自制FC无线手柄

雷精灵2046

! T3 }: |  ?2 Q, O  R$ z* l" ]" [
, S+ P! G: p: V) Q# C/ P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。
0 N% G, Z0 H( G) w; M& \6 ^
. z0 Z  `4 w7 z; p
, a, A) }& R" k2 G% W1 r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。
( o) u/ u! K1 X. ]9 r; K
. t* l5 @6 x5 O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。
9 L6 w( z5 [& E# W- i9 v9 j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？
4 B. a2 r) B9 p' o) J  z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。


. {/ u# m- c- q4 i; M3 s7 O4 f7 X; x
& ]3 [; |1 \7 p: _: m/ E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。
  h; m$ E0 m. q; R
' P# ~' z$ T% |
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。


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。

8 [* M7 I/ @% x8 _; D! C5 t  D

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。
3 m( d' C, n, O$ E! K
这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
( z7 i. F& D- M5 F# A
9 g& y% V4 W% J# L7 L: _8 T
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！
0 i% S  `. [+ x编译器：Keil 51。
( U4 S3 Q9 I% n* i/ [$ |
发射端：
' p; m6 g* [. p& K, A0 C4 m# C# p

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   + |, j) K' ~. S
4. 
   
5. /*
   + @4 `, \3 X: f# O0 e) k
6. --------------------------
   : j% @0 u* m9 M4 j$ t8 n
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   1 \% C5 [: }* \1 R$ L4 v* M, r  I
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    " G; b! L; ~1 E
12. |                                                   |
    2 I! F2 v  O( t$ A- z
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    0 C( H0 A' I" ^9 |6 x- I
21. 
    & k5 X7 j4 x- p
22. 
    % Q; d* N( L6 @1 A( W0 u9 r2 L
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    $ ^% N5 ?4 c4 `$ E6 T, x5 V# C
27. 
    4 Z  b1 ]* L* a
28. // 停机标志位
    5 W# Q# e  s: i
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    & k+ E3 t7 n, L1 {- f* R% j1 S
31. // 矩形波次数累计
    4 O3 P% O6 j5 m1 V& r2 T* ?
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    - A% A! _7 f4 K  V
35. static void GPIO_Init(){
    ! S6 w5 D9 B2 b# J. A  H; n; y' o
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;
    ! i% X$ |5 _- e1 N+ W( r- z
38.         P3M1 = 0;
    ' i4 _2 U) V8 `0 z$ X* Z
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;
    ' L+ z% e/ W: U6 x3 H  V
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    $ G$ Y$ H/ z. G, Q1 q* P
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    ) X$ b; `8 f1 W3 K- g8 m- g0 w
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    . h, R2 Y" Y" V  k
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
    % Y" W2 B$ Y+ T- H: |1 l
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    - h5 M$ S8 g& _
54. }
    ! J6 q/ S) q; D. ]) C) g
55. 
    - w. p6 a1 O& S. j! a8 p* c
56. static void Interrupt_Init(){
    2 [8 t5 Q) e! ?( e$ B7 c' P
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
      T) _6 x0 a! X1 ]
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    8 u5 ]1 E7 Z; d0 A& l& [( A; A) E
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    % [  z" w' B; L' E. x( b5 f" [/ Y
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    ) K$ B- J8 o& A# o4 r9 Y6 I2 s
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    ; F( X+ r: `+ O& O+ X# B- @) z
73.         count = 0;
    ( o8 Z- f* b) A4 z. I8 W! E0 W
74.         // 重开定时器0中断
    % [8 r: T, y4 C3 O  k# w- m- F& _
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    9 |. n0 M) ]3 `0 q( t; t- t3 t
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    / L& H' V; Z3 S7 J! [  {
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    2 }( [8 n2 O2 M! J4 t) Q
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    2 K# f6 S+ d, \& C9 ~9 x
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    2 t) f' L  h3 q; v7 Y% o  J4 V
86.                 isReadyToHalt = 1;
    1 c/ ?: E: n8 l- d. c1 Y
87.         }
    
88. }
    
89. 
    * e; t6 d7 ]: c/ V$ `, G
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    0 n6 W0 t6 V+ ?, E: @* m
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    8 N9 {3 V6 _$ h9 T) a- ~" ?
94.         ET0 = 1;
    + n# w7 n2 A* q5 a
95. }
    * H9 |: r8 t  L! y. P, h8 @
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    3 B5 }! T' _3 W2 \9 K
100.         GPIO_Init();
     ' i8 `! g1 X2 h. B
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     2 r0 T# f6 _+ N/ f% P" m1 q4 K
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     ' C2 }( H  Z$ j  K
106.         while(1){
     3 }. V; V5 [2 V/ [' G2 S- h
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
     4 T* k( @2 S# @5 Y' L/ ?8 ?: M
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     . _+ L' b1 P  S. ]4 J1 g& H
113.                 }else{
     3 j( i+ ~5 T( Q! I  V( j# n2 p
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     / ]7 Z( O3 _  O8 p6 v9 U+ ?' S
115.                         LED = 1;
     ) J* o$ F  D3 O* g4 ^7 I  Z0 ^" S
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     & ^1 |% y1 _2 r- ]6 X8 s
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     - n; Y+ p$ I# p
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
121.                         ET0 = 0;
     % `/ _/ M2 u# ^
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;
     & b  M: n6 |6 V; `
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     7 r& i8 f- P+ P6 m8 y
129.                         _nop_();
     / q* {, N8 M- d0 d/ T+ E: ~
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     ' S% c9 m' i  ~& c
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     4 \( M$ e* M& d% S5 m3 R6 L
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：


! M! ?$ A, q$ k1 g* w接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   + c6 [6 b  l/ p
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   ) b! y+ Q- l/ U
4. 
   $ I. A. M- w  f5 t, f) U! p
5. /*
   : ^" B# M" q/ K- C
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   6 n- \/ K- R0 e/ i
9. |                                                        |
   3 V4 ?3 L. P% s% Z
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    / e7 F! d# H0 G8 k" k
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    0 J+ P2 k6 @! s& S3 J
15. |                  STC15W204S                |
    - }: A, D( M: z
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    3 S6 r: E8 S; t( f4 ]( T1 H4 d2 I
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    8 r- h4 z4 I- Q$ p5 X
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    . x5 N5 l' n: ^6 ?# k' V7 p
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    4 D& i* G3 ]: `' p9 r  g+ v
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    & e; t2 g8 E1 V  {- i8 n
29. P1.3 -> 右
    & `$ `, Z1 N  R  H: X+ P* T' _
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    + p; h5 y$ r* }- ?6 v' f% Z7 ~
33. P5.5 -> A
    
34. 
    4 H: ?# n. f: l
35. */
    " `1 \$ r; H( W
36. 
    
37. 
    : d1 [% P* Q0 n
38. sbit CLK        = P3^2;
    9 s8 a% N/ F, \2 c, U, O
39. sbit LATCH        = P3^3;
    2 M8 c( O: g& x3 t1 O; B+ {; i# _
40. sbit DATA        = P3^6;
    , f5 T$ c8 B# n9 ~0 P
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    8 U+ q- T1 H9 I/ }
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
    # s/ b4 U9 ^2 a0 K1 q! 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
    
47. static unsigned char idx = 0;
    : A2 Q2 [9 s/ H* a, O$ I
48. 
    
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
    
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    2 |1 \2 ~+ c8 a# V6 A
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    1 g3 Q. M; b/ p& w' {* b* n% N
59.         P3M0 = 0;
    ( f1 M' j$ \! e! g3 n* U
60.         P3M1 = 0;
    4 J! s" ?- L  N" j/ z
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    ' Q# N8 c8 Q  O$ g$ d
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    ( o. ~( `* K  e9 W
66.         IT0 = 0;
    # ^: _3 m% Z+ o  u! @' r
67.         // 允许INT0中断
    ) W6 X4 R: R$ o4 i
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    ) ~$ j0 i4 K, r  p" h
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    * y6 u/ n! f; \. U1 S! a
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    $ c3 y+ h+ V+ z
79.         if(isReady == 0)
    / M& J" l3 a+ m6 Y! A  V6 t( K
80.                 return;
    ) A  w0 g$ P4 i; s( l3 _0 \3 T# t
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
    * e, O. C4 E+ _3 H9 X
82.         if(CLK == 0)
    ; }9 i$ N* }1 T* U- K
83.                 return;
    . e6 r0 m4 x7 U& A/ A
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    4 P. L2 L5 s9 w7 B/ J0 P% k
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    9 R3 U7 V6 [& V4 o
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    ! }/ f3 T  E+ N. Z5 ^
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;
    3 o( A& t- c, V8 j( `. R7 J6 H
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;
    $ y# q9 a  N' a, ^' Q, W- F
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    & c# X7 y3 o4 r1 z3 v
99.         idx = 0;
    4 h9 H# P9 L' ?: F6 c
100.         // 允许CLK进行移位
     7 R7 |; F9 O, I: Z3 b" N0 S8 ]
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     $ P2 f2 m! O- X! N, f! \
105.         GPIO_Init();
     4 {, `& L1 P2 o: G3 @0 U
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     % i& J$ {7 L0 D- B) o1 V
108.         while(1){
     ( {$ @  ^6 U0 O* |
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     + q8 T7 s' [* p; U/ `; [
110.                 //_nop_();
     : ~' j- \4 d: b: L7 G: }6 g
111.                 //_nop_();
     & {# w2 @  T+ w1 l! E: s
112.                 //_nop_();
     ( e4 T5 U5 x! z& Q
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     * t: f0 t( t1 ?& v
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

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
& O: o' H9 z* T  `4 h8 j精彩，楼主动手强，也写得很详细。
; Q8 P5 g  M) D, M  h2.4G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。
& x( c* B0 v- E$ _- b& ~, _, Q$ k7 F) }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。
6 ?) N4 a$ m& |9 h4 z! g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
5 @* }( F7 }8 }# S  s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。 ...

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。