自制FC无线手柄

雷精灵2046

/ n9 |. P; D3 H/ t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。
" m5 \! v8 k9 e6 R( W  X# y9 C7 `
! q  D# H: Q* ?) |( Q0 K/ c: d6 g: 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。

* ~' J+ i/ C. A! H8 k! I6 P' b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。
7 t# T, _$ ?- e! c5 \& B: [

: u; K( v$ k# o
( L! J( v, N5 O. _最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
! ~, m2 [- ~2 ~% k3 Y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。
5 w% o" o& }, c

3 R$ K2 J, N. F! v" z完工！

/ ^6 r7 J2 ^* s' G
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。
* G, R$ ~! c" G- X4 v/ ]+ l
! d: r  u; P% Y3 m5 P* B0 m  d, G$ v
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。


1 y' ]; v2 n1 ^8 l
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。
6 r' k8 G: E0 W! w
" Z+ w! L4 X+ B4 j; |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。
# }7 L1 u! e( H' S2 ~$ M
% O1 d2 b$ ~" Q: J2 X这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。


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！
% u: f4 B7 h6 r编译器：Keil 51。
5 |( |' H$ C4 T" g  z, p3 i/ L# n
发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   / ^! D8 |+ \% v! u# J4 D
3. 
   6 R# S! ]3 v" Y0 G% q' E) }
4. 
   
5. /*
   # N9 B+ u1 A5 j& g$ ]
6. --------------------------
   2 Z8 m# \/ D8 I
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   + H0 h# z7 b- j/ @& A5 n& o
8. |                                                   |
   7 n% s- {( g, ^, h; d: R) M4 B
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ! y7 M0 G& i" I" u; H6 s% j. b
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    8 m+ i9 t: V* \& j& O9 i
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    + x, Q  _* I, Q' }  b
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    / V' Z( \. G& o$ @: s! j1 C
20. */
    
21. 
    
22. 
    - {- q! d" I( B) ]  v7 `! u
23. // 矩形波输出脚
    4 l. D7 c$ M; V/ b! R; N
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    3 r. s0 `# f/ V8 R6 e) i8 l) N0 [
28. // 停机标志位
    + y2 q5 n( X0 D( v
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    + Q0 e+ D/ R- D, q) R3 n
31. // 矩形波次数累计
    # S- k# O0 x: ^, f2 S. B
32. static volatile unsigned char count = 0;
    , k$ {9 i" u  h6 H4 ?  V# @
33. 
    
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
    ( O9 C: p7 o, o
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    4 @1 r) T# U# `" H3 [$ A5 v8 m- ^
39.         P3 = 0xFF;
    1 H0 a! \8 J4 B/ V
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;
    9 S6 d6 N. I% |
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    5 T5 w* k* z3 W: w
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    4 P  a; m& ~7 S% X& g
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    6 V! m* d+ S, N7 e( B
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    5 @1 }8 j! A- R% z
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    0 j# X1 I  W: R/ G
55. 
    ) X. f/ p' [0 B$ S; X4 c1 h# Y; R
56. static void Interrupt_Init(){
    ) A( Z! f" S, S: r6 R4 U; [
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    4 k) ~. Y+ _4 P1 i! z; c6 i
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    . `/ a4 t+ k' d8 x8 x
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    ( }7 ]. L+ Z- |! \
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    7 C: c" G8 v9 O2 C2 O, \! @
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    4 B" e' k! }  Q3 s
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    4 z8 C. o! y8 @
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    ; z1 {5 E9 d4 ]# z* K' p
76. }
    + K- E4 f! j: u
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    . y3 X6 i6 u& }! w
82.         count++;
    % t. B3 J- H9 ]
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    * Z% W2 I3 r- N
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    6 w$ m' H# `0 ?3 @
86.                 isReadyToHalt = 1;
    : y3 [, r$ e# e
87.         }
    
88. }
    4 D# I6 ~& N8 c8 a: a5 S; h
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
    , m5 y- {0 r2 q
94.         ET0 = 1;
    7 u) y: x. W7 [1 ^
95. }
    
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    # W9 v: k. ]" p! _! E3 ?2 X
99.         // 初始化P3和P5口
    7 W! u7 M9 t6 E4 ?$ i
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     . R! s( u4 a& C& c3 s* U
104.         Interrupt_Init();
     ; d* w- `; c/ p9 K
105.        
     1 n6 G' O1 [- ?5 Q& m; @
106.         while(1){
     ; a) U& T, P) S% d1 I% S
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     , t8 Y3 x$ g: [9 \) x! t  I1 R/ C" A! D
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
       t- e, @" l0 a. p0 b7 d/ b/ \% D
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     9 P# ~' o$ c. V% X2 Q
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
       Y; f" H" B# c
113.                 }else{
     3 `. X: |8 b3 y4 U
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     8 p. [6 M' d6 k" [' c3 G: W: ^
117. 
     . Q6 l9 a( f. B5 h3 A1 j% G8 }
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;
     9 q4 C6 B  j, Q6 }. u! |8 p5 n7 H
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;
     * l4 G$ p( \! e" H3 x  F
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     : M( h# k+ i; G7 Y( ?. H$ P1 N
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     ) s; s. k$ _9 ?/ @
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     + F! T  O! R# B/ a; G
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     5 e1 P% _' W! p3 E& E8 E1 O
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     ' ^3 k" w' }# b9 L
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     % P, @9 E3 r5 U% k8 D5 M* J
137.         }
     
138. }
     8 ~6 }  h. m8 R6 ~0 Q( B

复制代码

硬件参数配置：

/ I, e4 g/ |1 s' s3 n1 D% `0 ^
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   8 u$ l( x; C9 m6 }- Y. H; i
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   2 }+ q- g. ^. n% X
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   5 k6 q3 t7 t( g4 c$ O- D2 V% I3 V
9. |                                                        |
     k- X# q2 B! b$ h4 g" E8 S0 Y
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    : o& Z1 C2 n; ~+ _
13. |                                                        |
    ) u1 l& D2 e$ T" U# {2 t
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    3 o4 n. c8 k  S" p. p+ z9 j
17. |                                                        |
    + P! j' a( D0 {! N
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    ' [0 z2 F, U% `" l# J& p
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    , \+ `; ^8 |5 _5 T2 M
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    - v! b* s4 s  Y8 `" j0 y+ y* N
24. Fosc = 12MHz
    1 M( N) Y, }, U' G
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    / u, W0 D3 d# F/ |* f$ O+ {0 y
27. P1.1 -> 左
    , d4 O- u6 P, K# u: m. o
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    $ {6 k( z, c, d$ o4 M1 B
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    1 `! R4 f0 J5 I" {! v9 _/ p6 k
34. 
    ' b5 d* a7 W6 \, R/ {' ^
35. */
    ; r4 R) |: m# n4 [. l- y0 C+ _
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    " \8 N5 Y) B) n3 Y
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    2 S8 r/ x2 l$ U# M) \1 R2 Z9 ~
42. bit isReady = 0;
    6 y  ]& S; N8 H( L/ A1 c& w/ Z& z
43. static unsigned char key = 0;
    5 x' g2 c2 Y( c7 j" N9 i
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
    ) ~: T& P! R$ K* {" G0 i
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;
    
48. 
      p) ]+ Q  Z1 Z% }; E! W2 I5 Q
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    " r/ a6 T6 b7 C8 z4 J
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;
    ; S2 H1 P- F( i  ?+ o! w2 U
53.         P1M1 = 0;
    3 Q; p. l8 `7 }7 Q( r( g& ~
54.         P1= 0xFF;
    7 |3 r5 a& U+ q9 L& f* ~. i' ]
55.         P5M0 = 0;
    . C* v$ O, ~- e. `) P0 [
56.         P5M1 = 0;
    ; H& Y+ ?) w. _8 f4 c
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    6 }- x( X9 A$ M; [8 N, P
59.         P3M0 = 0;
    0 K! `% O. E  v1 `
60.         P3M1 = 0;
    ' N( k8 F' [' \2 |/ y, D
61.         P3 = 0xFF;
    ! V; U( x+ i/ j9 f% E' B/ q
62. }
    
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    6 U, A8 j4 i8 r# @, s, R1 p
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    6 X9 r2 N' G" }4 O- R& g
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    , H( P5 P( b4 [4 a/ D* j$ L: X/ s  T
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    1 l6 P' [, t9 L( d
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    / v' M: ~% \2 r: ]) S0 ]
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    : B$ j0 S4 l8 {. h9 Y! ]6 S
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    8 X. ^; m3 Q$ G! E2 r, {9 O
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    3 U" T1 s$ k6 H! V0 V9 I8 O7 I. m
79.         if(isReady == 0)
    
80.                 return;
    , s. e6 c+ h( g' P9 a7 E
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
    & K% \' @% u5 R
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
    5 v; O( U5 D: u" T* k. A
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    7 n' T6 E8 s6 z9 I/ w
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
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
    * |: e% Z# G2 L- \7 W
94.         if(LATCH == 0)
    , g5 O  E8 K5 \7 Y4 x# K1 b
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
    
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. 
     1 k8 `& B# N5 |1 E& _9 X
104. void main(){
     # b7 M' x. \+ ~" J
105.         GPIO_Init();
     4 U. K6 G7 d/ ~$ S
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     ! B9 Q, o* q4 ?" y1 w8 W
110.                 //_nop_();
     / z+ O% J8 A$ \) E1 Y) W
111.                 //_nop_();
     " ^  i9 p* d, ?1 H
112.                 //_nop_();
     9 t- c; O2 L6 p# }
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     * _: E. S- p: l& Z+ x4 [
115.                 bufReady = buf;
     # r1 N2 T$ r6 F# @7 k- c
116.         }
     6 G% j2 X! g. h6 z
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。
/ D( @2 X+ Q# X: z! K
3 T* ^3 r/ `. ~0 Y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
3 @3 {, C3 |3 k% D5 q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。 ...

& s, o; }/ O1 W- A; ?$ I+ H0 @+ G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
9 \/ c. H4 l- R+ ?- K精彩，楼主动手强，也写得很详细。
% m* t% D; u* ~' `- x# F* Z: p, p2.4G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。
/ W: G% h4 D- x& F# x  Q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。
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
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 ...

5 \( N3 H. s! j) T2 J: g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。
1 \, n" H( S( A' w4 U; [/ |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。 ...

0 E. a3 ]" }6 T# D能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
/ y5 s8 S6 {# j$ E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。