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。
8 S5 t* d' z) A. [8 [4 x/ B* H
8 X* [! f' k2 m% E
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。

% u9 e% B! ^! D( r: p5 }) M  Z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。

' N' {7 m8 x3 [9 ?

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。
6 w3 K- k7 k  Y( x! ?+ `+ V( I, z
& }. {4 f- J4 x1 a: n8 L
; p  v; \$ J+ x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。

1 S$ N- X1 U# K4 }. A
& t/ J7 d2 _' C$ R  y+ e: x% 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。
$ Y0 A# M9 {# ~3 e6 L$ W

# o8 @5 K/ M, d( v* o4 i2 g1 [' ?1 s
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。

' O. _8 t- i# o# B  w6 O. ^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。
; R" V6 a: c( Y( _& z% h
5 u/ a) [( Z6 Y4 R8 [这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
% I: j7 e' k1 o
* e1 d3 @& H+ D
% i$ Z" z, \9 y* f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！
8 y. D3 u8 s8 Z: _编译器：Keil 51。

  Y8 S( S( ^* b! \$ u6 F1 l  n发射端：
! B9 {  J" s/ e; n' s7 F$ p

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   % Y& n1 t2 N6 e; C* J
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   ! ]$ g$ M4 Y  g, x
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   # A8 n5 Q' v8 I, S
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   $ c+ T6 ?( y. [/ k
10. |                 STC15W204S                   |
    " U' R/ N1 R1 q1 \+ b
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    ( t% z. X# x) B9 o! ]% l
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    9 n) g0 Z" N! D; l# ]
14. --------------------------
    7 g8 P- Y% B0 h1 l. A1 T% |
15. 
    " B, x- y  k1 T8 S9 Z+ ~) s
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    ( f- P) a6 M* Z
17.            Red          330
    1 f1 p' o; C! r* ^' w( E
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    8 `9 j- M% Q5 X1 |) n9 N: ~/ b' m
20. */
    
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    : Z  j: t) A' Z$ p
24. sbit OUT = P5^4;
    9 D8 T$ q+ [. T; s
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    ! Q( V' D$ _( o
27. 
    ' W2 b- p$ r/ B) E* f
28. // 停机标志位
    + z0 V+ [0 {0 b+ D3 Q3 S' ]
29. bit isReadyToHalt = 0;
    & v& U, Z% F; ]) a+ F
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    . r& r0 t" |' o2 n: I5 q5 f: i
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
    7 K7 h$ b4 k4 C: S3 \/ ^
37.         P3M0 = 0;
    # ~% y7 O0 r* p6 z0 @" |
38.         P3M1 = 0;
    6 A+ j/ k8 f! @  j
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;
    
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
      @  v2 C; W" N
45. 
    2 z- z6 O% W' N
46. static void Timer0_Init(){
    9 C" |; A7 @6 I/ w9 k
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    0 T" z* E: ?% `+ W: a2 A9 h
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    8 u3 ]' M. Q. i7 t& y
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    + E  [) R9 G$ @2 f. j" J2 z
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
    2 d+ F3 C& u# \1 v, T/ S
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    & K. ^. |% i1 Y/ l  o% V% J6 P
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
    
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    1 `! ]* _: g) q' u" [
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    ( S5 [) L8 m3 W4 }4 Q
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    & f1 F! x6 q$ I2 @$ u, i" N1 }
72.         // 矩形波次数累计归零
    # `2 D0 N, u# ~4 H9 y
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    + x' ^0 a8 f- z7 B
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    2 X: [+ w9 ?5 H. |) f' A% J+ B
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    $ V3 j* a1 [* k
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    - J7 v, E. E" m5 `# V+ X
85.                 count = 0;
    - D+ t$ `- N8 o+ u
86.                 isReadyToHalt = 1;
    7 X- @' F3 _. N6 B# B# }. B8 P/ b
87.         }
    ; x5 a* l! v. t" l/ \8 ?
88. }
    0 X$ p9 G. [4 p
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
    * A( @$ S  y7 {8 M# n
94.         ET0 = 1;
    8 A; c% {( T) Q1 S0 A- q4 v, G( P
95. }
    
96. 
    6 j- B! v6 r, Y, `( C- b
97. 
    
98. void main(){
    ' j; b- i8 O0 J" x& x0 O7 y
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
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     ! X/ X5 R: z) u( W
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
     4 p1 s0 R! t+ Q0 m) e( `
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     3 \8 I" x- ~6 L, |) m  D
113.                 }else{
     - y& m3 @. ^2 q: ?% i
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     ! L7 c& ?5 A/ Q$ A& C
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     ( n% d4 y7 ]' [3 U6 P3 z
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     $ y/ r; |4 K$ X  @0 }. s3 ^4 H
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
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
     . |8 a; v) r  V4 s
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     4 y# t) i5 [; G4 I- [
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     7 q( i$ i- R" G7 O
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     * j9 S8 F6 G0 v) r
132.                         // 唤醒，清标志位
     / @- S( V7 u' t  _4 m" W( `
133.                         isReadyToHalt = 0;
     , {# j: }2 S4 p  |. ?8 e
134.                         // 重开定时器0中断
       g& H: P1 P! E7 R( `  Q2 A7 u
135.                         ET0 = 1;
     , ~3 W0 W7 X+ t3 |7 l
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：
+ g! p$ c1 Z0 k- d: k5 l+ ?2 N

& Q7 l/ p( Y" t( o3 @接收端：
" q( \, ~' @3 b; [0 }# Q

1. #include <INTRINS.H>
   8 p4 W' L# o( F4 o% ^9 A
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. 
   ! i4 C" M! w3 y
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   9 U: s  u' g" s0 p' N: q& }3 w
9. |                                                        |
   0 w' g/ t% @% h; R' I  R
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
      I( K( `! K  k* U
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    1 U5 z+ T  l- f  U$ r% K# O; o
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    , X( a* o% i; t1 c. _2 G& }
15. |                  STC15W204S                |
    6 r8 W& l* ~" p' I0 \- b; ~- j
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    2 k/ a* D  }* @: G% p
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
      a3 D3 L4 @* k  ^$ L5 Z
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    5 ?  p  o9 ?! K% M! T
21. |                                                        |
    # q+ P; A& {9 S! a8 {3 D% B
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    - t5 P  N& Z( m+ h$ {* |
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
      ]9 L+ V& U4 }1 c4 r0 t# C
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    : H$ h/ k' U0 \
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    8 f; g) c/ }- ?% K3 w
31. P1.5 -> STA
    ' x5 I$ s! |: x5 [! M# R
32. P5.4 -> B
    2 k6 X3 ^  F4 m) c7 y1 W, D+ X
33. P5.5 -> A
    
34. 
    . S! C; H' p9 V2 m! z- O( j
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    6 O- x% S, ^/ Q4 ]
39. sbit LATCH        = P3^3;
    & w/ x/ i& p" S9 S+ A
40. sbit DATA        = P3^6;
    : n$ ]1 U& g2 ~; V4 ^8 `! m
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
    1 P8 J( F! j! G- c
47. static unsigned char idx = 0;
    % F9 k; @& h" Z% L3 \1 `
48. 
    
49. 
    , P) a7 W: @3 S
50. static void GPIO_Init(){
    0 q- C9 R6 g. l8 \
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
    
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    3 u( s9 a, |- p( N* ?
54.         P1= 0xFF;
    4 O  `' R: p1 q* `5 w& h
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    5 d, K( q+ y5 L; x! W; T2 P( ~& Q  _
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    5 U. e8 m) {4 C
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    & ?$ l! t; V3 U" n
62. }
    , ]1 \  c" k0 a- j5 ?0 \
63. 
    ! n: R4 g  Z" C) k7 T) D2 Y
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    1 m, P& ]  t7 ?' a- h
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    ' Q" m2 r6 P# l: Y. }, M- |# ~
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
      }3 S6 x& g# J& I1 D5 T8 R, Q' @  b
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    $ A8 c: [; ?8 J# Q, Z5 \
72.         EX1 = 1;
    + u' ^( P. O8 K2 @1 U
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    6 ^4 X! u: `1 U; N/ P
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    & ?8 x  E+ _$ `/ x" I. y5 p6 D  ^
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    ! u: C& l9 X. Y1 ]9 N! E+ z
80.                 return;
    6 R0 S/ E/ c+ ~: J9 K" Q
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
    / @) @$ L9 b& {, U
82.         if(CLK == 0)
    * x* X& w- s* i. D* y' q
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    $ T- ^4 o: f& H$ z( T( B" T$ i
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    3 S; q) I4 X* o- D
91. 
      u/ E6 W* [4 _1 e# ?0 n
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    3 @! w$ k( j( o. m
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)
    . D* S9 g( `6 s+ V
95.                 return;
      c& R7 `. Y& b/ a! l" `( Y
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
    5 Q% R" Z, f, q4 j6 P( M
97.         key = bufReady;
    ( }* }  O" ~& @+ q
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    * Q7 N+ W/ t. n& d
99.         idx = 0;
    4 p" j3 i8 m- Q) b  U/ K
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     ; f" L6 D$ F8 h. f4 P
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     ! L% P* T" b0 \, o! t, @
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     2 c/ D% w; q7 G' P0 N
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     % U/ c5 }$ X8 D' o* _! E1 A
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     ' l4 A" H5 `% ^7 a$ \
116.         }
     
117. }
     

复制代码

2 N, j$ Z" r) d硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
9 C' w& _& A1 \' [& 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
0 }9 w" \; m2 r4 o1 a" F" N/ t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。
9 b$ o6 q% Z+ J6 \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。
4 c+ k1 Z2 b1 d! R3 s! s: m2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

) ?: t  u' S; z  B% `6 v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。
/ t& l1 g8 w  e" B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。
$ s! G2 t7 N6 s7 s, U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 u  i2 U8 I  R6 ~3 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 ...

% w; y9 H- ~% k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。
# k3 @9 X( Z% S  w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
) K0 Q0 O+ p( ~3 o0 E8 F/ m  T; [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。 ...

4 c3 G- p; U- r3 }8 P( p& s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。