自制FC无线手柄

雷精灵2046

6 s" x3 }6 [+ a9 [; f
4 `5 r: T; h# ~; g' I7 u1 Q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。
; e! ?& \& c1 g( }$ \

. S5 ?  r, X! h: C6 h0 {$ d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。
- `8 ^7 Y( X6 C
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。
, g3 }9 i. ~$ b" I& 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？
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。

& [: ^" _; z9 f  E" J4 G

最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
$ {2 q7 v0 f& `! R# l) {! F7 d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。


完工！

/ u& @8 i! F7 U5 L
2 }# g# B9 g. b9 k1 P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。

. v, n8 N( r- ?6 l) N6 w0 T
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。

  Y  Z. \3 W  ?7 C7 H- B/ r
; u; _8 ?, @0 p0 [8 ^8 ]; u
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。
3 Q: B* _, X+ _
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。
; o8 e  w7 I  |2 C% T8 p" T
; g6 a8 Y4 q/ ^5 b+ b/ e( B8 U这是电路图，有兴趣的朋友可以参考。
' [, l( z, {" c2 ]8 C' q4 h

, L' d2 z9 O* T7 @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 T0 K/ L) H! |4 I编译器：Keil 51。

发射端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   5 h. ~. k9 W* W. w0 r* ]& T
5. /*
   2 R+ L% d) u  M; W& ^7 U' e  k# @; Q
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   ! M* H2 I, Z" E6 A  R6 M( N
8. |                                                   |
   9 e; t5 U# U3 K6 {% w8 j% p
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   ; r( w4 s' y1 P4 G
10. |                 STC15W204S                   |
    ' @5 T9 F& h) d8 X% G
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    # e) m) p2 J" [; I6 F7 N
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    ; Z0 W% d2 U4 n; D* G$ S, \
14. --------------------------
      C  p& O# w- T. |/ P2 J, r
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    - h+ M7 S9 T7 S
20. */
    
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    : [3 j' V8 t5 G7 Q$ t
24. sbit OUT = P5^4;
    * c& \' u3 t: e" u3 A
25. // 低压指示灯引脚
    ! y9 f% |/ J  x& k7 f  _
26. sbit LED = P5^5;
    . z/ C8 y- H1 @. I& u$ @
27. 
    
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    
30. 
    ; l4 s" _6 n3 i( G+ j; V) P( L' j
31. // 矩形波次数累计
    ! }9 [3 }4 X8 a# m/ f: X: I7 P
32. static volatile unsigned char count = 0;
    0 B5 Y8 u# {: R( H6 A
33. 
    
34. 
    ! N. C$ `( z6 J+ Q
35. static void GPIO_Init(){
    : N2 z/ X; \9 ^2 k: ^
36.         // P3口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    2 u0 O9 X. M9 D' A
37.         P3M0 = 0;
    
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
    4 x  S6 A3 Z) c( n* b
41.         P5M0 = 0;
    - C5 c0 c6 G) x$ m1 [0 b& B9 l* j
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    6 V- I9 B3 w: z- f& ]+ `6 [# Z% Q
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    * `$ u$ H: [' }% p7 Y, _
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    ) E0 X8 r7 C& Y* n( C
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
    . V% {: X) b' x3 d/ L# F
54. }
    + J9 R! d1 H8 O$ O! F4 }, V) D
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    $ i7 H1 T  ~& I% f  I# W
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    ( o0 u2 L: k& T6 ?( B8 s& C3 `3 ?
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    7 s6 c/ T; l$ ^% c9 ^" s
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    ! F+ @/ \; B3 B
62.         IT1 = 1;
      t' o0 X5 z- M2 c" N
63.         // 允许INT1中断
    6 z4 s$ T. {+ ^- m, w7 @+ O
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    ; g7 I% H- `4 e! V: G* q
69. }
    / X6 ]2 f8 c' }; U0 B7 g4 X) q
70. 
    1 e0 E/ r7 P1 {* _# [$ Z! D9 z
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    ( g' ]: A5 L% I5 a* f% y5 w
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    3 d& ]) z5 x; }" ^3 K0 v! \! b8 U
76. }
    7 d9 g: x. }- G% S6 e  [
77. 
    
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    . C2 X3 E; A* E) t' R" }
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    % L/ @) Q9 f9 a: \6 V4 \
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    " ?# \& U8 q+ [
86.                 isReadyToHalt = 1;
    % b0 _* W9 q6 ]) `
87.         }
    
88. }
    1 F9 Q( M: @4 q7 V$ d
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
      E7 Z8 t) y6 X# H4 Y! r
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    0 z0 Z8 J/ d& @6 a0 w5 t5 Q& b7 M* ]
94.         ET0 = 1;
      k& D0 s4 f2 b; J; u4 I9 y
95. }
    , Y4 L( w* R+ _7 ?0 ]
96. 
    * C, R! ]8 ]3 ~# l7 e/ Q
97. 
    : e% F( m' A7 K% x: Y3 q. A, i- s: n& ^
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    6 w9 ^: R9 x6 D' r3 x/ I4 {* B
100.         GPIO_Init();
     9 d6 ]0 I. B7 ?1 `0 b
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     8 R  v0 G4 Z% k# a$ Z0 s" ~+ W
104.         Interrupt_Init();
     ; }& H% T+ G; R/ ]/ P& ^! \
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     2 p0 ~6 r  e  V
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     0 i4 O0 ~  n) F6 J/ K0 D$ @/ U2 h
110.                         LED = 0;
     
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     " {6 z) _& _+ s2 {
113.                 }else{
     
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     & O6 x0 ]4 P& O2 h
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
     
123.                         OUT = 0;
     : |8 ^9 T; R, D0 n4 m6 `. [
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     ! ]2 M3 s: d. u. j1 O
125.                         LED = 1;
     
126.                         // 进入停机模式
     
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     
131.                         _nop_();
     + K' i! W) R; v  N# |" F, ~
132.                         // 唤醒，清标志位
     " t$ m4 `7 j& N5 n  f
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     5 u9 W9 q. e' K, v( U5 o8 f4 v
136.                 }
       _% p  ]) G) \" r( u
137.         }
     
138. }
     

复制代码

% {+ p, v' Y, j- k2 d# S硬件参数配置：
( d  Y9 D" [; f1 N0 t/ b. M- c

接收端：
! w; B$ }& t6 m- j2 O3 a

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   , Q  \( r$ ~. h
3. 
   ! S( f( T- y$ T5 j6 Q% w0 Q4 {
4. 
   / r  ]2 Z1 S: x) m8 g
5. /*
   8 @$ p+ J& P% M8 _
6. 
   
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   / i/ f6 G- J# d; H2 E8 v' S$ T# Y
9. |                                                        |
   # b* Y3 b/ s# R% r8 e; u7 t
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    / I: Y7 \! C! B+ ^
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    + G( r4 S3 i! m5 ~  X! H
13. |                                                        |
    5 Z+ E, O) b, R: f* \: E# b
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    1 p+ {7 F$ m% Y5 @8 N
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    + B! P5 P8 D! Y0 o/ X! e# Q
19. |                                                          |
    : M3 p  L' d# F, X
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    + `: D$ E/ _8 d0 _
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    ( }. H2 M/ B# u5 f
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    $ V& G' k3 V. S0 C
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    " \. g3 q2 k# X
29. P1.3 -> 右
    ! V8 @8 b. O+ E+ l) U7 T! K
30. P1.4 -> SEL
    # [* W7 C3 |. O- S
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    
34. 
    
35. */
    " T* c+ o1 A" k+ `, B$ V
36. 
    ( @7 a  a( U8 T9 a- y: ~! ^
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    + a3 J8 D# d& t% J
39. sbit LATCH        = P3^3;
    ) i  i" Q7 M$ V! k, O% P0 ]; W
40. sbit DATA        = P3^6;
    ) V% B8 r! r5 E# E
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
    3 F5 ]. ~' [& J2 f
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
    8 y) C* @& ?$ C# 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
    
47. static unsigned char idx = 0;
    
48. 
    
49. 
    ; \- H1 _: B3 j+ _( e7 g5 e7 A
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;
    " l  f1 l2 h! K7 K9 b* C
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    8 G3 X6 r2 p5 D. j) D7 r% E* T
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
      }: v  t; [9 o6 R; N
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    # {/ w3 H1 B% C6 Z( p
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
    2 ?3 n3 C2 p1 s
66.         IT0 = 0;
    5 ^1 {. |( c4 d" P3 ~( S' u
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    5 f/ y$ O! v& H8 V( s7 O
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    + S& W$ J) O3 h/ D- ^! b# Y- w
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    
75. }
    5 K) U* t# w* W. N, q  x
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    / {. ^5 y5 y& P9 `5 y8 S
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    ' ^& u- u& `. t, l: ^
79.         if(isReady == 0)
    
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)
    
83.                 return;
    
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    9 e, ?3 r5 s' R( x
86.         DATA = key & mask[idx];
    
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
      C3 |4 @( {. Y7 g" ]- \& w% K/ p
88.         if(idx >= 7)
    
89.                 isReady = 0;
    
90. }
    
91. 
    * w  x1 Q0 f- T* A
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)
      W8 \$ K- ^; m: H7 R
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
    9 ^. i( r9 Z) e; ]- e+ u" M
97.         key = bufReady;
    1 O1 S% ~- F8 y" @9 ~' 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
    $ `' V3 }: e: F
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     + d5 A' |+ U0 C
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     
104. void main(){
       y3 b' Q) }. Q+ Z- `
105.         GPIO_Init();
     6 s$ [. a, k. k
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     
111.                 //_nop_();
     ' W- U7 Z# z, @0 r1 ]! |2 {$ I* J
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     - x- I  n2 B% R! g% h

复制代码

硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
. w1 Y7 r) Y5 {. E$ K* s( p% J$ i
; a! T3 g% Y# A8 W$ Y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
& ^/ h& C; G& s8 ^' v+ A( t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。
1 V7 B' f' W" A' ]' z2.4G方案是目前无线的最低延迟吗？

( H0 N9 }1 C* p( j. M" P* y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。
  A6 Y1 I  N) D; C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
* F9 ^$ E, @" }$ s- G( e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。
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
' j& i& J+ Q/ L* R3 k& |7 L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 O. ~# j# b- I9 E+ ?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。