自制FC无线手柄

雷精灵2046

* t5 H& V# A( U" ?" G
5 B( W* F1 G& \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。
% A- Y9 ~! u' m$ p

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。
  H4 Y# ]1 t; @; ^& [
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。
4 x7 j: f8 ^5 n; P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。
6 G+ O* x! B  y8 x6 l

& \: B/ ~/ _8 v0 x
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 `) Z) ^) k" P6 G9 c8 n

4 m: M2 t- o4 v( c完工！
+ H4 W# R; T0 j6 `* l2 O$ _

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。


0 z& S* f3 L8 s: i$ Q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。
! Q+ d) _- ?2 |


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。

0 n& L- ]6 l+ f* j* T( S这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

0 q: {5 i% r2 f; f
; ^& E/ L: x+ [3 c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。

发射端：
  _7 T5 f' A1 J* M+ N& {& [; j

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   - e( ?) A# E( t- E8 d+ P4 E% M
4. 
   
5. /*
   # |$ X( ?3 w- s6 r) J7 w: [
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   0 k. v2 W. A4 a1 L/ y0 u7 r( A0 W) d
8. |                                                   |
   + e; ?/ Z) w" l9 O0 B
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    ! E8 Q( x# m( {9 \8 M
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    5 m: F! {6 D4 C
12. |                                                   |
    2 [  j  W1 z8 e+ [" d; z. W4 s
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    6 L! Y4 Q9 D& h* \" r
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    3 g) Z- ^& F- @! `+ V
21. 
    ( Q" Q$ _0 C- q
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    3 V, a. [& z9 S" z" u
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    # R8 X: G3 b5 F
28. // 停机标志位
    ; F" `5 k0 q7 {% n
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    , W% k0 h( q, n/ o) i2 y
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    1 D" x) D! k/ d  g
35. static void GPIO_Init(){
    8 K2 {* |% ?6 Y, X* l" L6 H+ f
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    2 p; a6 j; F7 x! h& L* {
37.         P3M0 = 0;
    2 q9 G; [( F8 f: U0 n4 ?
38.         P3M1 = 0;
    8 u9 ~; _2 o4 l  _4 O
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
    ' o2 E- n  Q4 g/ X
41.         P5M0 = 0;
    6 v0 x; M% ~7 G8 ]
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    " o* o7 V% g- Q' p0 t1 h
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    ( ^% [% ~( O: f) V6 U
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    ' T4 ]9 l! F- u" \
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    5 f4 G, C8 f4 o. I+ y( U8 M
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
      I6 ^4 V0 L8 }: Q) _
56. static void Interrupt_Init(){
    1 [1 c4 J! ]8 ^5 a, [
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    / n+ P  B: O  J# }& J4 n
59.         // 允许INT0中断
    6 m, [- r0 R! M8 \# Z
60.         EX0 = 1;
    0 M8 ]6 Z: C! c2 x: g
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    ! g6 a0 Z2 Z; X+ G5 {. v5 `
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    , z/ B9 q, h2 Z4 {0 J# ]
65.         // 允许定时器0中断
    + W1 `: {' f9 @+ L" s5 f3 c! B
66.         ET0 = 1;
    ) U+ m/ u7 |3 E
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    ! W' o% o- U/ F8 P0 `' w
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    , Q( \( O3 O) @& T0 I+ p0 d
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    4 P/ @" e5 f- \; f2 ?( |) T7 h
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    7 u. ~) x7 q$ g5 d+ x4 J/ W6 n$ Z3 i
79.         // 输出矩形波
    2 R$ Q7 B- t: S4 |& a
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    6 j: d/ i0 l8 z' L8 J# |1 |: T. F( k
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    ( b2 h: S. X+ v, ~% }# I/ y/ I
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    3 g+ t% l9 j% ~  x5 M
86.                 isReadyToHalt = 1;
    0 L3 k9 |8 D; `6 k/ V( D
87.         }
    7 O4 n; G6 _! @  R
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    3 i# G! @' [9 c  H
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    
96. 
      X' d( H+ h* l; Q/ P* z$ E
97. 
    $ L% e) V2 r2 m# |  Y
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     0 q) M7 Y( u, z. A6 B, Z9 F
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     9 J4 b4 F% p0 K% M% s# E1 n
103.         // 初始化中断
     ! [( J/ }4 d6 z0 x+ d
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     % i' N% ?; Z7 C1 {  A
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     9 q" g, M/ w+ @: U' X9 U7 o
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
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
       P8 n7 m- @8 L
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
     
121.                         ET0 = 0;
     2 k6 ]/ X" \) V& r/ ^# {
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
     
125.                         LED = 1;
     2 a& I6 F; S+ u* u/ {; m( m. b
126.                         // 进入停机模式
     4 U9 `3 S# g& H
127.                         PCON |= 0x02;
     0 E( [* `, g% u2 `/ @
128.                         _nop_();
     0 W, n  b' Z, D0 k1 D+ O; @
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     5 i" R" o% J! w7 |
134.                         // 重开定时器0中断
       l2 O* k0 J' }& |* T
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     3 g! Z' G8 F. g
137.         }
     # B* R& z9 ]% Q# Y, [3 [' p6 ]* m
138. }
     1 y) |4 }4 |( k1 \7 y; u! }

复制代码

8 z1 N3 ]; Z1 E4 G硬件参数配置：
# n7 _0 c+ P) E* c) `

接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   - f/ Q7 a$ ^* Y0 r4 w
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   8 j/ ^. p& L1 ^6 L3 D6 q
5. /*
   $ Z; y( W( {- w7 |6 o! ^
6. 
   6 ^' i* M  I* L% [; \
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
     E( h7 D& [" [1 o, K. K4 s% U) j
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    ; p: a2 u# y" }7 y& @
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    1 P/ J$ ]: `" j) L- o. _# \
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    ' b% @& h3 x. {5 w. b9 J
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
      b& S% v, n# Z, i/ T# A
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    ' @" q4 ^+ w4 U5 E8 b- ^% Z6 o
24. Fosc = 12MHz
    : {- G. X& W9 w5 f
25. 
    : I, |) ~% g. F3 O) v+ o( a# w
26. P1.0 -> 上
    , c' V/ y, [8 c& e; |# s& I
27. P1.1 -> 左
    7 f3 Z) |. c! a4 l, x9 _
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    ; g8 \! ^2 m6 i+ h& T
30. P1.4 -> SEL
    # n" q7 w5 n8 I, z- t" G& `9 U
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    2 ~  }/ X. t2 e7 i1 p; T
39. sbit LATCH        = P3^3;
    : f8 F) n$ m2 }% m& _. G
40. sbit DATA        = P3^6;
    7 f8 [" K5 w! ~) t9 j
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    # U* e0 _8 x+ o7 g2 }% A4 s
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
    - F6 e8 k- b7 ?0 j8 V' ~3 y" }* w
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
    
47. static unsigned char idx = 0;
    1 x# C- L9 }% \* P# t! `3 ^* G
48. 
    2 R+ I1 Z. N+ I; J8 A; |$ E
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    3 |: l$ d1 g4 H& s1 v+ I" H
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
    # Q3 D0 _! l. V; Z, Z# t& o4 n) ^
52.         P1M0 = 0;
    1 Y$ f( p" F+ @6 p6 M. r
53.         P1M1 = 0;
    % B1 |; M; [; R6 }& A/ L
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    ! _0 N/ v8 D9 }( @" A+ ]5 Z' o$ q
56.         P5M1 = 0;
    8 }. H4 [' B0 ^& @0 p* H
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    , y/ p% }  I7 \3 f# A& Z6 x
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    * e4 o; @! j9 c9 X5 l
61.         P3 = 0xFF;
    / V: H, r) R* A5 O8 L% M
62. }
    
63. 
    ! d* K2 L% w  I. ]# G' d
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    , O" b( b) Y  G4 f
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    $ m; W! W& C' l& P
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    5 X; w# ]) ?2 D# K3 V
71.         // 允许INT1中断
    6 e5 o( P% l0 J! J
72.         EX1 = 1;
      H+ q& r- I8 l4 M% C2 s, o3 H4 d
73.         // 开启全局中断
    1 d7 S+ G8 N0 `% `
74.         EA = 1;
    
75. }
    , Z  ^! p2 ~. g0 S2 k2 B
76. 
    " V; H% [7 S8 M/ Z% D5 \' ]& k
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    8 I; `% l7 w6 d1 d
79.         if(isReady == 0)
    
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
    
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    & g! ~: c9 R2 b3 m
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    - H+ l& o) J! o  V5 |0 `/ G5 u
85.         idx++;
    " e1 d& j. u: ]* q
86.         DATA = key & mask[idx];
    9 ]8 N/ Q% X7 t! A& J
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    8 d. o* H' ?$ m
89.                 isReady = 0;
    1 d  u' h8 X3 h3 }4 P0 V, U6 z$ z7 e
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
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;
    9 i$ f5 ~, h1 U: d! v) d; m$ @
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 H% N: g- f' W; R" j( B3 O
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;
     
102. }
     
103. 
     4 G8 y( o" N* N( N. e
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     . P1 B, S- O9 M$ Y: J( n
106.         Interrupt_Init();
     + y# J  C9 Q4 O  l% Z. ~
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     ! R6 m6 T1 p0 }& V# H2 k( U+ m7 F( r
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     & k0 S, W) c( A; B; D( s( \3 p
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     8 j6 D/ K- q* L
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     ) N" A: i/ H0 ], M1 q- g
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     ' ]6 B$ P+ Z& ]: h. r  m

复制代码

, C' w" m+ I0 Y8 d2 @硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

5 p1 E1 s# E, N9 U/ J" D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。 ...

  x4 O- x: r( n# w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。
2 R$ S6 X+ ^, X( L6 q2.4G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。
6 T! l; D' n$ J$ M5 T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。
$ h! w  ]( ~6 L; N: M# 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
7 V3 P4 Y6 M2 }% k2 P. 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 ...

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！
$ t( {4 O- V) j$ b0 |7 C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。