自制FC无线手柄

雷精灵2046

+ w9 P9 R- K0 X  a4 Y" ?) X
1 \# r# Y, r. [; N; W( {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。

' u# d6 T3 \5 V. c1 G* i' f
: ^$ q& ?/ R2 O8 j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。

$ O6 T8 k" d/ H' u. S5 n+ a! v; F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。
( P$ D8 @& v  W  I9 z8 \3 S4 r2 s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。
& b! T* }! C  x9 ~6 v$ Q2 H


) x1 C8 G* h$ E$ j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。


完工！
( N% O( {, S# _
& Z* z- f5 x# V+ V( T; @: a) N
+ ]  T) g( u3 K3 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。


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。
* H, J% i/ O5 l) q" {
1 D; S. H, T6 w/ Z
& _- A6 x- N  {/ ]
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。

这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

1 _8 z6 y4 f9 ]# f8 u9 F4 s- e. V9 s
# A. v- W6 r. j9 r6 _. U1 m2 N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！
: m8 C" C3 Z* I% r9 Z编译器：Keil 51。
5 s7 I1 }& U: k5 S1 H$ W6 \. M" P
, A9 Q* p5 H5 O发射端：
2 H* w" q8 s5 W; O

1. #include <INTRINS.H>
   % J9 w+ P0 d  H* ^" P
2. #include "STC15W.h"
   6 c8 N& Q5 J0 l& O
3. 
   
4. 
   
5. /*
   2 x) t. k6 [9 J! r" ]- G* z* m
6. --------------------------
   / F$ |$ i, b/ h( Q9 I$ k
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ' D7 @/ S) i  L( i. m
10. |                 STC15W204S                   |
    + ]2 u# `5 t1 ^! q9 w  D2 {: k
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    + G* o0 u; T2 b: {
12. |                                                   |
    $ c( ^& u( C/ Z
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    " h- C2 w( \7 S, \
15. 
    ! Q( [* j+ }. `0 Q
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    9 j0 S9 Z8 g! y/ c
17.            Red          330
    / b3 y& P9 w1 U; o8 A
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    9 f' x: Y( X* w  e
24. sbit OUT = P5^4;
    2 j6 W; l; g- [) z' l* T
25. // 低压指示灯引脚
    8 G! ?4 u/ k( n0 O
26. sbit LED = P5^5;
    : V: O3 J, P8 ~! j6 M/ |
27. 
    
28. // 停机标志位
    9 a! j4 g' w" e* L1 I$ G
29. bit isReadyToHalt = 0;
    " l# l$ K! ~9 ]6 D& b+ Z
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
      b% K1 B! V  [, `& G$ j
32. static volatile unsigned char count = 0;
    8 C* a# ~$ K. s2 |" o( R* K
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
    
37.         P3M0 = 0;
    8 \7 a6 f* M$ x$ H8 h
38.         P3M1 = 0;
    ) @: |. ^# R+ v
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
    % @8 n. o3 l, _- ~* }6 R/ F3 ]" n
41.         P5M0 = 0;
      h/ j5 G9 j  Q# {/ w* u, d
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    . R2 }& N$ G: A" m8 n- d
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    & t1 A6 G: H  ?8 m8 @( T/ J8 S
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
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    9 p, o5 i) ]+ m! V% ^
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    / M$ N9 k# Y+ G- D5 }
54. }
    ( ^& z6 Y3 x( ?" C  r" x  |7 s& A4 R
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    ) }8 K# U( V1 l& E& I: s0 G
58.         IT0 = 1;
    ) R, K" t, H/ X/ J% l' Q
59.         // 允许INT0中断
    3 K' b1 }9 q3 M7 n; y. W8 n- w) e
60.         EX0 = 1;
    3 B+ O6 h7 e2 @+ h- H, W
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    8 P% K. u/ j# w/ m
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    : b' R) s7 [- R; X9 v
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    ( m$ Z; f! m) \6 E/ [; v( e
66.         ET0 = 1;
    6 }' o" m- I& P% P6 S2 m
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    : i0 k* l+ [1 G/ a; n4 N9 g
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    , i% B- ~' V7 ]
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    1 \0 @: m* r6 F" O) b2 h; p
77. 
    $ e; j. q1 {5 D1 p0 P* H4 k* Z
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    . R) x0 I; a3 v8 T; D2 F# ^1 R- a
81.         // 累计矩形波次数
    $ s- R- h3 Q* n- }5 u, E
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    8 c* j. h1 c; i6 O' p
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    
88. }
    
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
    
94.         ET0 = 1;
    ! V  _: G- S0 `. f
95. }
    
96. 
    
97. 
    ; U  c" O; K# q5 G7 k
98. void main(){
    5 |5 L9 p( \2 D; y
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     + a0 K. A& I# m* p# x
104.         Interrupt_Init();
     & \" o$ k# o& Q' Z$ E, \3 f2 U
105.        
     * g& r7 v% J- T' o; F$ w
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     0 `$ Z) |, Z3 q
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     / @9 H1 t4 b4 i$ f9 D% D
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     ( I' W* P- r. Q
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     ' x7 I3 n4 t. F4 c; ?
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     $ Z" D5 l2 m" p+ A
113.                 }else{
     3 A  m9 y9 ~9 g  z
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     7 c% T2 @, |. _; H! i6 x/ j. B
115.                         LED = 1;
     6 y, Y: i0 b5 c; K+ i- X) m: c7 l+ Z
116.                 }
     ; R9 i3 m) Q5 a3 X4 N; t3 x5 j: a) t
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;
     
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;
     5 k5 M0 \4 h" [! t$ ]  v
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     9 y; u5 I5 U& R7 ~" C, b
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     ( ~, M# N4 l8 t; H0 M+ {
132.                         // 唤醒，清标志位
     6 a* U9 O4 H. S7 |  \2 e
133.                         isReadyToHalt = 0;
     - |4 e+ H: R/ J) u# U0 t2 n1 ^9 u
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     ! h( f% Z1 {8 j3 |
137.         }
     
138. }
     7 \% e. }& |: p6 j8 T

复制代码

硬件参数配置：

2 r3 M( v4 A) R
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   - M/ |$ V0 L. v# \4 K# ~" A' l4 b
4. 
   1 u( U- o, p0 l$ }' ]
5. /*
   
6. 
   5 Q: C9 F7 b# E4 y1 {$ @
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   ) x+ b: z* a; G2 }
9. |                                                        |
   ; H& M  l; }1 P& P
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    * S! M  U, X8 I# \# j$ A$ d; E
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    4 b, |4 p4 Z0 Q5 Z  {) ~% l; s
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    ' {3 x! ]5 h, z" j9 L
17. |                                                        |
    ( k4 D( H% n6 B5 c# E
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    ' f" `0 W7 _5 F$ s# ^8 W
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    ; K* j. x' ]4 T9 m# V
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    9 ^- `) L/ C2 I  o: N. T0 h
23. *---------------------------*
    % W' T' n2 [# `- z, S2 n/ Z
24. Fosc = 12MHz
    9 v% U6 C3 |7 d  G
25. 
    & P* G- c' ~3 u( ^
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    + [- K# N$ L# B* m2 j$ ^9 [1 b
28. P1.2 -> 下
    1 R# V% A, N5 d  D, e7 I
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    " H1 u) V  A0 Z% ~
31. P1.5 -> STA
    1 @( k! m1 ~2 l! g0 ?7 }
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    . M( Q) K9 G% e& U; C
34. 
    2 o1 M, S" g* Q7 @6 D  @$ ~# e
35. */
    
36. 
    & ^4 s& m/ J; b% E8 q) d+ ~# ~' H
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    4 t8 W8 e2 |! g
40. sbit DATA        = P3^6;
    3 ~7 q1 L9 W5 G& V; V% l6 i
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    . T; B. W0 m9 M7 `3 I" c
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
    7 u7 h- p! \, [; m# {3 H$ Y7 V
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
      w9 x1 Z, Z. t% Z" W, 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;
    ( g2 b# V* ^7 w; T% E
48. 
    # v5 V+ o" D+ s' U1 u
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;
    2 a$ s# q2 t; a. J
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    & O+ j7 q( Z" F/ a- s
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    . L( ]9 K! l+ t( F0 Q  \
59.         P3M0 = 0;
    ) {7 o0 E+ t( s: i8 a  W) h  e
60.         P3M1 = 0;
    : z0 X! r$ Q& R4 j; }
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    6 B) F  j3 Q* W! o4 W
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    ; U; w' J; _9 V6 ~
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    ' |( W# O0 j( \7 w
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    & J8 K; r3 X) e9 j6 Y+ L' \* C
70.         IT1 = 0;
    0 A. k7 J" k& g# w9 {
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    ) t# d. K+ K! ?; H
73.         // 开启全局中断
      H1 U, |9 u- d  p  d
74.         EA = 1;
    
75. }
    " ^2 X; ^5 {& k$ ~
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    ' Z" }/ l$ Y' J3 Z2 R3 u
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    ( f$ G5 \1 h/ H7 N
79.         if(isReady == 0)
    ) _, {$ A% M- X/ q0 _, z3 g
80.                 return;
    8 \9 k7 n$ E( s- k) q
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: Z% m( j: w) |& H
82.         if(CLK == 0)
    ; B8 p/ A+ d- v9 D7 [. F
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    $ a7 y3 I. y2 N, A
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    , i% T0 {- _2 f2 v
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    & s, q1 \1 ~1 a2 k/ V/ v1 i
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
      H5 Q" r  Y: O8 L. D. C) ]
94.         if(LATCH == 0)
    1 l% l! R' F  o, F
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
    / `; i& b/ r8 j6 j& C, t
97.         key = bufReady;
    $ o" V4 V* ^7 `
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    ) ?) C1 s3 e3 ~3 w. U
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     # I% K; K& ~' a) K
102. }
     
103. 
     7 p% i) y5 l6 m( _% O# v; K' Y; p
104. void main(){
     0 v9 ^$ b  Y% a  K8 e
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     3 ^, x- V$ o% f0 s
107.        
     . W: f$ r' W/ s" w; Y' ?
108.         while(1){
     % N" W% x$ Q( P1 k
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     + E# S! s/ H. |' j" J
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     % `- @- Z# E0 `0 E1 f! d. h/ |
113.                 //_nop_();
     + l# Q) V" _  Z; u& I
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     9 i( y  V5 n4 x, a! l: B
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。
6 ?9 `0 T9 Y# ~, C" U/ w& e; L0 g
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。 ...

3 y( w3 r: [, f9 G& A% Y& Y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 ?' v5 Y- ~. D4 O7 c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？

: R7 E: U, [( T6 J# g( d0 M9 o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。
2 ~; S) n, {/ U& Z9 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。
# J' ?6 y. r( n. o" q* 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
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 ...

# q* A' k) _! S) ]1 \4 w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。 ...

  h3 S$ v& M6 g1 O- J7 S能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
! r# q% p& L+ p6 B' r1 t/ ~% ]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。