自制FC无线手柄

雷精灵2046

4 c% b7 R. M. D9 w8 i
+ _2 Y9 h" I3 w& Y2 N. w1 E7 L3 X" [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。
: f' x) ?- D9 E9 }0 ?

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。
# A9 ?1 t, m* X  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。
! F7 [4 u+ I, G" z0 k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？
0 z$ Y' F3 I. |  _4 q8 D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。


: g' r# h  Z/ L& n5 r
# [1 q) I/ Y8 q! _6 Y- q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。
- m. j1 X8 Y- ?1 I6 G! \
9 @; W/ j" [7 Q/ a4 U
完工！
7 r' w9 l1 l2 |* I

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。
6 m+ S7 A& S0 q5 r

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。
5 D# n  Z$ k' f1 U. e( w& U: h
, s4 f; U1 \7 t5 ~8 f1 ]4 s

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。
& r# S+ R6 |7 M- [1 A2 R9 I' _9 A
6 c; _1 [- X# h& q9 w7 J# m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。
! t) ?4 i( H! e, `# X8 n
/ B1 c. C, L& Z( |# @! E这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
. ?% O3 |9 Z. r/ V6 ~7 z) k- D1 r
4 }$ U& s4 F' [5 p5 }" r
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！
8 R% o) {- ~* x编译器：Keil 51。

发射端：
" t# E5 I. N0 i" l' H2 j1 Z

1. #include <INTRINS.H>
   ; V. r, O% @3 s( ?- R0 h% x- S
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   ) s/ q* p8 B$ o8 ], R$ Y! x
5. /*
   ! H# h+ c; h* d/ _* l9 U
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   9 P$ \. K/ w3 E
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ; y" W0 d6 s: C& M2 \! G: h
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    " X! ?8 a: ]/ u( l8 o/ Y) N4 {
14. --------------------------
    
15. 
    : @: n( v) D( ?, C
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    8 e# V1 x, S% B0 k( e
19. Fosc = 6MHz
    % Z0 C$ S6 C( R  D* j8 l' [
20. */
    
21. 
    
22. 
    " o, M' [; d& y
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    ! o8 Y/ N: o: o% m% {
25. // 低压指示灯引脚
    & [( |% @4 [# R3 q5 D4 q  u
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    5 N  J4 d: T( x1 j7 I/ c4 @
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    + E( D8 g) f( |6 Z. s" i
32. static volatile unsigned char count = 0;
    . [; ?7 m* B# e, ]- f
33. 
    % b- l4 |- h0 e
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    % b- [( v1 j4 [* 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;
    
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    . x) g" y% v( S5 X
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;
    " G, u3 ?4 m/ |2 Z0 Z! v$ m" Z
42.         P5M1 = 0;
    4 d; y6 d* G4 @+ b
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    ) N" K% J3 g0 b1 d3 p8 J$ h
45. 
    2 S* |- Z: t+ [$ U
46. static void Timer0_Init(){
    . P8 n! K+ Y* }2 u" z. l' p
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    5 D" E# A' l% t% G
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    5 o6 L& Q+ l, }& L) j
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    ' C& M7 J  N6 m7 V9 Q8 K
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    / b7 q+ w, B% y3 x" f
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    , p0 g/ [5 t; W% K1 q8 w
54. }
    
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    $ E2 C( T+ C" W5 z  }! F5 f0 {
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    : H4 ~4 `6 {2 a
58.         IT0 = 1;
    , ]# M5 n4 ]0 i- T
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    6 m+ h* f0 B; b5 b, P* n0 a7 k
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    5 c$ c6 Y3 j6 ?" q& A
62.         IT1 = 1;
    - L- S, `) r, Z- C) W  `( z
63.         // 允许INT1中断
    . c4 K. x$ A: v4 V" [
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    7 e& s8 x. m9 X: N
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
      z1 B" Y0 h8 C/ [3 Z4 Y
69. }
    
70. 
    + W" W6 E0 E; X' o
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    ) Q1 j9 e7 I0 ^6 z8 {+ p; @# {3 _- H( x
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    ) [9 k. _$ o( x  o/ b, R
77. 
    3 |  V+ @. B* Y8 X9 R5 U4 e+ D
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    ' K% k0 P# A3 h) G6 h% ]
82.         count++;
    6 j/ ~3 i) Y/ [& t2 x0 B
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    . q! G+ y- m, u. [2 T. ]+ c
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    2 [/ w& J) t# m4 i7 r  b. f
86.                 isReadyToHalt = 1;
    % g/ Q% ?' ^. O; H! \2 N
87.         }
    9 W2 ?7 d! \* k: B
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    / H9 _& V+ T, Z. t! C& r( X: e
91.         // 矩形波次数累计归零
    # A$ R5 w% S, h& B# ?
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    ! c8 s, p& F) P% l6 o" V
94.         ET0 = 1;
    8 f/ G7 \! x9 ~1 E: `
95. }
    
96. 
    3 W4 y; f+ p0 j7 J% K+ ^! j
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    . X% ?" S! P  k- k/ |* e
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     # X8 _3 p5 v: b  ^/ P" ^3 {
102.         Timer0_Init();
     # z7 Z% {. _' Z8 u
103.         // 初始化中断
     : S: d- ^5 e; y  ^; P
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     + E. H6 j! `+ {
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     " C1 I1 h4 ]5 Q* q
110.                         LED = 0;
     $ K5 l) \0 X- m- Y, S, V0 o
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     : o$ _' Q% V2 w6 y3 }& v
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     7 b* i: J# D- X5 Z" {0 c
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     % L# d4 l/ C5 R4 P
115.                         LED = 1;
     0 p3 f. j; E/ \+ a
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     " n0 V5 `3 H: J* \* H
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     ! {) g) x9 g7 w, b' ~) {
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     5 Q9 M* o9 ~+ H
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
     # w! P( M& L6 L5 Z6 i
123.                         OUT = 0;
     8 t+ Z0 K. @6 k# E
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     8 q$ R& |2 P/ `+ h
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     ' E$ @. P5 t! U/ q$ B$ ]
130.                         _nop_();
     7 l/ }% N3 N( m4 y! y: [* [! |( S
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     2 y/ {4 S" r0 l2 a
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     . |; m: c4 w' g+ U& f7 H, }
138. }
     & _7 P5 S$ g0 P: ]. X7 j7 R

复制代码

' o6 G# Y4 ?' Z& o硬件参数配置：
4 Q7 n" R! y6 Y) X3 I8 c' w+ }

; D6 R' {! U( D  `; s" E3 e接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   " u( I8 m' E( w  g$ Z
3. 
   
4. 
   
5. /*
     D7 u" Q6 q5 j; H
6. 
   7 ^6 g( Q9 k) W& v* e
7. *---------------------------*
   3 |( z' B) [: f$ O' l. b
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   8 X/ Y/ E/ g8 B* H
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    + U" b9 [; A0 Z9 c5 b% t
11. |                                                        |
    8 ]8 G/ J4 B( [6 I7 O# R% A; B0 G
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    6 R' ]6 W& ^& i5 d/ `8 v
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    / c' [8 R; I- [& ]6 v3 {0 l
15. |                  STC15W204S                |
    - L' h, R: V3 s4 A- ^
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    # R( v7 T$ `! Z' \0 O+ ^
17. |                                                        |
    8 P+ x- Q6 A/ M9 c. q
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    ! s" R  a% b2 @$ m
19. |                                                          |
    4 N3 x; d5 |2 @5 t/ }
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    ) b$ W: e% e* |2 v; |1 [1 y* ]! g
25. 
    ! i2 y" i% `2 C, R0 J7 y
26. P1.0 -> 上
    7 z3 S% M3 ~9 Q. E1 C
27. P1.1 -> 左
    2 ?' g" m6 s" Q' S4 a# Z5 W7 Y* g
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    5 z( M/ t0 t( e6 F9 X4 Y, h( F& w# I2 u
34. 
    
35. */
    
36. 
    1 E$ k  W0 Y8 \7 u3 Q
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    # y5 B" q3 n0 J
40. sbit DATA        = P3^6;
    / p6 ]1 R# w$ o- O: e! C
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
    : O9 Q/ B* [  B" h; }7 @; S% I
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
    7 s3 |, _8 O% G3 k
47. static unsigned char idx = 0;
    / i4 d, S4 k; L; ~, N
48. 
    
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    : ?* J: {3 Q% R) Y, F0 N+ ]
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
    ) i; }  N9 y) ^
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    2 k& e4 F& D0 _$ S" L' t9 y
54.         P1= 0xFF;
      I) o# ^4 y# m% Y7 s+ H. c6 ]
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    + A+ _% t8 x' o3 ^+ b
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    2 u6 G" u& N( S- L1 _0 _9 a- n2 c
59.         P3M0 = 0;
    3 p: ~; t7 e' F7 ?1 h
60.         P3M1 = 0;
    ; J( I: @/ X9 z1 K; l' ~  j
61.         P3 = 0xFF;
    ' [) i# j/ r5 c: p+ [5 ~
62. }
    
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    " F6 `: Q% J- k- O* D% k2 S* W. V
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    9 h( E: I. W% E" e  ^! s
68.         EX0 = 1;
    0 ?6 y) `/ k; h+ k3 ?
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    " h$ n/ J8 G* U" ~& q5 w& b
70.         IT1 = 0;
    7 ?( M' r4 p2 R3 `5 M
71.         // 允许INT1中断
    ( k& [# @( ]1 u) I; ?: A
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    1 _, o* u  ~) R8 D0 a2 a/ s; v
74.         EA = 1;
    8 m+ K4 j/ P4 o) ]6 n4 Q) S8 y
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    + f7 [0 m+ F9 i: i* H3 h
79.         if(isReady == 0)
    6 e9 B" [% s3 A
80.                 return;
    - `- y) `: X' z  X% I" ^, S) e) N- 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
    ! z8 ^, F; ?: y; t/ d. F( E! L1 ]
82.         if(CLK == 0)
    + F: V9 ~+ J; w! g+ ^
83.                 return;
    + ~, Y3 z6 ]; j$ S1 O
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    . F. _# i) [( ]7 W& Q9 ^% b
85.         idx++;
    : f4 Z! [4 N% @$ s' U
86.         DATA = key & mask[idx];
    2 _* o9 Y) k# w: P
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    1 I( P5 z) [# H/ F# ?2 v
88.         if(idx >= 7)
    . Y/ C- Z3 a1 q) v. C$ M( T0 s8 I5 H
89.                 isReady = 0;
    - S5 p5 N4 X: ~( x
90. }
    
91. 
    
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    # m) _" B* y3 |; g4 n
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
    ( C/ f/ x$ ^. I7 S( r& Y% B
94.         if(LATCH == 0)
    9 l! ~6 j- V/ A6 v
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
      x4 R, Y' i/ ~; {  @
97.         key = bufReady;
    2 |7 b& h; E. U& 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;
    1 g* X, X2 c2 Q8 j, ^
100.         // 允许CLK进行移位
     ) \* W! V; s1 t7 q3 _9 m
101.         isReady = 1;
     6 G  q+ o; q7 `7 S  i3 }. W
102. }
     * _  k+ j4 J2 e
103. 
     1 S6 R* ^& a9 q3 @; Z) j6 Z" A) D
104. void main(){
     ! d3 P# y% j. d, S/ ?
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     ; R  R7 K$ o9 ]$ a$ _
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     8 U7 W5 e# L# D( o; e
111.                 //_nop_();
     3 F6 o; C5 m- R5 Z8 v' F- ~
112.                 //_nop_();
     * \; A5 @; v( \+ C
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     

复制代码

" Y% r+ ^  d# q) I1 v8 H8 `" i硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
; I0 E% P3 ]8 v5 a6 Z
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
/ @, O( I( E/ n2 q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。 ...

) ^$ O* h" i/ r% z7 J9 D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 z, i+ s9 J/ t, i5 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？

7 l" S! O1 ?' j- k$ {8 Q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。
  j. a9 w( k) }( U* D  |/ p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
4 B  s; Z$ F* n: d1 n/ K( u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 ...

! ^* w; w' W/ Q- n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。
1 M2 N% i2 o- _; M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！
& j6 ]+ @" f# z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。