自制FC无线手柄

雷精灵2046

; @3 X( }$ i" i, \
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。
9 Z$ ]8 L, |0 Y/ O

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。
# ~% s  d' f$ ~8 s! U
/ c* p) ^6 y5 a: w8 j9 x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。

& K! N8 w4 U! L+ R

9 g* j, O, V2 A4 N0 F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。
$ l: T' L1 A6 X, ^& I
- l' Q& {0 Q" O' I- p8 Z
完工！

1 Y4 s" P$ |5 E* d
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。
' z1 h, l. q( T- H6 M* b
7 f$ K- m: ~& d2 Y4 J3 l
: `* K2 d" N4 K; w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 ^! B* \" O+ f% x. f
+ b1 D7 K6 w: Q' ]6 `1 u6 _7 W4 m2 o
# T+ ]# ?" w4 |2 M1 M  J" l. b0 @0 ^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。

$ j7 k5 Q; s# T7 j5 }0 z: }  q8 G4 F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。

: X  u: |7 @$ K  x( E- {/ p这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
# R" t; V6 h* V) p7 ^

5 p. [4 i  F, e) H# a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！
( _% o; L  [7 b! l, F+ p1 R: N编译器：Keil 51。
3 _; x6 Y3 S/ ~
发射端：
  i4 @' A: k# m7 u2 k

1. #include <INTRINS.H>
   0 h* g5 g* |+ r" B* W% u2 F
2. #include "STC15W.h"
   % j; g) e" d9 I; @: f/ h) w+ X. V
3. 
   5 x3 f) l1 U4 Y9 P
4. 
   
5. /*
   # a2 e/ A% H5 [* Q( H
6. --------------------------
   4 g8 E2 E. Z' v
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   4 O' g9 j3 {! ^$ W* v
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   - Y. V3 X+ [/ D6 g5 x- A% @+ A) ~
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    * z( g% w, F& Q! \" W% U) V
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    , c% i1 J7 P5 L3 Y  U) X) M" ^
15. 
    + o; |% C7 G# r
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    + n# `; c/ X; {
18. 
    1 y% x8 N! b" `
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    / X2 p# @. W  F, m4 a1 q
21. 
    
22. 
    
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. 
    8 f7 ]* @. b% s( Z6 c
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    - Q4 Z2 S: T/ g& d2 p! l+ P: s' |3 u9 {
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    , v% n% u8 V& ?% ~2 O) ^# \
33. 
    
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    8 @% {. }6 A2 h9 l" P& e
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    9 ~$ L1 T! j' L. c
37.         P3M0 = 0;
    
38.         P3M1 = 0;
      h4 L$ [6 M" ?/ Y+ W
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;
    5 Z0 |/ J$ B" F' r/ l0 y  b. y
42.         P5M1 = 0;
    $ j& T6 f- a/ j- v" J/ _
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    + p. }8 w- Q& `+ H
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    7 E. n" |6 p1 j. S$ X6 O
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    4 i1 u* t+ p3 Z6 q5 B
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    " ]) F4 Y) P  B. l
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. }
    
55. 
    5 w. K; f; w7 B9 [
56. static void Interrupt_Init(){
    - k4 }9 h- @3 Y( _
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    ; S. s* C: L  ]
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    ) O; ?3 s' q; e0 t3 f; p
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    : k) E# H7 @4 M8 @% v
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
      p3 j7 _3 R$ z; @% p! c7 E- a" Q) K
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    , C& T5 P' H/ T+ o% ~
66.         ET0 = 1;
    / V) J# U) J* }
67.         // 允许全局中断
    ; ~' V+ |( B8 L- Q0 ?2 ]
68.         EA = 1;
    # X, ^# ]- j2 g) f: ^( @+ _: B: _
69. }
    
70. 
    $ P$ {7 N: z% c+ G* R2 f- s4 x7 }* L% M
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    ( J1 O, m/ q3 V
72.         // 矩形波次数累计归零
    ) b9 F5 K( @+ G& w
73.         count = 0;
    3 n# g% }. P* r
74.         // 重开定时器0中断
    # q6 D9 Y! Y) C9 ~
75.         ET0 = 1;
    ) I; R% M8 s1 q8 h& M
76. }
    . i+ b$ I! W0 [# h5 {! [
77. 
    ) i# K+ n! h" w$ L7 y- a
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    % d% U: ~6 o: K, e2 J5 t& q" O
81.         // 累计矩形波次数
    , b3 L& G% z2 ?( y) P6 A8 j
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    0 k) F# J" ]* R) q
84.         if(count > 250){
    & |( a. |0 [- D
85.                 count = 0;
    4 r0 q9 l( ~  @# W* Y  d% v: ?
86.                 isReadyToHalt = 1;
    / B9 q, q( Y" H- r
87.         }
    
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    - J8 c0 k% c# S2 Y9 S) u  c
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    2 q# A2 T- |# |, \2 A4 t5 V
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    ; I8 k4 z$ t) Q: v
95. }
    
96. 
      ^+ F9 r7 x5 [/ }0 M
97. 
    8 a! J; g6 x9 K3 e9 a
98. void main(){
    ! N- V* V9 {+ D. M4 q! G2 u
99.         // 初始化P3和P5口
    1 r6 u# j2 N& P% A& |3 @( ~( I
100.         GPIO_Init();
     / p/ h0 J8 n7 Q
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     # X  m1 a( j* k0 h" n# j; T5 b
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     8 D; V4 z. J7 F) s8 u7 q# N
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     # s9 |9 t5 }4 I2 c0 [/ Q
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     ' U5 d' r' @! {8 P
110.                         LED = 0;
     0 P+ J, ~/ \7 `8 z9 x; [' T, P
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     . G9 i  N6 [6 i
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
       a: E: y* }( j' _) D
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     
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
     ; @% k/ O" c0 b0 c5 q# F6 o( F
123.                         OUT = 0;
     
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     
125.                         LED = 1;
       X/ x1 w* m* y$ o# X, w
126.                         // 进入停机模式
     : Y1 s- K: I8 l1 @8 l1 [/ Z  e
127.                         PCON |= 0x02;
     - Q" K  `0 R/ D. C5 n1 R9 |& ^- m
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     7 ?8 ^9 p$ ]7 k4 F7 q% N0 Q  _
132.                         // 唤醒，清标志位
     . ?+ |* @  f2 f, Z7 x4 ]& T& n
133.                         isReadyToHalt = 0;
     ( d. X6 A- G' h) Y
134.                         // 重开定时器0中断
     ! ]: C6 i% C7 e; B8 T2 @$ A
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     5 X3 x8 b" a% [) ?! C

复制代码

9 T4 F% C* ?6 H) a) M1 ?" b硬件参数配置：

2 ]4 |, e7 `  P/ g2 d, ^
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   / _+ \# j$ u$ B% q; o5 L
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   ' k. ]& c, ?3 I2 P, `, e
5. /*
   ) }# h/ Q& D/ w. l
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    : S1 D. Y! A' `) g  G! D0 J' g, Y* @
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    + T$ U. X& g3 Z" N$ U/ |+ w! w
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    $ `" a+ ~( Y) G) k- {$ B
17. |                                                        |
    4 N! ]7 X( `3 ?2 ]# e5 V+ ~5 W$ C% i
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    + R! K- c5 W1 F
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    0 d& p5 d' A* N5 ^5 m9 X9 i- |
21. |                                                        |
    ( H  n3 A/ m% |/ g* X( b, k: t
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    % H7 v( k1 t0 E/ L! w& T7 k; Q
23. *---------------------------*
    + u$ J8 B- }; E
24. Fosc = 12MHz
    5 d2 Q, Q1 Q: d" h
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    % G& U; h7 y* S# B: J
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    , c! h! G- z# I* K
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    $ o1 ^$ ~! E' v& w
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    : M) t1 i* {1 R' j- _
35. */
    
36. 
    2 k( {- }+ f9 H( \
37. 
    2 ~$ A& B8 o+ l' Y- D, {
38. sbit CLK        = P3^2;
    6 w, P- |& e2 V  U, O
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
      T/ A( d& W/ T, E2 k
41. 
    ) f! Q8 u& u* T) K2 J( J; k3 W  N8 s
42. bit isReady = 0;
    1 ]" K! `& P# H) m7 N: e) c3 ~# j" Y
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
    7 G! L; x& G1 d) p; N  v' o$ l
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    & C, Y% h1 g3 y# k- b$ E- {" Y6 Y
49. 
    : n; Y0 l5 R+ O* e7 C" c' o9 D0 o/ w
50. static void GPIO_Init(){
    # i% _' j7 v7 m5 T2 U6 h+ T
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
    7 T4 j% y! M6 P( g1 m! r$ e7 u
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    . t! I+ J% h) h' u
61.         P3 = 0xFF;
    ; g, l; O' b# N$ y: \. S
62. }
    
63. 
    5 J0 k6 A8 Y5 p- G" t0 i' l0 Q
64. static void Interrupt_Init(){
    1 F) M( i) Q( w& r% n+ U" R
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
    
68.         EX0 = 1;
    0 y4 ~) g( b: ~" M
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    " w' }, X6 ~/ ]
72.         EX1 = 1;
    - e3 c  Y/ G0 N* o/ T% ]
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    , U: m; H* e# R; k6 G3 P$ S
75. }
    " j! i8 k3 A; ?  w6 `7 ?/ ^
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    . t8 o% \- O7 Y% F
79.         if(isReady == 0)
    , x0 ^1 Z/ x& N) Z0 G8 X: k# F" T
80.                 return;
    / K3 S  F: `+ P9 h1 p. f
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
    / c: |6 V. F, ?, L8 }8 a' A
82.         if(CLK == 0)
    . ~% L) b4 o& p$ G9 r# L
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    . e0 Z1 S7 C( ]
85.         idx++;
    
86.         DATA = key & mask[idx];
    4 G' m( ^9 e* u4 o
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    
88.         if(idx >= 7)
    , T% f6 s0 g( [7 t
89.                 isReady = 0;
    : N" W9 c7 G4 l% S7 E4 U3 F
90. }
    + }1 T* g; d' \; U0 v. H/ \
91. 
    $ t0 X/ x5 ^! C8 ?6 u. |
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;
    / }  l) H2 P9 C8 r# Z# t& H* |
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
    8 W( i; a1 |- b. v6 O% g
97.         key = bufReady;
    7 B. d1 p# z8 N/ s$ O5 S
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. }
     
103. 
     
104. void main(){
     $ l" J% z" K8 ?$ R* k
105.         GPIO_Init();
     / Y, B1 Q; O# B
106.         Interrupt_Init();
     - y9 R) ]: l: s
107.        
     6 V; k* n8 ?+ K) ~8 G
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     / s( o# c5 D5 z/ l) d" g
110.                 //_nop_();
       s; M4 K4 y4 V- P1 Y4 C4 ^
111.                 //_nop_();
     - @. W1 F$ s2 u; T7 o# I
112.                 //_nop_();
     3 _  N- `9 U1 i
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     ) P' R- g% R+ n& F4 o7 n! y
115.                 bufReady = buf;
     . H0 ~4 L/ U: _+ i7 ?
116.         }
     
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。

* J/ g& C2 a& l( b( y; a& 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
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
$ q; Y$ {- F9 H/ P精彩，楼主动手强，也写得很详细。
/ ^$ s9 ?/ T$ r/ Q/ w9 C7 ~" U3 J2.4G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。
5 p# Q; Y# A2 r2 J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。
9 {% j7 N) h, L% L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。
6 D1 o6 A; X% y两个板子倒是有十几张剩余。
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。 ...

; {1 H6 Q" z; B4 F" C6 y8 R* t能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
6 x# O$ k2 b5 Q" S4 i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。