自制FC无线手柄

雷精灵2046

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。
, L- E" Z& |$ f9 \/ e# ]
0 z: a: L$ |! Q- _5 f6 u3 y
- b$ d0 \; `$ r& F$ e, e: c$ v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。

, A" T9 k3 |% f# g: C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？
- L. z# U7 T( l& f- @9 l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。


* j7 \# p. Q: U
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。
: l4 m+ E) C0 w3 }1 o7 {5 J5 O

完工！
3 L! @" j9 w1 N0 {% h& q( c

5 g5 f. Y! M5 R0 Q" V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。
& P8 V8 \8 q) J, ?2 _) A( c

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。

% {" s' V& x8 h; e( |

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。
2 S6 B2 ~' n' f. R8 G& ~$ w
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。
* Y/ |9 [6 P4 U' A
. f3 e' K# C/ |- X) y& o  ]
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！
5 c: E4 Z: [4 N+ c/ E; X0 \3 d4 V编译器：Keil 51。
6 H( i( e( P" N$ U% N5 `% ?4 V
1 R% C, Q7 G) D" \- E发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   ( |. i3 j# ?9 a& \* y
3. 
   
4. 
   + W/ S0 P' n5 n+ C1 u' z: S9 V7 B1 m
5. /*
     U2 \1 B9 P( Q& y' c; c9 T2 \+ U
6. --------------------------
   6 j  @! c4 t& s( E
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   . q+ K& e/ K9 ?5 p( y& s
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    + C2 T4 W: {3 l+ F" D
12. |                                                   |
    ; W5 }! r7 M+ F; `6 X3 T
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    & h3 g2 H* B7 `  u. B
14. --------------------------
    8 l  Y& X+ ~! |9 I& Q1 B6 F
15. 
    4 V2 P2 V  `! O! ?) M" C) [
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    . D% T% I: k5 A# S4 P
17.            Red          330
    
18. 
    4 |& l& ?" ^/ B0 @
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    , H8 S3 {* ]6 P0 {
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    9 @3 W! N/ m7 }, o; A8 ]
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    $ ]1 ~/ K6 n) q7 C3 j( y. {9 r! B0 ^
27. 
    % @' K8 ?" z; w5 ]# {
28. // 停机标志位
    0 m6 H7 g) z% j5 m6 W4 Q8 s9 B
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    3 ^: [  r  G  f- ?
32. static volatile unsigned char count = 0;
    6 l7 x- U. ~: L5 ?/ e7 |
33. 
    / r* S1 q! M) v% M
34. 
    : ]7 z9 c9 f7 ?# a  T) V
35. static void GPIO_Init(){
    . b: F3 D+ _/ Q6 ^$ h' q
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    + ]# ^2 R1 E7 Y! w" w4 p3 a
37.         P3M0 = 0;
    7 A& {  `/ S( @8 N: N" P( |
38.         P3M1 = 0;
    ! d8 E& `* u& S2 u, k( i
39.         P3 = 0xFF;
    . B" k  A9 E0 t0 }) P0 `! `0 Y# Z' Z
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;
    2 [7 q! a: m, ]% r6 L' P
42.         P5M1 = 0;
    ( z9 M( s$ |" d# |
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    1 n* O1 P: }) z  V$ \: ?* E! X
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    - l& w+ U1 G# b. }
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    9 R0 o- `2 ~( \* \% U, j
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    ' ?& T- k$ V7 ?: }8 n7 ]2 \
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    ' B# N4 L0 y. }- q0 V$ w
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    - Q+ {( x% E# q1 d2 _( k
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    3 ~/ A+ j, L$ C! k
54. }
    7 J! \1 m) l* y$ E+ h: y/ b
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    ! Z! n) x. W( A/ H2 k9 ^$ w) O
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    + O$ F  o: y. e$ ]
60.         EX0 = 1;
    ! `2 l, u: A0 h- e  g: ^  g; T) |
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    9 I) x  d" w6 `3 ?$ [% A9 H( p
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    # [9 Z0 W+ y  Z
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    6 N7 v/ Y+ ^5 Q& y2 h
67.         // 允许全局中断
    - I4 A" F+ E& s! |
68.         EA = 1;
    
69. }
    ' I9 \' }9 y; j$ K
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    + N  j# Z1 W" Z4 C/ i. \/ J
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    8 ~( r4 _! z$ ~; |6 U( e
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    9 [* b* Y. N  Z2 l5 j  ^
77. 
    & Z( ^& v1 T" p+ Z5 f% `! x
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    9 N; \1 u7 T/ s) t
79.         // 输出矩形波
    5 H4 z2 B: B7 ]0 p
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    9 ^0 R$ E/ Z$ i1 l8 y4 t
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    % V9 h3 p* c& b8 T' m7 \1 a3 Q
84.         if(count > 250){
      [- G# R& J' h: h" d& x2 t9 r
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    
88. }
    - A* L/ I( T$ p5 P5 h2 ~) Q
89. 
    % c' }% s" v0 n6 y3 J; E
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
      z) U. B# v% A/ ^
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    $ |: e' G6 P  r! K' b& n
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    
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
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     . I4 @- U' W# k% A4 B0 t
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     6 g. C5 I0 n4 ?
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     ! T& L+ Q* M0 q2 X
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     2 l0 T8 e; _$ B+ L, z' U3 `0 T
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     ) U3 q5 C& m; k, F. V% z% T
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
       ~: \" O5 @8 ]9 {  Z) l$ G
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     . _" B9 P' C7 O! K& g/ x% g% M) Y; t
116.                 }
     ( ^- x# I- }8 q9 U, ~' X
117. 
     : x+ O# H8 l( l& z8 H; ^5 K
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     3 b# t# {( L1 {$ U* F! m
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
     ! G: U) w2 c# g! I
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     ( A" B) k. S' A: H, d. E  W5 t' Y
131.                         _nop_();
     5 M* T7 _, q% b7 Z
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     ' [1 i  }: P/ M6 m8 U8 x9 u
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     3 @% Y+ A# j: b% ~8 t3 n

复制代码

硬件参数配置：
7 }5 R5 h* T  {& y, i: s

/ u. G1 q% b5 M9 X# m接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   1 X3 X* z  f6 S3 `$ Z5 o% x
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   ( I$ r  g6 M* o3 e1 s
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   4 J' a5 b- |" }& A! r! _1 ~/ Y4 I
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    / R  r, _! \* m3 u! }; c# U, v" ?
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    : T' b: y6 a  j! H
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    , F! O/ \; [# i' b! _( w/ a# D% E
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    # u" Z9 f( m+ f
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    " {0 Y% v5 m/ i; c
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    - f9 m0 ~. Z0 _' o
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    6 m) D1 G! M& y+ {, z
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    . Z- p% g  o' r7 G9 @6 m
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    ; K$ V, ?9 ^+ r# I" U: w
35. */
    6 m  s2 g9 K! N4 [2 R
36. 
    ( o8 {5 W/ Z3 `4 t
37. 
    ' A& l, G6 K7 ^% z$ u
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    9 x" s, `6 C; q/ D0 H
41. 
    " p9 r& s3 F. R* \" Q
42. bit isReady = 0;
    
43. static unsigned char key = 0;
    " m# e; X& k: W
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
    
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
    # d% I( [0 ?: y: @
47. static unsigned char idx = 0;
    " r: @: E2 }* f2 o% [
48. 
    1 a; `* {1 L3 O+ n) k# ?% t
49. 
    * F5 m3 p, ^4 _6 P8 o8 x; R
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;
    
54.         P1= 0xFF;
    ( d; s5 r  f  ]$ f" \8 Z
55.         P5M0 = 0;
    " L4 C+ Y9 }& i- R4 a. i  u. T1 X
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    ) K# J2 N5 i& n& j$ N( P$ i
58.         // P3口初始化为准双向
    7 u! L) g5 q# y" s  ]
59.         P3M0 = 0;
    3 U+ W9 ~8 T+ @: e- Q% s
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    1 Q' `* Q8 k0 S) w3 L8 E0 S
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    9 W& v, b( ~% `9 Z4 [' z  E1 f( T
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    ( f; H; z; l6 u' E, O/ B
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    . B/ F8 t) |4 u% E' ]/ x8 Y. N0 @, M
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    ! q, b% e# c6 X& `$ l, K
73.         // 开启全局中断
    0 o+ q0 |9 T+ n7 ~8 a& g
74.         EA = 1;
    ' k" o5 p& e. u' e
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    
80.                 return;
    3 Z& H( r9 s, X9 U) `* d
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
    # N& a, @, E( j/ w6 G$ x8 ^
82.         if(CLK == 0)
    3 A( T8 c2 \: C5 y
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    , d2 H2 _1 t; R  O5 |- R
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    - ~# t* k" p1 I6 l  l2 s" x6 C
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. 
    8 p, g8 r- g" z0 C3 C" I. p
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;
    0 w% p4 d7 ~; l8 {
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
    " n3 e2 ~& ?0 h0 ^; @1 n# h
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
    3 z; K7 v: I$ k/ j
99.         idx = 0;
    ' U* y8 _7 N9 q9 H" i
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     6 {+ S! f" B1 U1 L' a. Y
102. }
     9 Q2 L2 Q1 @; {* {# v" n
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     8 R$ r0 W( y3 F8 M( {
106.         Interrupt_Init();
     ; [' f9 P* S( k4 M# F9 z
107.        
     $ n( D: Q1 ?; V/ G! ?: s
108.         while(1){
     ) k( q( _  e/ W" L" l' k
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     $ d8 Q4 Y5 K2 w) X) C2 d
111.                 //_nop_();
     # u1 U) a5 ]9 {6 E* n
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     4 L" ]5 L, x# I* L9 i9 R: Q

复制代码

- m/ J* M4 t  v7 X" K硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

7 c8 R" r+ O7 T, W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
0 u6 }9 a; X9 d# x) z9 i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。
5 }+ H7 L, e% u2.4G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
% w6 Q. r( W8 h1 f精彩，楼主动手强，也写得很详细。
' G! J5 U7 v' ]  ^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。
" s* A0 D" I# F. ?3 v5 ^$ h7 `, r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。
2 L8 X5 O) @; L7 ~) N# U# q* 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。
3 k0 _4 t' }+ ]; M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
* p4 P/ j. V. d/ q! {) L/ a9 ^2 e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 ...

' \3 C! X" |0 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。
两个板子倒是有十几张剩余。
  q; A' v% n  {$ Q2 k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
+ r0 N0 E+ I+ d& ]% O7 d2 E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。 ...

) I5 z( ?5 t+ c# X5 l% d. e. X1 Z  @能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
$ C" X  m% ?7 \: q! y# A9 g# Q  F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。