自制FC无线手柄

雷精灵2046

! @7 Z, V; A0 p& u- j/ G1 Q$ h2 L
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。
6 ?! ~* [& G# }/ D6 g4 G
5 ^4 h( X$ D3 b8 x4 ]) z
9 h/ K6 c, h6 n, T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。
# q! q$ W8 w: U% [% E0 o. [
- p' y% Z4 f: n4 K9 l- U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。
4 u0 s9 I7 G' ?) E+ y6 ]: v$ t  G. v

; S: r) p3 p& B9 t$ r# K
最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
& ^2 ~' w# ]3 ]$ C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。

9 V0 J- x5 T. G* Q
完工！

7 }- d: S1 A6 N8 w
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。
" w2 K/ T$ l3 C( Y6 r

# Z8 Q% n; o$ R' o! J9 J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。

# {( k6 I3 b4 y, z+ ~
* D- _5 e! j+ Z" _) {$ H  V
3 x" n; `7 O# m- Z3 _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。
- M% j% a& \! v
2 I3 l  D# T: [1 ^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。

; m& c6 I4 P6 M8 M% t' {( X2 E这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

2 I. p" D, }8 b4 L- q- o# e7 u/ a
; m! U/ P- F5 D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：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   5 `1 S, C; G3 b
3. 
   2 N1 U% k  g0 L% ~, X* |
4. 
     \9 {5 a; J/ z/ V/ I
5. /*
   & G, S5 H6 V/ J" A7 z1 p3 t
6. --------------------------
   ; z! z- o  D% w' ^
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   ! n" L% a  ]* q4 j. H
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   % d5 {: Z$ i  Q  n  ]3 b! Y( O6 g
10. |                 STC15W204S                   |
    3 d4 r3 B! t. p, `
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    4 `3 `+ u2 E7 Y. g5 `
12. |                                                   |
    ! H) Q2 |; V8 Y1 n
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    ' k. c: M% ?& F8 d7 K% X+ R$ H
14. --------------------------
    
15. 
    # X% ~& K! D5 {, Z1 D2 ]; a3 _1 |
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    4 c2 y6 t2 u* r' @
17.            Red          330
    4 W1 r4 L" i( P
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    ! a5 R+ P  N1 j6 V0 H5 N4 z
21. 
    , z" l" M- O  G3 `  H
22. 
    ; |/ t* ~1 a* e- }3 `7 B0 }4 v( w: |
23. // 矩形波输出脚
    ! |- J9 X! Y1 V3 x
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    2 A6 P( [$ O/ C. k  Y
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    - H' h( Q, U! ?4 U8 [2 ]
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    5 M, ^+ @8 G9 H- R  p8 Q/ F
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    ) l1 s* t% R0 o9 U
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    6 p- w+ Y" e* e+ d- J
37.         P3M0 = 0;
    1 Q, o, \7 t7 Z. i
38.         P3M1 = 0;
    $ @' k4 x" g3 N4 t* ?
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;
    $ r7 n& M9 r" ^, e9 c" w9 Y. ]7 K
42.         P5M1 = 0;
    ) u' b/ m, A, j- b5 ^. R
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    ' _+ L  T8 d- u; d; |! Q6 R
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    * m; Q" s9 e/ d: t
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    ( P, S7 F5 }" o$ K
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    0 B0 z% Q( |/ |" r
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
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    ; O. i, B' `5 k, \5 ^1 U- K
60.         EX0 = 1;
    ( ]3 c2 x6 @) Y/ B7 g' ^) e' Z
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    ! F0 K, w) P/ Y
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    8 j/ b% h1 \+ y. G8 n3 Y/ z
64.         EX1 = 1;
    4 R7 N* E5 ^- X$ X9 `, a, E
65.         // 允许定时器0中断
    - ]4 k" J! D0 S" K2 V! g$ o
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    1 X+ a! a' V; N3 M
68.         EA = 1;
    ; J9 S4 `( O) r% W$ i2 J4 y  `
69. }
    / }6 M) h% h& U* @( f0 a. [4 M
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    . \# b, W0 A! }9 S8 I
73.         count = 0;
    5 M! e4 j9 B, z/ f
74.         // 重开定时器0中断
    " m7 [( @4 t' z
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    6 m$ P* ?& m3 f! |  r7 f9 Y" n
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    ! `. A/ Z: L, o! O
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    $ Z& S; l! C. P6 @+ T8 P/ i
87.         }
    
88. }
    
89. 
    ) d" `; l8 v: s) D
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    8 j$ B1 y' m$ y; t! i$ U/ g9 E$ f
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    3 z  K: W% [. w
96. 
    4 Z$ e( I1 R/ M
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     9 ^/ r5 g- a4 M# x; r
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     ( P4 R  k! l# l4 @" `
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     , E' P# e. y$ Z+ E; p& t
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     / m* K8 I/ ]7 D
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     4 y, o- U% s, I
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     * G: ]/ @7 W4 v' u' B: o* ^4 i
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     $ w6 _; [4 C" N2 W+ U% g
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
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
     , D# D: f4 f4 g& P" S
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
       g9 G( z1 l! J" V5 o; u
126.                         // 进入停机模式
     + f$ `. z! R4 P5 H9 h, U
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     0 o1 {9 l# w5 w* J6 F
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     2 [: t+ z& I  @/ m& s2 n8 L0 F
133.                         isReadyToHalt = 0;
     ' n, D! ~/ e% k
134.                         // 重开定时器0中断
     & a5 B' L8 J' o6 J) I/ w
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     * o4 b8 ]+ R. i; z" N
137.         }
     " v3 k  D+ O' M9 N: h
138. }
     

复制代码

- G9 I; i* L% c9 e# v9 g硬件参数配置：
5 D3 }  \* m9 A3 M& q
$ h% c% S4 [# B
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   : d- t" k  b8 Z" K( V
3. 
   
4. 
   2 F! [, }/ Q' J1 D, S
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
      ]% ^/ t7 \' B; d  S- t$ z0 p
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    $ }3 ?3 Q3 |8 c" j1 U% J
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    9 s' Q5 M" [% B4 E
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    2 s9 y; r+ C9 P' h; R. g# ]$ P
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    ; U: g- H; R; Z& E0 p8 W5 r3 t
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    $ }* S: C7 q5 r2 A, W2 \5 u
26. P1.0 -> 上
    $ S7 L, ]8 J8 M+ A% O$ f
27. P1.1 -> 左
    0 h0 o$ e, X0 m2 z& l; g
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    ( p: Q: |6 u+ `% |2 S# L
30. P1.4 -> SEL
    & z1 W( L6 |* q  M3 s
31. P1.5 -> STA
    " h7 i: A0 Y3 R) G1 P8 N0 N# t
32. P5.4 -> B
    # C, M! L! _5 ~4 H
33. P5.5 -> A
    
34. 
    ' o8 Z# q8 j; i, G& B  n1 @5 H( ]0 W+ ]
35. */
    * D. J% J+ o! P3 ?' D* t4 F) Z* R0 ]" K
36. 
    $ I; q! V# O: k0 k
37. 
    8 z  e' q* `. ]/ }# m8 {% R5 a. k
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    6 o/ K) `3 I& z* j3 X# |# j& r
40. sbit DATA        = P3^6;
      ?  ], G0 u" i$ v7 r) C( O. Z
41. 
    1 _: _5 v3 L7 b+ B  \3 I- ?1 H% W
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    2 c2 C' A$ A! F  B
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
    5 H' [) B$ D6 X! h0 L! P6 w; r0 E
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
    2 ~4 e- }; @! p8 h) |( I* l
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    2 h& O& s' n3 V" j5 _
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
    3 r- J- X. \1 K9 Z
52.         P1M0 = 0;
    3 u3 @' D& i* u  L6 T  A
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    ( {( `% Z- B2 b1 E1 K* `7 t
55.         P5M0 = 0;
    ' o  q( `& m1 E8 a: W# _8 @
56.         P5M1 = 0;
    8 {1 X( J: D. t1 p; [" ]4 r
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    & ]; ]6 R: c3 h* y
61.         P3 = 0xFF;
    % Y6 e$ Q: [. G+ T6 M
62. }
    
63. 
    ! P1 o$ [7 X! V4 P
64. static void Interrupt_Init(){
    8 H# C8 S0 T* z6 k' ^
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    7 p: N8 o, j9 z/ z+ N% v
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    + c  e( ]8 ~5 K: c; ^" ^3 ~
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
      A, o5 g3 r) Z, c
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
    8 B5 i* _1 a- ~
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
    
85.         idx++;
    6 T9 X3 R3 k( d" k; s7 j
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)
    & D: E1 N4 C$ ~$ G
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    ) m9 N8 e: Z! R3 a/ b4 ?- _' C) ~
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
      A; s. ?0 ]5 c! \; c6 D
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
    6 r0 e' q- G7 X/ a
94.         if(LATCH == 0)
    7 l5 |( v+ j& q
95.                 return;
    
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
    ; V* ]! t! q! ^9 \) W
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
     - N. T* v( m% d) p  @( m8 c3 |
101.         isReady = 1;
     
102. }
     4 V; Z5 x( o- L# ]3 y9 M! p( |0 c
103. 
     1 D( J$ V. Y- s8 B, d3 H# J& k
104. void main(){
     2 F4 T6 y# u6 i' ?
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     5 g$ K/ _, Y4 H! y( j  x& t) j
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     

复制代码

! X9 P, K, L# n- |( S2 U! ~  S硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
$ Z6 q1 u0 A$ o
* ?$ ?6 S" m6 p& G: e0 I" 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
1 O3 o% h5 _, S& W* Z6 {8 o" M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
2 f9 m' T$ e1 E7 l6 J精彩，楼主动手强，也写得很详细。
7 d& U- y! L5 t/ z2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

% K- d+ C6 L3 j: n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。
! q% w" ]5 w3 G8 w- L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。
( d( d! r9 q/ f$ V1 G$ x% w4 y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 I/ n$ a0 r. M' p+ a1 [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。 ...

) x0 C) v. N7 |- w* U4 t# L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。