自制FC无线手柄

雷精灵2046

( t8 S8 U0 N- L9 }. z! U# K7 k% Z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。
# }' Q! O( h5 Z% c
% \5 M; r" k% f3 c) {- f
  m/ t9 C& q0 c& L9 y, o0 a0 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。
2 k& k2 ?$ a# |5 `, z0 Q: I) I- k
3 Y3 P* ]6 R9 s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。
- t  w0 c1 g) _4 D( K7 L- v

0 m+ @5 Z+ i3 j
3 i1 Q  Z  p6 s! \. ~7 p3 m( E最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
. ^& `2 z3 ]3 {( T1 _& [1 \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。

# W: K" O& i" i7 `; k
3 k: K- V/ ~* a8 C/ {& k& m" j3 r完工！


* S  r7 c3 P. [6 @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。
) E/ j$ X5 h  ?
$ P* w0 K; o0 j$ [7 N  U: x
. x- w* D- |% e8 F5 B6 b* L# L
- X! a1 i. e& R3 p' x/ r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。

5 Q* i3 Y# ]: s9 W" g: G8 K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。
. ?$ n, m: L* z, W+ c6 R2 w
8 {- {* v" p. b( q这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
( M0 O  a1 e$ c% X! B* }

6 N0 ?/ F; g5 l" v- H2 _: G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！
/ ~. R2 k" b' h3 t编译器：Keil 51。
! T" u( m, i4 k9 W" q1 P. O: K
发射端：
: S: d4 \7 b1 H/ Z' b

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   + O9 E3 \; `  |* Z# u8 {& X" q
4. 
   
5. /*
   " f7 @5 e( [1 r
6. --------------------------
   - V- v5 ~* X- ~7 R
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   ! r1 S" Q$ }$ v6 v; i
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   3 e( ~3 k7 p9 X4 P- R! F. Y, k
10. |                 STC15W204S                   |
    8 g4 W$ `/ Q8 Z1 ^
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    : Y: e. t  ]% S7 v; a8 b5 Z
12. |                                                   |
    9 e. e( x" r% D) M6 C+ L
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    2 e2 n2 h1 |) r. _: ~
14. --------------------------
    9 _2 |5 \. b  T/ V# j
15. 
    - S3 A  C9 Y  D; X: d& n
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    . ^1 A0 s. F. N+ g9 ~
18. 
      n  P' w7 W' ~. @
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    $ F( e2 E1 l- {" v! q
21. 
    
22. 
      D+ N& d1 p, D
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    0 ^7 R: p+ K! R* t
30. 
    2 E' X$ ]0 v( y* n) G3 f0 A
31. // 矩形波次数累计
    5 G+ U9 ~" X. o
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    * m, E/ t8 ]) x, |- ~& p2 X
34. 
    6 d3 y/ u# o9 A# I6 w2 T5 {" T
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
    " D* {4 N+ K$ G. m* q1 Q) v
37.         P3M0 = 0;
    $ H8 H- M5 ^: b* }# R5 W: ~
38.         P3M1 = 0;
    
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;
    
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    0 N' `0 |9 s( s, d( w
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    * A# }  Q& {# g& Q7 H9 P: d; ~6 g! l
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
    1 B# P' a& }, ]% D$ j$ n  p; j
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    ) G" B$ x. w5 Y: E) l( r/ V
54. }
    
55. 
    " U; B/ U; ?8 V
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
    / k6 Z2 N0 w! k2 l
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    4 m) v$ {) D+ x/ D1 q/ X
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    9 f; M% |- e" j5 _" `
64.         EX1 = 1;
    . k9 }" W& N! A
65.         // 允许定时器0中断
    # z0 Q* q8 O( t$ J/ [! v
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    ' y: P, Y9 }& j9 q5 M3 F1 s* ~
69. }
    
70. 
    3 `% i0 R: B& o4 ~
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    ! w5 m5 `4 j! J+ M7 W, f
72.         // 矩形波次数累计归零
    9 U: m0 v# b% ?/ U
73.         count = 0;
    / i( `! a" @( j" a' d0 f
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    , x+ _# F& Q; `9 k
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    . I& R1 }3 i; h  R6 q7 W  K
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    & n# w* r! w4 S
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;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    
88. }
    ! }; j3 V2 J5 t8 K! L1 ?) l; i
89. 
    7 K' A/ _" x2 y" v8 Q7 G6 \
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    6 N2 ]3 g9 a# ^# W: X* y
92.         count = 0;
    - p- [1 j8 K9 n) a6 l& D
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    # ~* E  O3 I2 N: `# Y3 w8 r+ U! G. X
95. }
    
96. 
    $ R; W* w0 K5 P; s
97. 
    " [7 |# g3 a- V0 ^# J
98. void main(){
    - M, ^1 z3 e- t! f
99.         // 初始化P3和P5口
      L  j- J& I7 c/ @
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     , O( ~: p- v' F+ t. b1 F
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     4 ?# U1 |: m- `& z
105.        
     4 p: F7 l4 O! m; M' m
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     " Z' u- I& l0 p$ S
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     4 H0 B% F2 i- f
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     : E$ C$ Q6 Q& m& D- |
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     ( U! e& @+ E; n4 M4 r0 u$ G
116.                 }
     
117. 
     * l; J8 @- V- Y% d/ a# h/ a5 b& {
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     $ Z' n) ?8 G. A
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     , z& b5 d( b+ ], ~7 z
121.                         ET0 = 0;
     / ~, Q; e4 E5 z
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;
     & h9 k0 e$ p  P) e7 W
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     4 \. h. l2 O6 Z  K  h7 o' O
125.                         LED = 1;
     7 l! E$ A1 y' P+ y( g$ W  v
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     % l  w% |; H" A" q6 O6 k1 H
128.                         _nop_();
     . S, ^  O" o" {9 @
129.                         _nop_();
     4 r. f( c8 j( Z2 G9 X" n
130.                         _nop_();
     , x# d7 \; G0 p3 L8 |
131.                         _nop_();
     1 f5 A) E5 \& }; _
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     ! ^! Z& J! k3 I% b4 l
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     3 M7 F  S* n7 T4 V/ u0 _( b0 M
137.         }
     & |* i" F0 F  R1 J
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：
5 b' e2 K5 S2 B' C% r& S6 D

接收端：
" Y; k( j' ^; {& ~5 q! @

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   . P" S! E( M# a
4. 
   * j+ Q$ d! R  G+ T- q
5. /*
   
6. 
   . Y" T( Y' @3 K7 j
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   5 l$ v/ h: P0 c! W+ b5 c$ \
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    % y$ @; k8 A5 h" ^  z8 s; Y- M
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    1 j$ m/ i: Q& ], {& _* e: e
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    0 \, k( T8 m8 M& p  s
17. |                                                        |
    , s5 w3 o: X; S/ o( f
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    ) R- D+ Z9 m) Y# S# Q. Q
19. |                                                          |
    7 r& l' \* i/ K! w
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    6 D* t4 ?3 p! `* E! O
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    - R& ]- D' c* L7 s- ]; ~: x
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    ( i8 {, M1 u; s
26. P1.0 -> 上
    5 \. v8 q7 u' K: B' E9 R
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    . s. Q$ y/ N1 ~; z+ S: P
30. P1.4 -> SEL
    6 w0 o4 ^2 P& ?4 [& E
31. P1.5 -> STA
    * G* r2 E" k$ m. I
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    0 H* b# M2 _; e% O! [4 D
35. */
    
36. 
    5 K7 m# ]2 p& P1 }8 f
37. 
    ' T( x( m9 |, `: f
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    
42. bit isReady = 0;
      d( j8 J" X2 @
43. static unsigned char key = 0;
    $ Y1 t: Z8 |$ N  }) f7 Q3 K) c
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. 
    * X' X$ o6 A; |2 |6 [  J/ d  ~7 G
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
    ' K+ n; c, @/ L$ @8 N5 N: f* L9 q# d
52.         P1M0 = 0;
    ' q: H3 Z8 _7 q- S  b! k/ x3 z
53.         P1M1 = 0;
    0 w" y3 t3 U: _) U" W( A8 N
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    $ @8 W* E4 M" [" p# N/ {+ Y/ F
56.         P5M1 = 0;
    - E$ h8 m/ M1 w- x, V6 ^8 q: }
57.         P5= 0xFF;
    ! m4 z6 s& z6 \4 W- U: m1 |
58.         // P3口初始化为准双向
    0 _' b$ ?" e1 F& l* W
59.         P3M0 = 0;
    7 ^5 u: t5 S1 r$ j7 ]$ f* Y
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
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
    * J. I) n2 S4 ~+ U
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    + I8 q" W; F$ }; F0 e& h) P
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    7 o6 s+ q0 F  a% e6 d+ G
72.         EX1 = 1;
    * t; {! w: z" D7 T  X- |
73.         // 开启全局中断
    ; }# E/ J! @9 P8 T0 p  O! m+ p4 G  U
74.         EA = 1;
    
75. }
    * t- }$ i  O( }3 V! W
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    & G! I( U& Z3 k: \$ U  M0 `
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    
79.         if(isReady == 0)
    , f6 Z0 a3 \, t9 b
80.                 return;
    & f7 O! u" O+ y" ?0 |0 i- v$ v: e
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)
    ) M0 C3 j  S/ U  i1 H' `" t( W( U
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    6 `9 K0 H- r0 N" y. s/ D! U6 u
85.         idx++;
    * b. Z3 a! T8 a  b5 N; \8 |
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    6 `, ^6 x3 [( a1 ^4 J3 O
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    ' l" V2 L  o+ q% b
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)
    ! k5 G8 o6 l+ ~+ |7 J9 f: J+ N
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;
    ' r/ I% P( ^" f% V
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    1 @  F& w& d2 z1 j" Z/ x$ L: z
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     2 @' N, x; ~/ L7 C
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
     $ }' H- m3 Q' T, g4 g
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     4 A: o; W/ o& W$ ^9 _
107.        
     
108.         while(1){
     1 a9 U: @& I9 J. W/ v3 X
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     7 I0 h( _4 u. h# Q  r
110.                 //_nop_();
     6 E; D) {2 [, c0 P$ F8 \- P& `4 a
111.                 //_nop_();
     ; l$ M. `8 J+ v
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
       @) q4 c) p0 m1 C* ?: y
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     , t$ ?6 n, e0 O1 J( N. X
115.                 bufReady = buf;
     2 F+ p: }5 ~5 y$ q- ^
116.         }
     3 C! r- B  K1 I& S% |. Y4 s1 d
117. }
     

复制代码

. R, Q% [4 }+ T0 q, _硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
) S; ]- k' p$ h1 ?- W$ s
! @5 C' G5 Z6 ?: |% @# 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。 ...

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。
9 C+ o1 v$ j! ]( l! j2.4G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
5 p1 c, ^9 [8 D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？

5 w; e7 c9 j# R! W- \4 L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
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。
两个板子倒是有十几张剩余。
. d( m9 c  S1 J: s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！
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。