L. [) c, f, l* {4 `% M$ m3 _% N! @
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;
    8 E8 ~  m. X2 I# G
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    : x" Z5 a8 o' B' U& A. N+ h" A
70.         IT1 = 0;
    ) g2 i9 e+ s, q6 y5 U. ~. r
71.         // 允许INT1中断
    + L- q: }) v! L' d% O, E/ m( R8 [
72.         EX1 = 1;
    1 i' m2 a  u& J4 O) |8 y* D4 E
73.         // 开启全局中断
    + W9 b, g1 u  o
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    0 P9 [4 S# T2 L5 {8 }
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    9 B. `1 f0 |6 A! b
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    
80.                 return;
    4 Z5 X; F2 V2 s: j! q  v% S: 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
    + u& [0 z7 [% Z& F/ v) c' ^9 P* C
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
    + I/ b+ y1 O. }9 }
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    # C% r* F; ]9 F" \8 y, P! X0 K1 d% U
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    - R' B0 {/ S5 |
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    . R5 i0 w" c9 U; p& i! p" a
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    $ l8 t0 ~0 K9 A) E
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)
    
95.                 return;
    - K' n0 q4 z" d. b& l
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
    6 l+ }. G) j. T, g; @$ X; \& [
97.         key = bufReady;
    ! s  k) ~5 F8 }2 E' m  ?
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 D1 d$ T! R( z  h. x
99.         idx = 0;
    7 ?9 U$ D& Q8 E3 s3 S. Y; s' J
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     , D9 S: [/ N$ [2 x
103. 
     
104. void main(){
     7 J  _3 l' M( C2 E# M2 a# ?  K
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     % m: T/ i+ i& p7 Q. @
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     9 W& g. w* e7 X" `
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     ; w6 x' Z; J( Y1 X% x1 }
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     . v; S/ p; Q: M) Z1 \

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
) ~4 ^/ q- M0 @, t4 I: 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
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。
  r& M+ a2 Z% z8 c+ r+ R% s) g0 ]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。
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。
- w4 E3 H$ O: O/ R! K4 X; |7 i1 Z' U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 ]) D9 h1 E% d$ S6 k) y* N2 Z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
1 {2 d5 \  Z3 h0 e! X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。
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。 ...

: O6 q5 ~0 N& @9 f' w" q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。