自制FC无线手柄

雷精灵2046

1 k: d* R! Z$ b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。
/ O/ Y: Q3 d6 _, S+ ]8 G
; k8 v+ I' \& p+ ]7 y2 ]& x
- z) V! I) y, u( S: R+ m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。

: z, `* C+ H5 P/ r. g) o$ `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？
2 w( o9 P6 {( i1 d9 ^3 i: k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。
3 F4 o$ {6 u. J8 R8 A) I
% |, U4 W6 t9 Z7 l( C, Z4 U
' o* S2 \; k( L( W1 V8 m  b
( x/ ]1 G# F4 l' [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。
' x; i" ?% f$ Q
4 u8 {5 D. `- |8 ~+ E
完工！


4 b; |1 t  y+ W0 m0 K* Y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。

; B, I5 j$ h* z( Q3 t2 }
6 w/ X5 V& |5 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。



9 O/ I+ z; j; g$ q' B; C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。

- \; ^8 e7 m* |. Q$ L5 f9 y
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。

0 n6 u4 K. i1 E4 c发射端：
' Z  L3 N4 P( V  P

1. #include <INTRINS.H>
   0 u! o/ j; ~. f+ T
2. #include "STC15W.h"
   # g! Z  p# N5 Y  d2 w4 D3 H( ~
3. 
   
4. 
   
5. /*
   3 O3 L- @) x. L; H5 |+ `" J& O; U% b
6. --------------------------
   6 V8 u/ F: d3 Z& y) _
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   + |) |+ ]  I( a+ `
8. |                                                   |
   7 c* d3 Q& |. Y* G/ \' g" r
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ) h; p, f* k# W, O! s5 V7 q
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    ; k. Y" k+ X8 f$ |
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    ) ]4 r8 N" g* E% H8 j$ q
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    # ^% N. n9 _8 D) p7 p
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    0 x& F( J1 O! e% n) S8 X8 h
20. */
    4 O6 _! g$ {$ c1 I8 h$ e6 ~
21. 
    7 Q( q2 q) |+ h- e) |, R2 B
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    ( S& b, F2 [$ u# n1 P
26. sbit LED = P5^5;
    % `2 a9 T" l5 Z3 n  O
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    # [/ G0 O  L2 _" V. h
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    ( S, e2 y8 N/ G
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;
    . D& _# y. o) }0 ~, e1 b$ r
38.         P3M1 = 0;
    0 v, Q$ S' h4 z5 c# f
39.         P3 = 0xFF;
    8 Y; c0 e) h) B: B, W. M% F+ M
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    2 J2 b; L# v- J+ ?# B& ^0 @
41.         P5M0 = 0;
    
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    , l# |7 X; F7 M( z* r1 V/ R( t
44. }
    
45. 
    ; U1 q% O" x0 [) G
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    3 x$ k! D1 t/ l/ P3 F+ n+ I
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    5 L2 C1 v5 }: z  j" c
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    6 H! U9 h# q" b. d* Y2 T2 U% j
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    0 x8 W6 m; s. g+ A9 `
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    9 a+ I! a+ p0 n$ ^+ G! \6 O
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    . \* i- z( T3 V/ c
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    6 g' }. m+ P- `2 i4 N4 g3 ]
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    8 I: F0 ]8 g6 @/ f1 D4 b
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    ; O" X  |. c1 v) ]  A
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    # x5 W- W, f: y7 k
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
      H) \! A: U% X- |+ ]) i
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    * w. a2 d' O! K& b. @1 x
74.         // 重开定时器0中断
    6 I' f5 [+ \* ^' O
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    4 y: }; |+ S& q8 @. o* j
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    1 C# h& g1 F* _, T  @6 l; _) x, ?
79.         // 输出矩形波
    / D2 e+ `9 H! O( [1 h* S) G9 s
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;
    1 `8 M# S8 ^3 l" x" K  V+ B
86.                 isReadyToHalt = 1;
    * G$ i5 \9 D6 c, Z9 n% G2 T, A
87.         }
    
88. }
    / V6 @3 l' _- Q3 q
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    6 k; U) h% ~  d" ~+ x4 s7 _
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    6 W; v2 {+ O( ~) W! F5 v
96. 
    / x9 z& O/ o0 U3 e7 t8 q( d
97. 
    2 U; m& z- E5 H( o
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     : Z5 F" x5 E( H0 ^' ~  ]& S! l! s
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     " `" t1 x- k, q6 [5 h
103.         // 初始化中断
     * P/ j" b) I# M. S+ e
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     * Z& K! ^7 g  Z4 W1 J. r: H
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     & n3 u' G$ m7 V9 p* O: o* L+ z
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     " f/ T+ b* }7 w! c$ U8 @
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     8 t& z! x$ ]* Z) r4 R) F
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     / X. g; J5 L- i7 V( ?; S3 v4 Q6 x9 C" n
117. 
     ' R$ M9 X. l3 n, B9 Y3 P& I3 P  g
118.                 // 检测到停机标志
     , X0 {* C# E; E
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     2 T2 ~+ D; `( f4 B
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;
     ) k9 Y1 S& Y. d
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     ( w, P% o; P8 O+ @  C- @  [
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     5 h' Y" y; b$ E& b$ O$ a2 {& O
132.                         // 唤醒，清标志位
     2 _5 z1 u. S6 r6 U+ O# u5 M0 W
133.                         isReadyToHalt = 0;
     $ D1 B# n3 ?7 i2 N) b4 v
134.                         // 重开定时器0中断
     1 r) b, i) u* P$ ?3 ^
135.                         ET0 = 1;
     ; A3 f  z7 p6 P; {" N, t' Y
136.                 }
     2 m/ S8 W6 `( U
137.         }
     
138. }
     . L" Z' w7 G  b+ E' [, r. [

复制代码

) _2 ]9 Q4 Y, K硬件参数配置：

. L( c9 O1 o0 g- L! v+ T9 P/ f
! O, {) q6 m0 x+ k. h' a1 V接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   3 H" F0 S# s# A! S. W0 J
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   % ]) D; a" N7 S5 x# T; Z
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   4 V' I. [" N) S" _
9. |                                                        |
   * I1 W+ `3 Y/ x/ b
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    6 j" {0 p* p+ K! B
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    6 N! S) U) ]5 _6 Q% @7 b3 h
13. |                                                        |
    / D6 ^4 M/ j) T+ `' e$ f
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    3 E0 s' U: ~& z- c. s
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    % }5 j/ P' i; |2 }$ W
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    # b- x2 ^9 W+ |/ Z: ]6 H
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    # d3 }; R7 A9 L# o3 b
24. Fosc = 12MHz
    0 Y# P% a; d" x$ P
25. 
    0 |5 P- P: P* b4 A; l: ^$ C! w
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    ; M" T* T/ b5 l; [" p8 o- n2 }
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    5 Q' a7 N1 i) @3 q
33. P5.5 -> A
    
34. 
    9 W4 L6 f' @2 \" d( u# U3 F  o
35. */
    
36. 
    
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    + h* ~$ e+ N( I8 O2 P% y
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
      b* ^# _) t2 |3 S/ `
41. 
    1 [- k& Q0 z$ u8 b+ i! H" D* C
42. bit isReady = 0;
    ( E) I% x: `( d6 X+ r* o% S7 V: X1 [
43. static unsigned char key = 0;
    ) `2 P' `' [! `. V2 j- j7 t& e
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
    " c3 O) }2 n, ?" g$ a( I
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;
      B2 A' Z; [0 s/ U) {
48. 
    
49. 
    7 T8 s* [2 A! o8 a- {
50. static void GPIO_Init(){
    / Y- d+ b" U  x5 @5 o7 G
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;
    % A7 R+ ?3 l4 R# `( S4 F2 r4 l; h
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    - V" J- c4 e# L- H3 Q
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    6 b* ?: {# ~& W9 |: i0 E9 {
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    # N% X# b, N" W. P
64. static void Interrupt_Init(){
    ' }% s7 v9 ]4 R) Q  ~: `
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    7 y/ x% G: y) {( M5 ?2 e5 l5 O
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    - P, @0 r! Y6 u1 ~- L& x
70.         IT1 = 0;
      G& j8 {& h7 y0 Z$ Y' H9 m8 N
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    - {# H5 c2 V+ _! B5 E9 k" s4 e8 [9 ]
73.         // 开启全局中断
    : ]2 V5 F2 K$ w# z# `3 }
74.         EA = 1;
    
75. }
    / S9 L; t- P! ^" p( p# @
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    - c9 c# {# ]8 m7 W. y  |5 E
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    * x  l9 ^4 S, J2 q
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
    0 G* e' ?& K5 ~( e& Z0 s
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    * o0 n7 a0 C* |' k
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    1 Y( k$ H: `% P7 _1 b! R
86.         DATA = key & mask[idx];
    , J' H" G" ^. X& Z( A
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    " U) i% ~, {' a3 h7 k7 B) v& ~7 ~
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
    
94.         if(LATCH == 0)
    
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
    ! y) R/ f, ?7 W% C# j7 k
97.         key = bufReady;
    / }8 |5 l$ c' @5 j9 e
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;
    0 M; d: O' I  g4 P" m/ {1 Y
100.         // 允许CLK进行移位
     ) B- F1 k( \$ {& R. S
101.         isReady = 1;
       u5 K: H) M7 B0 ?& ]
102. }
     
103. 
     7 A3 H% P& H! x3 ?
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     , Q$ l& Q8 Q( a
106.         Interrupt_Init();
     $ X1 l& m# T7 I* S9 i* V2 L4 h7 s
107.        
     2 G3 H! M5 `+ ]  i5 C$ _: M# x
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     : b) v3 [+ H4 z3 ?5 j5 F
111.                 //_nop_();
     1 `, f4 E4 r. M7 w
112.                 //_nop_();
     4 }: `, ]& x! ^& ?
113.                 //_nop_();
     9 d3 B8 S* p5 r0 ?: |. z' D* g
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     1 G' x* D% v& b0 J. ], |( v
115.                 bufReady = buf;
       M. S( ^: R* P# F
116.         }
     # D! X0 L/ b8 g
117. }
     3 l- p* J( I: s' B8 N' ?4 H

复制代码

( y4 j) o$ b! ]% V  s( @" O硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
  O" f+ a, s% f' i
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
9 i9 ^4 O  p, C  m  `, O9 H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。 ...

2 y# g( P4 F4 n& K* x6 l, R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。
2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

+ A! @/ o# |9 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。
; U, S2 w& l9 H0 c/ i: g9 c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。
  i2 I  G3 p% M2 j6 b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。
# L( s! _2 ]8 T0 w7 i2 f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 ...

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。
+ w( O* i( b  Q: y4 a9 e. _, K两个板子倒是有十几张剩余。
1 }  l! ^: w. X! Z) a; y# \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！
3 a) h" V& M6 v% r& I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。