自制FC无线手柄

雷精灵2046

8 N! _7 z$ R1 _6 k3 G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。

: X% Q0 _9 C( ]
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。
* E6 ]: D( ~4 x5 H- p1 c) B% a
% j, @& M' R- _( i$ ?5 V3 W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？
, e. o% B* ^( U6 J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。

" J. P" E, h0 I0 G- P) D

最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
* M6 i8 K5 C4 [) r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！
; y. r# M. A  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。
' F& ?# q) R, ~! c0 N
+ y( x/ o$ e* i& _
, W% V- r6 o, M* V/ D- K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。

4 q  `- ]7 Q5 y6 i: h

% L5 S: K. r$ L0 H% K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。
* T! O- _' p# R6 R" [: {" _! I/ 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。

这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。

  }- a5 `/ s7 ?: _  }- o7 X( v8 e
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！
' V  M; y+ l! S3 ]$ c0 u编译器：Keil 51。
' u6 x# o0 ]6 S7 S6 x
; E0 N2 `  x: H7 t$ a1 ^# T发射端：
. t; r: S4 _  B0 R7 M0 C

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   # ?# ?4 H( S1 i5 _3 |) \
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   3 j3 \9 @4 z+ r
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   & R: Q: k& j; m/ t- l) {  w& g
8. |                                                   |
   + ^6 S1 {, t1 F# A2 U* u
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ! H6 g- S" {3 H+ `+ P
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    2 Q# ^' {( G( H
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    - J  {' ~0 \# q3 |+ y4 \& a7 g' h
14. --------------------------
    
15. 
    ! R+ e! b# Z) M
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    3 G, R1 E% W" S8 E* c
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    . o+ U+ b8 V6 O. b* t+ ~" M
20. */
    5 `  r9 P- q4 G/ q( r! F
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    & v/ d$ u0 l* E! K: ^- Q- [2 k% B
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    6 y+ j6 _/ m" K8 u+ Z6 K
26. sbit LED = P5^5;
    9 `4 x9 b6 s, q5 t* L* u" X9 L
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    " y1 |: u2 u. c- e
32. static volatile unsigned char count = 0;
    + V/ c; B9 |$ t' q) a" @
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    6 n0 T- V7 K% D2 Y
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;
    ! O2 x: H% g0 L, g: b4 k
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
    
41.         P5M0 = 0;
    0 C+ P% d0 r7 j4 @1 P7 y
42.         P5M1 = 0;
    9 D7 t, R1 k$ s1 _8 q, {& Q' b
43.         P5 = 0xFF;
    & z" Y( _, T8 ^' I, y# k
44. }
    + y6 S% o% u8 l
45. 
    , A8 @' U. @/ \* `& I- u9 y0 }
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    ! {/ Y+ N+ u& ?- f! W6 Y
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    ( M2 V: l4 @5 j! j! a# U) T0 |& r
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    % N2 l+ C: ]2 N2 e4 N
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    4 X/ g( G# L" g( y. |$ J, W5 b1 z  p
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
    " y4 L% a0 L* G5 w  O) E
54. }
    & S5 d) ?* b. V* U9 d2 C8 h& ~$ ]2 g
55. 
    " [  V, v3 `- f# f, m: F
56. static void Interrupt_Init(){
    
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;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    - @, I# @: [4 Q* s) O
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    : S* g  W! y1 ^/ p. j: w
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    9 f( N9 `+ a% f
68.         EA = 1;
    6 K2 n0 r: d! K, o3 q
69. }
    0 j4 Y) V- L% c2 e: G4 H2 g
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    ' I% L8 O% q6 s
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    9 P" |7 [/ ^4 N4 g5 v
74.         // 重开定时器0中断
    2 N& b- G7 J- d! ~$ r" u$ o
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    # @& U6 |& f2 X
79.         // 输出矩形波
    & M9 @! A! Q* S' y  h; k5 N/ T
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    4 s% c; \/ R- g8 {" k! F8 ?
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    $ Q6 a; U. L5 I! d
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    6 \) x; b' _% a. U" e0 A
87.         }
    7 P* i6 w% J$ ?4 x: ?/ H
88. }
    * r6 J/ G; @3 ]+ q: A* s
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    ' p( p3 F" T# {$ _, S9 M# Z. x
92.         count = 0;
    ) |7 `4 m% a; e1 A) z
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    $ H# A$ y8 d( z! y; e7 l0 x) J
95. }
    
96. 
    # h1 Q! m% e6 T& `
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    & o8 J" r! u5 X* z) y0 e$ Y9 s, [7 O
100.         GPIO_Init();
     + Y! {" @$ |! ?8 P
101.         // 初始化定时器0
     * a( w. O/ y( C% G% W& `" u' |
102.         Timer0_Init();
       ^1 F3 u6 U/ y- \. W+ K
103.         // 初始化中断
     0 k8 Q7 O& S" a7 f
104.         Interrupt_Init();
       ~* ~. N2 I& o) J2 i  D
105.        
     
106.         while(1){
     6 h9 i5 D2 f% N
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     9 X& x# Z) P  X- L* _3 `- _3 l
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     ) g( `4 m' n4 T4 r& n( `
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     0 U0 O6 G1 ]" |) ^0 I$ v8 j
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     + G4 g# U" L7 T0 i
113.                 }else{
     , W+ Z7 \1 I7 Z1 D1 [0 d$ q
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     & _) e* B& S; R. L+ j- R5 F$ W
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     " L6 L* s; q, J
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;
     8 _) {8 b7 S: k5 i
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     ) W$ |6 t0 i( {
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     & J. U. q3 d! x3 H( l8 H0 o
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     + B; a( e" d+ s8 V
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     1 {) E: R- a0 S% C7 \% k/ T) @
132.                         // 唤醒，清标志位
     ! q9 Z  m: G: C( z" e+ B
133.                         isReadyToHalt = 0;
     # L" R7 g7 @. \+ w9 K; H6 `
134.                         // 重开定时器0中断
     8 }/ b) k3 H: |4 \
135.                         ET0 = 1;
     & Z3 P3 f, `/ @" e
136.                 }
     
137.         }
     ' Q' F( t' n7 i, J1 N* l  Z$ T
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：

6 r/ _2 [5 U! o5 O4 m; @- n7 k0 Q
4 @2 q0 Z: x, E$ H, A2 D/ t0 z接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   * ]% U5 v& l  k. Q; {) F9 Y# M. g
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   # m+ T$ F) {3 E9 B
4. 
   
5. /*
     ^" e' M# Y: a' U
6. 
   6 t) A# Y1 A9 L* K+ k
7. *---------------------------*
   - {# V5 g0 h$ i: E8 t
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    ( [9 ~$ a1 ^' \- p# c! U
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    - z* V6 S- u$ P
13. |                                                        |
      y( N: P4 ~( L, ^
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    $ B( X/ j% @4 ^; N
17. |                                                        |
    : @; U8 f# |: U
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    ( K% {1 P. r6 t$ l# a! @
21. |                                                        |
    ) h& O% b$ J' w$ K/ @& K: J
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    # s' o; X' {0 [1 n
24. Fosc = 12MHz
    4 ]* v- \% o& g3 B. Z1 a9 `8 y
25. 
    ) X$ y9 x6 W' c5 E
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    : u6 U0 h" Q: R( `! r5 R1 T* r- Z* J
29. P1.3 -> 右
    4 H! Z( E% x) O( j2 r& K) z+ \
30. P1.4 -> SEL
    ! g6 m0 T( i+ I9 T* g) L$ i
31. P1.5 -> STA
    / N. M' N% `% c) C. X, z
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    
35. */
    
36. 
    
37. 
    + `( ^" c2 i7 q& t
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    ) O! i. l# m4 Z9 ], F
40. sbit DATA        = P3^6;
    ! t0 ~( K& H& D
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    
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
    
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;
    
48. 
    
49. 
    ! ~1 c" c! ^8 B+ h' C( p
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;
    " R. E% I, v$ E+ w
55.         P5M0 = 0;
      |4 i. G! @9 I0 N/ a) U. X
56.         P5M1 = 0;
    ( k( O+ ]4 Z  w/ h
57.         P5= 0xFF;
    6 u! k: ^3 m/ r
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    5 @7 H1 T' L. L1 m8 T( Y. `
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    ' l% ]! _6 }' B  U: _' T9 \5 s
64. static void Interrupt_Init(){
    6 J% w0 g, x; D( a8 ?- O5 I
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    / ^+ n( G" k; a: N
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    6 i7 y7 S" f& E: L6 h
68.         EX0 = 1;
    8 G8 u; {9 O, U4 J* p$ f: O  ?
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    - \" g3 z/ ]: T& }# T$ ^
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    $ U. g. E0 a$ _5 {0 D
72.         EX1 = 1;
    & p9 b, B; z3 l8 s; U  r1 N" K
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    ' w! _+ d( l. S
75. }
    2 p# j% N/ ~5 Q5 p
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    2 a0 Y9 ~* C% w5 `
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    8 L" n: K! t/ [* y) E$ ], O. H* r
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
    
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    + E* Y, B+ i. t6 z7 n
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
      E; K0 G; r7 v: h' R5 S
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    4 a' b9 \3 r# h1 h5 `# g8 @
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
    2 o) J. r' t5 E
94.         if(LATCH == 0)
    & |7 Z' V9 `+ g
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;
    4 ?& A+ G+ F0 X1 G' `0 x: 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
    
99.         idx = 0;
    ' a* ^  Z6 p; z' G0 s
100.         // 允许CLK进行移位
     3 s! n, s1 r1 J2 ^) Q( j
101.         isReady = 1;
     3 [7 y2 k8 K* h. N: E
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     1 B, w) t. [7 T
106.         Interrupt_Init();
       B1 i5 C# J) i' w
107.        
     
108.         while(1){
     2 J1 h# L8 C6 |! d8 ]! \4 F( G: V% _7 U
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     # H" [! m7 a, F  }7 w
110.                 //_nop_();
     - b" ^- d6 X0 E9 X" l
111.                 //_nop_();
     
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     4 `' S7 \. O( I1 F
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     - K3 s' j6 Z7 y, u  f
115.                 bufReady = buf;
     % y+ u3 p* O* O5 |% U
116.         }
     
117. }
     

复制代码

5 s' e/ L5 {) B/ s: V硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

. A* \% J8 N1 L( }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
/ G. s: e- z8 M2 H# 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。 ...

  V. u3 V) U& x" G4 R# v1 @& f1 |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。
/ n( i* O+ y  u. m+ p2.4G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
: S, a/ |. H6 W4 n9 q4 p精彩，楼主动手强，也写得很详细。
- M" ?) h) P# ?# u2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

/ n8 Q- N' z8 A4 {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。
7 g2 w) r% ~# g! G. k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。
! {" ^" N  H* A# V  M# `5 L, U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 ...

& Z- z) O: x9 @0 \' K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。
3 Y) s) [+ W5 P9 {4 g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
1 i  V$ r* i1 Y& C  q, L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！
' t* w0 J" e" l8 L( q0 O8 z2 Q7 N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。