自制FC无线手柄

雷精灵2046

% q- k! O! t9 v* ?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。
3 e' |( j! x5 _, V

7 J. [/ Z: Y3 \3 c/ J7 q- i: f6 ^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。

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。
' o# F2 x4 g% ~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？
( F$ \5 Z; _0 M0 s! B  ?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。
  f, U. O: C! i% `' x6 p+ E  ?
/ J  S# \7 N+ Y7 F; ?$ R
+ T3 U' c' D+ p6 U: W
最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
* t' X& r! i7 N. V1 E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。
) C0 D9 W# {! U4 P

完工！
# c6 u7 q, F  r1 j6 d+ {9 c- b7 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。

0 f7 E$ a7 C& O) z) D: S3 ]
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。

: n; ~6 ^9 n$ R/ k2 Z
6 }! h7 N! D  j: q: q$ t
$ f* `' M' J/ q+ |  D8 {3 d- 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。

" T% A4 b- a4 O5 e, B$ T1 }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。

4 K  Y7 u# p/ g. C. B: ]
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！
+ _  c( b, k" V2 r, H. R$ Z编译器：Keil 51。

发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   # @4 }, F- c6 U5 Q( [
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   : |3 l" }- a' F2 i8 }
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   7 h  v0 `/ s( r6 N6 L. {3 D, A
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    1 W& t6 |: A4 s
18. 
    ( A3 q' _+ N8 f
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    8 L7 a2 b' J& U& @
22. 
    . }) s) ]9 j/ u: L) h
23. // 矩形波输出脚
    + i6 d3 ~+ G. e8 ^% u  s' V+ }
24. sbit OUT = P5^4;
      C% @+ `$ U- ~% V9 V
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    - F/ S! E. K0 V5 N
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    ( b  z: I6 [0 z* ^' o% \
30. 
    5 H6 `7 D. a4 j3 U: x! K% A! `
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    + K4 l. _' {/ H
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;
    8 }) V$ z- A/ {
38.         P3M1 = 0;
    
39.         P3 = 0xFF;
    $ R& _4 |6 l* f, }% C
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;
    ' `$ ?, M4 O7 _. q
44. }
    / o$ A1 }% j# z. ?. y5 S
45. 
      i, y, J+ W, c, g* ^
46. static void Timer0_Init(){
    3 s& s2 O6 y1 O, P- b4 u% \
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    " t" W- ?3 g- H; I9 @& w0 N( i
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
      q/ Z& M3 f1 u8 {. k' _
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
    
54. }
    : a5 l4 k( K' j: ^' F$ L7 U
55. 
    ! T; K7 s- [; z6 f; s$ j; y& m
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    : `1 F* z. \3 l: V7 u9 C
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    , M, e1 }6 d+ i$ a& G
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    $ a: V9 i5 L$ G8 B4 D' Q
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    . |2 d% m) W6 J- n8 |7 F
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    $ R( z$ W7 \7 o
69. }
    
70. 
    ! d( c( w! ?; \
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    . {. |7 l3 d' {! R* ~) |
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    9 Y0 h6 U/ y) F1 z4 \# v
75.         ET0 = 1;
    ) j9 D/ W' O  j, @( c
76. }
    : X. a% i1 ~. o" U
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    ' y* @. b- x- D8 k
79.         // 输出矩形波
    & u$ n3 i5 q" u
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    ) @. W% N3 h& O
82.         count++;
    ; F- }; B) H9 R/ h9 X' S
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    2 X( W7 |. U/ e  P7 D, W2 E) L$ t2 _
84.         if(count > 250){
    " o, U+ J# r! L" y( i- g
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    9 T+ o2 c* [+ d2 D% ~4 o* A( z
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    6 G) O2 Y, @+ Y- \1 T
92.         count = 0;
    $ T7 n: X( q; Z8 C
93.         // 重开定时器0中断
    % k- ?7 i6 q  D/ y" s
94.         ET0 = 1;
    * |3 @% ?7 |9 O0 V* O
95. }
    
96. 
    1 E6 O5 d6 b6 X2 \+ a! O
97. 
    
98. void main(){
    4 t( h" c8 Q* g. }# g
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     7 p4 J6 h5 [4 b5 X1 r
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     " b! _1 G2 u, d5 ]7 h
105.        
     
106.         while(1){
     ( D( R* Z# G& K2 @; g
107.                 // 检测电量
     & x: P- F& z* o0 z
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     + G, i  w' u% V# _0 c
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     6 E( e4 G/ Z% Y
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     * h  i1 W; r& J  m' a6 P
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     " b, A# p) M( w5 L% @6 _9 m
116.                 }
     3 Z3 h0 t; v9 g+ M
117. 
     9 ~: [7 ?6 o/ q
118.                 // 检测到停机标志
       z- a* J* T3 b6 D1 ^
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     ( b2 c3 K: E/ y1 R" ?3 m. x
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;
     ) Q% t; ~& X- U. Y( N' w7 d' u
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
     & _) l+ j: Q0 P0 J; f
127.                         PCON |= 0x02;
     4 Y  `. b1 g% r9 I
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     ( g. X0 C# f; X3 `1 ^: y
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     % [; o3 H, _8 T. j0 N
134.                         // 重开定时器0中断
     ' L5 S( g1 v9 \% N3 u% s; w1 L
135.                         ET0 = 1;
     2 W: C- k* P3 N  R* z
136.                 }
     
137.         }
     ) G7 n( a2 Q2 M0 q
138. }
     ! a# k$ Y9 l' Q( g" m

复制代码

4 A8 O" T6 i7 Z硬件参数配置：


接收端：
8 z; m2 ^- ^; F# z8 u  U& k$ ?

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   3 e7 b9 u$ K2 t8 a- s4 u
4. 
   
5. /*
   & u' ~  I! [5 \  G
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   . X- v! W( \" O! _4 }
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    : N; @& i. Q$ {9 ]/ O# I0 x
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    6 x7 L5 J; j& {/ }' p+ |
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    ( `0 e$ ]$ |8 G0 i3 d% B/ a' |
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    8 p' [! z! r1 x, ]# k! P
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
      t6 [2 i4 Q$ U+ {
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    9 h7 n* y, y6 t4 K7 ^3 H: k# M7 b
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    6 X! C8 Y4 b- O+ V1 ~1 h
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    / J; ?5 x- g4 B$ n9 }: N7 J# O  s
30. P1.4 -> SEL
    / K: u' C' y0 C- y( K+ e
31. P1.5 -> STA
    1 T0 Q1 G5 Q6 o' R0 D( z# A$ x3 F
32. P5.4 -> B
    " ]( q) T/ ~0 h, N: ]
33. P5.5 -> A
    
34. 
    
35. */
    
36. 
    ) l1 Z! J: s0 ?8 H% Z4 r, {9 {
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    ' E7 \2 ]9 r& k  V& ~0 a" K
39. sbit LATCH        = P3^3;
    1 K$ B& z% k4 B! @
40. sbit DATA        = P3^6;
    
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;
    / [6 _8 r6 m6 j; g1 r) Y
48. 
    
49. 
    ' E' a6 n' y" c3 L, c
50. static void GPIO_Init(){
    % l+ p( V1 D; I% {  w) p
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
    : Y# r. n8 V/ D& ^" `9 b' [
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    ( s3 `' s# S6 w% Q6 \
58.         // P3口初始化为准双向
    - I. A  w, ?4 P" T( W
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    ' ?% y" n! u& D, |3 M" V5 d
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    * U! {  R/ R6 y7 H  X! C
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
      l/ o, l) q( h9 @1 X2 ~
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    & e: m2 x. i+ Y$ d
66.         IT0 = 0;
    0 R$ H1 P& _+ E# |- n% C
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    0 J( q2 E) S- N" X, r
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    ( ~0 \. d: K! O! w! c! E9 O$ ?# N
71.         // 允许INT1中断
      \" X0 I+ E+ Z7 D* }. P( @
72.         EX1 = 1;
    . C6 j5 Z) k" j0 J/ N
73.         // 开启全局中断
    2 F& C0 `" e. p  C7 n% V
74.         EA = 1;
    
75. }
    
76. 
    3 `6 w. D  e% V" Z6 w3 k
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)
    ! [& i# j# ~8 M6 ?% R+ T. N
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)
    3 E$ a+ b! }# v$ R) V
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    $ ]; v1 G0 y  g$ T+ b3 O" J' z
86.         DATA = key & mask[idx];
    ' O- ]8 j2 |  M0 e
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;
    . B! y/ p6 I' T0 n/ L$ Y
90. }
    4 v6 e2 T) v& w8 d. {
91. 
    2 L. q& h# e3 |9 k! O. Y, l% |, L- B
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    * x3 o; Y: e0 g% W
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)
    6 O' \- D9 L8 P4 P) [( 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
    " E  Z( n. j- P  |
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
    
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     * j; V  ]0 J8 T& w
103. 
     
104. void main(){
     1 f2 X# {/ T3 j( [# X0 r# r
105.         GPIO_Init();
     " Q: k* g& _, k0 P$ m
106.         Interrupt_Init();
     / r4 o$ F* ]/ M) [, u/ C# g
107.        
     
108.         while(1){
     # Z6 Y$ N) g9 }/ p, ~  h
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     9 N) s7 b) ]% j' x0 F9 j8 Z7 F
110.                 //_nop_();
     7 X0 l3 w: K2 M1 H$ C8 |( w
111.                 //_nop_();
     3 R+ e0 X8 O. ]" n2 H. F$ h8 j+ A
112.                 //_nop_();
     8 u4 M- t' ^6 h' R
113.                 //_nop_();
       g' w7 a9 f) G0 c5 V7 `
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
       Z$ M0 I, w) N2 r
116.         }
     + P1 B6 d9 Y: H8 |( e2 X/ t2 X
117. }
     

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

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。
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。
: [! H1 q0 S$ t9 p1 L5 A2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

# o( r9 O2 c( j" A9 M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
$ e7 l( I$ }" i7 t; D( K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 ...

- q) r$ }* d& V3 D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。
7 Z/ _7 _  g) I- o% E$ p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！
- \" o* X2 F: v5 _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。