自制FC无线手柄

雷精灵2046

+ e* h, N$ Z, V) S9 C# ?, K
1 v' Z. M& p. W2 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。


5 d5 d1 t, Z  E5 k) J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。

, B; M' y3 L" K' u. J. N- S2 w, Y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。

1 Q( O+ n2 z3 m' k- r( |
  V2 `! l, j% m4 j8 h
最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
9 m$ Q7 B2 u7 H# N1 b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。
$ l3 A1 _8 @/ d4 |2 D

  |' u" d0 P4 o5 V0 |4 ?& j完工！
! b4 q, U8 U; g) [5 |1 Z" z5 _; x1 v

) ]& T. M5 X1 E5 l2 H8 m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。
, l( j, x* M+ \5 N0 Q

$ q1 F5 z& f1 c: X$ s# O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。
9 S0 ]' C. b; g4 H. F( }7 P# d

" N5 n: i. V6 C/ L3 m
3 r# M/ g; K/ N" ?! @% O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。

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。
3 K& f/ _& u7 y9 j' m
" X" O4 w" u5 [% m9 K这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
0 e. A% f! T- G" @
" Y6 v' X* U, Z/ j5 S
( h- d0 p& P' G  n, f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！
编译器：Keil 51。

9 P8 e) P7 |. \/ _* F, |发射端：
+ d: m: T$ b, @& o

1. #include <INTRINS.H>
   * p3 q2 j) M* X. F! K" z' V! ^8 c$ Z
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   " R' N' [& a+ z8 v) r
5. /*
   * M( i7 G  n. A
6. --------------------------
   ' @5 S8 T# n& ?
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   7 ?/ _" Y+ E4 z& \
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   7 e5 V4 R+ |2 z5 z
10. |                 STC15W204S                   |
    " Q, a* U3 }0 k: {, ^: d
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    2 O# e0 Q' u) {
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    
14. --------------------------
    
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    * K5 m# z+ w) M6 s, G
17.            Red          330
    : \9 }+ U: i" @9 I8 _' L% K5 i
18. 
    - D( R; B& C. L( Y: ]: c/ \
19. Fosc = 6MHz
    * U/ c2 K# [% @
20. */
    
21. 
    - M1 V3 m- T5 ]7 f  @
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    % I, T, @! r. F0 @, g
26. sbit LED = P5^5;
    
27. 
    1 }: u6 {( O2 j
28. // 停机标志位
    . i; R0 V2 ]9 d7 y; U+ ^
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    # R8 h( ~2 D; \. f
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    / y  K, D8 e+ K, _5 A' e+ X1 e& x
34. 
    : m6 I& @* W* ?  h
35. static void GPIO_Init(){
    0 L# o* C& X! I( i
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;
    1 [" [6 R7 y' a9 ?
38.         P3M1 = 0;
    6 `. l, k2 `) N
39.         P3 = 0xFF;
    9 s' S6 ?( Q( V1 o2 q
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;
    : @( _* O! x# s5 M' c
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    : ?1 Q; c7 U6 k) W1 t
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    ) H; ~. z( d/ n/ B* `- V/ F
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    * M9 }" f! ?( k3 d
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    ! B# p& \9 ^! y4 ]/ {$ s& b
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    * G8 u+ ?6 d7 _! W. i9 \: }3 H
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    , M; Y, [  j6 k4 y* F/ n
54. }
    
55. 
    8 Q9 z& i1 r* F; E) Q" Q
56. static void Interrupt_Init(){
    0 @. r: h$ C: e) z6 D+ h
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    : V" w( ^' |; J- Z
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
      G. E1 q, ?# _4 J, h% x! D
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    # `+ U5 s2 Y1 \5 C
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    9 ]5 M& \. u# R! N. Z8 J
72.         // 矩形波次数累计归零
    & Z$ f! u! \" }# a# E" F/ N
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    0 M3 ?6 K0 F9 u
76. }
    
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    , K- R5 m+ x1 P- f( n& W4 X
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    " M- n0 T+ L8 @# R
82.         count++;
    + a1 r* }, Z( D$ V2 G" H
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    1 P9 \4 t) H% C
86.                 isReadyToHalt = 1;
    # f* G4 \; q0 D8 b5 y
87.         }
    $ u  U! g# x  z3 t9 \
88. }
    
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    / e; p  F3 U/ w
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    6 v9 b1 z1 t! l8 n5 V, z
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    7 f. |. t, g: S5 n4 M/ j) y
96. 
    / z& n; b( g+ i/ J8 k/ s; F
97. 
    
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    4 [2 [" u* e% c5 w! `
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     7 C0 a+ u* @3 ]0 K6 r) e; j
106.         while(1){
     9 h! G/ I  E2 N0 k; x( Z
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
       @' K9 e0 k# n+ u8 y4 |
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     * ~' U3 `* ?( ~% D
110.                         LED = 0;
     2 j* y: K2 M3 I0 X8 k2 W
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     # L) D* X- R/ j+ `, a5 e
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     
113.                 }else{
     2 T* m/ M6 _7 p% w6 @" e: S
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     ' k: K# U$ t1 f, ^
117. 
     ) r) k7 \" H0 Z3 Y- g5 @' v, D9 J2 b6 X
118.                 // 检测到停机标志
     * ]; G1 L. q& t3 ^( r+ V. B" }
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     ' M& i$ [* p! P( L* [! F
121.                         ET0 = 0;
     9 j! x% _4 {7 G) I' }1 e
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
     ; n8 I. l& O& _* A3 r" h
123.                         OUT = 0;
     $ q& Y8 F. Q8 j% q. O) 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
     6 C- q7 b5 D5 x+ f4 {3 b
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     3 b' d  }$ j% Q' ~$ c* s9 M1 }
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     3 ~+ w- q6 h9 s* u3 M7 S, i
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     1 M) M% i! F" Z/ R2 T2 P
135.                         ET0 = 1;
     ! v5 j: f! J! Y7 b/ D0 I' A
136.                 }
     
137.         }
     2 F! H4 _# {0 h4 C& z1 S. `2 H
138. }
     3 G- j' w6 }& E, w3 o8 V

复制代码

硬件参数配置：
% z- K1 A9 c( E) u, ]2 u
4 A! P4 g: _! @  N+ [
/ H+ G( Y8 w) @接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   ; g' K8 I# C% c" X: Z: c
2. #include "STC15W.h"
   3 l+ w- q& D' N6 N- {7 S
3. 
   
4. 
   
5. /*
   2 Y% J0 v" w  z: ?
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    8 w+ C' m. z8 C# o" j# ~! P
11. |                                                        |
    $ u9 B. I- U" N9 R/ N
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    8 F$ t& U6 ?& R# S, r! j$ U
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    3 M7 m5 n$ U7 u' l5 ^. J8 m
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
      H3 ~$ @2 R7 ~6 P# r  R+ m: e7 ^
17. |                                                        |
      N" b0 D5 x2 c' ^6 s, H+ O) J
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    ( `% B: B7 X* h& @4 P- M, B7 N5 q- d
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    . E( X9 u9 A3 [9 E+ `
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    1 r: V, R( D( n3 p; h
23. *---------------------------*
    2 x8 ~, B1 V1 j4 \) C
24. Fosc = 12MHz
    . y5 K& a9 x; r4 H0 }
25. 
    0 y# |" d% s; G7 [$ D4 F
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    : N7 j' ~5 R; B3 \. Q
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    3 {5 Y/ G: _% f- W
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    ' S1 H. |8 e1 N  o3 z
35. */
    3 u; h" e5 Z/ s3 ?
36. 
    & j+ g/ B  {4 f7 N7 K0 s, y6 {
37. 
    1 ~7 n8 D, P1 m5 M
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    ( ]" {, E* W$ S9 |) r/ ]+ S
40. sbit DATA        = P3^6;
    / w7 R) ~" ]$ y0 A
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    . @" p$ g$ H) _7 \7 n
43. static unsigned char key = 0;
    - A' J  l, I* T+ h: @, W: B
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
    & ]& e5 O. b( V8 W! C
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
    1 l/ W* R% P( _, \  b; s
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
    5 a5 e. X" P+ Q' B
47. static unsigned char idx = 0;
      Y0 x% I# {  e9 D
48. 
    
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
    
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    ) d( h; |" R/ ^. b' i8 }7 o7 a7 `' l
56.         P5M1 = 0;
    ) V1 J( F. M- P  ~
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    8 H( R5 b' t$ x/ `4 x
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    ) S! q$ @4 T, _7 ~8 t
64. static void Interrupt_Init(){
    # N- l+ m3 P: F' ]  y
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    % H( F# c3 e% L# M! l& V5 }4 ?# y
66.         IT0 = 0;
    
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    
70.         IT1 = 0;
    . w' c" p  t: C3 p; x  B* R, A% r
71.         // 允许INT1中断
    4 ?6 Y. j! I7 p8 i4 }( q9 q
72.         EX1 = 1;
    " w4 g& Y$ Y  H$ x; k
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    0 s% ^) N$ y' b# z, j$ e
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    % R5 S7 Y. m: I5 D& v$ P+ |
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    5 q3 z# i6 n$ P/ @( v& |
79.         if(isReady == 0)
    : u- r% x7 E/ f# l  d9 r
80.                 return;
    3 V) M6 x8 z  y$ H/ J1 Y
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
    0 }% C( N2 t/ l& q5 R; K
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    " @% [5 {$ h& K3 x& W1 _( n! z" Q
85.         idx++;
    
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)
    
89.                 isReady = 0;
    8 a5 D# F6 m4 ^. @% g$ z( G
90. }
    # ?* n- H' U' y7 `/ F3 z
91. 
    " S) u& F1 l" [4 z
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
    + E2 b# z( h: c2 V# {' j" L
94.         if(LATCH == 0)
    7 M! e# G! |8 z+ G: p  D% v
95.                 return;
    ( p7 v) l/ w% l- q
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;
    9 G+ G. ]( V/ L
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    & w% q2 }7 `. t* q
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     % l1 E1 F! u% h: S5 g0 N
104. void main(){
     $ |! D' o7 g8 x# _# u
105.         GPIO_Init();
     ! n1 h2 F& B+ t* {5 L
106.         Interrupt_Init();
     ) J: Z5 @/ A8 R1 v: U
107.        
     . s' q. D% P5 u4 _; [5 n& _
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     $ l$ l% i) j/ a* v
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     . [+ T0 M. g8 N! A
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     6 Q4 Z! ~9 u$ v2 w- f+ O+ D) T
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     0 n, w7 Y8 e; O2 f8 \: r; N0 c
115.                 bufReady = buf;
     $ u& g0 O" ]  m, |% r0 b
116.         }
     
117. }
     

复制代码

- m* G- n/ G, [3 h9 x# I硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。

; C: Z# H" n& V3 j$ H( a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。
" A7 a' f* H5 C9 G+ D8 h) e2.4G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。
- r- ^- l% U: m# f/ L5 D' Y2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

- w. h4 D% v4 M' W$ p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。
0 @% U$ ?. b  t1 n  {6 o& A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。
% c# @% e9 E# s2 U! p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。
% a7 a/ h4 P& E. E8 J# r5 `  w两个板子倒是有十几张剩余。
1 Y7 @' L$ r' @5 ^  h8 C$ `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
- R* c3 y' o7 X4 @, e9 J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。 ...

" ?$ `2 N5 N% m0 J: d# c1 B4 N- a能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
3 C/ C6 j3 r& Q2 m0 l" q' D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。