自制FC无线手柄

雷精灵2046

6 t0 H2 |1 U, l2 g1 E; R( ^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。
( s  Q$ f, {, l% L$ U4 \
8 W! @+ _2 W' K( d! \6 ~- n( ^# {
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。
  G3 [, L  q' _! e( N& y+ b
9 k9 P8 F9 L( H% _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。
9 y) ?, W2 M5 k6 W- t

/ R, E- _- N, y$ q; N! ~0 |" Z. G
3 A, i' T+ m! h8 g0 e! ^6 z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。
7 k& b$ f; J! A( {: h

3 y4 [# h6 d. p完工！
# p2 D% i  S8 p2 D6 G

* w# p+ v# M; `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。
4 g8 h4 K+ j' L4 u9 P

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# S1 i0 o8 \
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。
9 o/ r& S6 E+ O( L
: `+ j& y$ v3 z. W5 F, s- N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。

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！
编译器：Keil 51。
& x9 n8 o, v% J. v- t/ R7 T  {$ K
; A5 w& l' o. C9 T发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   7 e' f5 S8 E0 K; Q% p$ U1 T7 q
2. #include "STC15W.h"
   % h/ ?! N) A/ |* O
3. 
   1 @* }% z" ~; K
4. 
   2 B! C) o, f& ~5 w9 N
5. /*
   
6. --------------------------
   ) ]0 D. \/ y0 }9 C0 i: I5 H$ Q
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   ! U  v* K# i2 S3 M* s( r- J; \
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
      s" J" n& p6 k3 g; o
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    ) H4 M& u0 g6 d5 w' m
14. --------------------------
    - ~" t3 R# ]7 S5 m! q" K7 B7 s# ]
15. 
    5 K; E0 D" l* Y1 [! I4 O. l  _
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    + x4 f$ X) I" m6 I& v
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    
22. 
    . @+ y1 N) X( C
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    & `  l- D6 j  e; ^( H5 ~
26. sbit LED = P5^5;
    : B" a: j# E6 r! E' G% `6 |
27. 
    ( N8 L( H1 X3 H9 W# O
28. // 停机标志位
    " S7 g; j7 h" G0 ^# h& @9 _
29. bit isReadyToHalt = 0;
    * b* Z0 I, G% N, V- h0 n  _
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    1 q6 o6 N) a- H$ r/ E; c8 B  V
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    + u; X  o( X7 [4 t' M5 V) M
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
    
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
    3 t& ~; A& f. ?8 V! e
39.         P3 = 0xFF;
    3 b' A, L% S! s/ G6 c  W8 _
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    7 u% k( M$ x, F" u
41.         P5M0 = 0;
    0 I# [4 u9 ?6 Q) t4 |* B, I+ j
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    ) B# D7 r2 T/ i+ ]$ H- H
44. }
    
45. 
    0 Q5 f* K6 g  I* d6 i
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    + B6 [# N8 P4 N
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    8 h: `3 Y) O) a! M
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    2 g5 e' Y* T, o1 L- ?8 B) {
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
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    ( d# w5 I' Z7 A' Z, h5 {0 c: q" {
56. static void Interrupt_Init(){
    : ~0 x6 J( p- ^3 k9 W% x) t
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    / X6 b) p% o4 N6 W8 L- `9 E- x
60.         EX0 = 1;
    + T/ b1 \/ ?7 o9 ]8 J  o
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    * X. H# T2 @, _% c6 X
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    " ~2 _0 S. F+ F: `; z% H+ \4 m
65.         // 允许定时器0中断
    2 E( M4 I* [9 r+ c3 h) z# o) ?# B
66.         ET0 = 1;
    ) k# Z, E) F5 I& Q: d  ?' w
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    3 |7 ~/ l* \" T2 M. \2 C
70. 
    , K* X* j. d9 V2 M( D4 x
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    . ^) s7 e4 p- H& E
72.         // 矩形波次数累计归零
    7 c$ Y8 m0 ^' _5 D
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    7 @! ?2 I6 [& E
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    $ w- l% y: [3 j6 |6 s  H
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    . j2 B5 O5 e0 U
82.         count++;
    ! G7 V  ?1 {- U# {+ X3 T5 @/ G# R
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    - J+ `* p7 o4 i
84.         if(count > 250){
    ' d4 |( E7 N8 e
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
      k9 ?3 j8 K" b* O2 U; \7 r
87.         }
    
88. }
    
89. 
    & X, }: ?6 _' @6 Q$ a' _6 j) i/ G; X; M0 P
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    # Q- R, ~' _* t: [5 T3 a
91.         // 矩形波次数累计归零
    / L* F) Z) y# O9 f" M1 B2 e
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    & [+ {2 Y4 m: O, E
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     , R8 l6 I# J& z. o2 f" ^% V- A5 F  ^
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     / C3 P" [% R) \2 g! j6 s
106.         while(1){
     1 M: ?9 Z8 l" D  x
107.                 // 检测电量
       F9 y! J  Y: C! ]( U; r$ b' i! A
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     ' I" {$ w% Y0 n+ A
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     * M7 k) q, i) I5 F! ]5 x3 D! h
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     $ c9 f- d, `! S* P0 b1 b
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     + Z2 d! [& m3 J. |1 h2 A( W5 ]
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     % F6 o& M- V: ]  f: @, I
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     2 m  O/ h8 h: k2 @; s* {: ^
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
     
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     * J( v" x3 m' _) c. g! c
126.                         // 进入停机模式
     ( L  ]6 q+ g& q& ]: _" E+ ^2 K
127.                         PCON |= 0x02;
     8 g8 e. C0 [) A3 i& z# }& b
128.                         _nop_();
     : W5 |3 G: V5 `0 X) _, V
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     7 C; t' Q! I& p% z$ P$ Z/ ]" t( d
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     1 p% C; w3 t. \8 \$ F7 @, H. z, F
133.                         isReadyToHalt = 0;
     : o/ C( n. t+ A$ R2 H9 |* R. ?
134.                         // 重开定时器0中断
     $ [& e; y. L' @3 B8 }
135.                         ET0 = 1;
     1 z* n- P4 R+ E- k
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     + [. Y8 W. R. p/ Z

复制代码

# c2 r" ?. p2 v$ c) o6 @硬件参数配置：
3 G* S& E8 ?7 I
* Y7 v" j7 I0 _$ K
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   9 w3 e( ~* y7 w
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   + b* P$ }$ i) ]1 m2 u; l
4. 
   ! d. u+ D8 k5 H' R0 A
5. /*
   " M5 n& K! f! |! @
6. 
   2 @$ K! c( O3 n* ?$ @* N
7. *---------------------------*
   2 N# @% q0 r: S% Z
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   , f" W# O4 A! H) I. n3 E0 H( `
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    % l- e: c5 B5 Z) }4 T
11. |                                                        |
    " V8 E0 C: b  I4 X( k
12. |3 (GPIO4)                                  14|
      r" E9 A& p3 J% m8 N, C
13. |                                                        |
    6 t  ]* Y9 a/ ~# ]9 k' o* i
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    $ e& {# G9 v6 U2 G' d4 K+ @
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    7 [; ]3 G" N7 _! s. _; R
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    ' Y6 t6 a. Y* r, x; c; G
19. |                                                          |
    * X, ~1 m% h+ h5 J# v
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    % |: B) \& c8 _+ E- o
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    0 z' C9 N- m1 Z3 n; _
27. P1.1 -> 左
    6 ~' i/ L* a9 R4 v  e1 ~; p2 v" r+ K
28. P1.2 -> 下
    - ?6 S7 H0 d0 L: f, S* d
29. P1.3 -> 右
    : Q0 v" d% R  J  R4 q/ P# R6 I
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    / E$ ^3 \& Q5 S
33. P5.5 -> A
    
34. 
    
35. */
    
36. 
    
37. 
    7 D9 H2 M% J! K& D! w- i( p
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    - \2 P* R6 I# P- p( _) [
40. sbit DATA        = P3^6;
    - L3 B) M/ y: ]* @
41. 
    0 G4 }" v' H9 Y, ^2 W
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    8 w  b% X4 }6 |* q( U" v/ 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
    9 Z% B8 o6 q3 D
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;
    3 z* I3 N; l$ s3 c
48. 
    
49. 
    2 I$ Q6 j$ W' y  p  _; A+ q& O" T# A
50. static void GPIO_Init(){
    7 q9 I+ u! p# t2 ^+ p
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 p  S& x) B8 g( ~0 n
52.         P1M0 = 0;
    4 ^* a5 m, T1 w; r- s- a
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    0 Q3 u- m2 J5 Z. N$ B$ w' F! \7 u
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    # o7 \4 G$ J/ T* Y" F  `
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    - Y% t. K; o8 M) q8 F( C! S
62. }
    
63. 
    $ V9 R4 U5 k+ d4 ^' J+ s
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    
66.         IT0 = 0;
    7 i2 `/ T' |# ~7 m
67.         // 允许INT0中断
    $ b7 E  X. O! }* o5 H9 z6 n9 r
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
    ' `% a5 n+ a  e6 t5 w, u
72.         EX1 = 1;
    5 c1 F9 F4 H+ R6 ]8 |
73.         // 开启全局中断
    4 y& d- U1 l5 X# a0 D0 T0 [2 v
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    - I: Q5 d9 q0 I; w* V5 [1 P  ]. Y5 b
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    - A+ E" s$ s8 ^8 [, Z/ S' W
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    & X) y1 \+ J' ?* A) i
79.         if(isReady == 0)
    $ K$ t6 s; u1 Z; g: u
80.                 return;
    8 D/ {4 T" ~3 [% Q! X
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;
    : T! @% a9 o# l- F/ ]6 v. d% }; X
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    4 _) j$ P8 e  t3 |
85.         idx++;
    9 b& [' G3 X; A" C6 y/ V* u9 v
86.         DATA = key & mask[idx];
    4 j; l6 R- o$ w* |
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    1 B( c3 i1 m. V
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    # x- C/ t+ ~' b5 B) G  K6 l% C
90. }
    
91. 
    1 I6 [3 n. E, z: g* s
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
    ! C1 q0 @5 ]1 e7 F9 T  |2 u
94.         if(LATCH == 0)
    * a' Y/ d* x6 g( q+ x
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
    , f! v+ D# w0 ~4 _; J% O' b
97.         key = bufReady;
    ( A. h4 z3 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
    ! m0 m/ U% c6 o8 p  I9 F
99.         idx = 0;
    7 V4 E5 m- g1 y& O
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     ; M/ t; l* `; I' E
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     2 b2 R, B# y0 U' y; E5 L6 |
105.         GPIO_Init();
     ' Z! F# R" }  ]2 Y/ j
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     , L1 q" y1 I2 n, v0 s
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     # O0 j7 W) t5 H$ A) v5 r3 \
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     + t  y; d4 d4 o
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     # g. r# U' p' p, T

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
  H* e  l% Z3 g# w/ C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。 ...

4 s, F3 m2 o5 Z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 h1 @, `! J& B5 \6 @6 F5 a2.4G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
% l$ ?5 v- G" r7 B# \6 T; S3 v- ?/ Y精彩，楼主动手强，也写得很详细。
3 w4 y+ r2 m, W, S& _! |2.4G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。
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
1 k( @, R) u* m3 E. Q* 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 ...

- L" R% q% S  j% j6 q7 `, V- ^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。
+ E& N9 A6 ]# `5 \5 n. P+ f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
0 B, o+ L$ b. I- B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。