自制FC无线手柄

雷精灵2046

) x1 G8 T7 V, i/ ^9 f4 E# _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 F& ~! c) ?$ |) q6 g1 t
% A8 p, o% M( c7 m' A+ 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。
% G5 i! N' ?+ O$ C  Z! u
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。
2 C4 K$ T: _, @0 L0 t& n- a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？
  K& h3 W- F1 l6 ~$ ]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。
2 e; T8 X, M, G! d, S" e. K; p% U

/ N, _: z( K( ]& ]4 @
, h5 i5 I. T, v9 n3 [# o; |1 u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。

0 z" p8 C" l3 n4 N7 f7 L( t
完工！


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。

  D; m- P) L4 D9 l  q; c6 m# E  c
4 r: F/ G, f  C: c8 `! v- [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。
) c( s* D2 z, U: Y6 a. \0 z* C9 u

* m5 o& O- q. ?/ w  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。

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。


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！
: W0 |& c5 c+ h+ Y5 L编译器：Keil 51。

$ c" ?: f8 w* F7 P1 G: K发射端：
/ y3 f- T; ]( X8 B3 d8 p) U

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   . w" X: N/ q/ B( \$ ?  p8 P& o; L
3. 
   9 b& q" E8 j- G) f4 ^8 p
4. 
   0 Y/ }% E$ @* f4 K
5. /*
   8 r% g2 p, s; e% C
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   * o0 w' p- @7 K5 X
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    , p  V# P3 Q! S) l# d+ M
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    0 S& T. I3 M( D+ g$ Z
14. --------------------------
    * r* U! [3 J7 @! L1 G
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    ' w7 |. y' e5 a" K
17.            Red          330
    # z. j% K$ I4 a, D# q/ Z
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    7 l! x+ t7 m  _9 g
20. */
    
21. 
    
22. 
    + F$ H$ e8 L0 A+ v. d+ X# t
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. 
    / x8 W4 w% M  |- |9 \+ x/ a* ?
28. // 停机标志位
    $ D/ r6 L- s3 P# ]
29. bit isReadyToHalt = 0;
    4 ?$ T( Y5 u9 Y4 t
30. 
    : H5 O( s2 @% f: a% J- A$ A
31. // 矩形波次数累计
    
32. static volatile unsigned char count = 0;
    # n9 L: E, l9 Z& u3 k; G* @
33. 
    ; P4 e+ K8 f8 o, y/ m+ B* F% R' x) ~# }
34. 
    
35. static void GPIO_Init(){
    8 d9 f# V% L8 P9 z
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;
    & B2 A3 s3 d! U/ ?8 j( v* O$ I
39.         P3 = 0xFF;
    1 u" ^# t9 h4 ~. `( G+ N. f4 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;
    
44. }
    + x7 @" T( ~4 W- R& g; s# D( ~
45. 
      I4 C2 ]4 T9 ?: J- q- [5 U
46. static void Timer0_Init(){
      n  T! z6 _$ l" Q
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    7 F# W5 Z! c0 H* z  ~5 A% T0 }
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
    
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    9 {8 F* F, p& O# Z! E
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    5 V3 S, E- g+ a4 y7 h
63.         // 允许INT1中断
      G4 i0 N8 p6 G& F3 I* j6 ~8 ]* W
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    2 z! J+ R# z8 i: \
66.         ET0 = 1;
    
67.         // 允许全局中断
    ' v# h, g: V' X: K
68.         EA = 1;
    
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    ' U0 }+ w  E5 y$ J
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    ) @. z( ]0 U2 q/ }/ t$ v
74.         // 重开定时器0中断
    ( }; h7 ?7 c9 `$ n4 @, m: b
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
      b! P1 T5 j( N/ v" ^
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    
79.         // 输出矩形波
    
80.         OUT = ~OUT;
    $ Q: U' j/ x2 }& c& o2 t
81.         // 累计矩形波次数
    
82.         count++;
    ; a* B$ L& [/ d; Z6 S* k  q
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    # y. M3 ]) G% v" Y- v3 S9 b' R
86.                 isReadyToHalt = 1;
    
87.         }
    
88. }
    6 a2 D  O2 [: r# z- {$ i
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    
92.         count = 0;
    
93.         // 重开定时器0中断
    - ^3 z+ {5 x8 N! N5 ~2 z
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    
96. 
    
97. 
    
98. void main(){
    : j9 [' ~: h% U3 o  J
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     5 p, F, |( m, B/ N& ?, E
104.         Interrupt_Init();
     ! U4 F* F( t5 w+ D+ w* i, c% y8 ?
105.        
     
106.         while(1){
     
107.                 // 检测电量
     / o2 ~, C% m3 T6 n
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     9 K8 N* Q- f: q+ @% q4 e
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     & j* |7 I) V% W- u9 q" m: k) L
110.                         LED = 0;
     0 {2 E& E# T, J
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
     3 g6 W, h- H( U
115.                         LED = 1;
     3 A2 [+ T3 r/ O& X/ L
116.                 }
     6 r  S& x! a- A
117. 
     
118.                 // 检测到停机标志
     
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     " h" o3 |* g& H, D4 s
121.                         ET0 = 0;
     & A; Y7 ?/ z- N" Z, g6 R
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
     " F7 G: M# x* r( ?
123.                         OUT = 0;
     2 W- n2 @. J( Y" {9 e+ j
124.                         // 停机之前先把低压指示灯灭掉，以省电
     + y3 X& N8 O/ R* ?
125.                         LED = 1;
     : n: @9 C5 c8 }/ X+ Q
126.                         // 进入停机模式
     2 k9 [# B3 Z, B2 M. C9 q# \2 J) S2 \
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     ' ]( C! C/ a+ I5 v/ M, S
131.                         _nop_();
     " d1 a; @" o: U) |  J
132.                         // 唤醒，清标志位
     
133.                         isReadyToHalt = 0;
     
134.                         // 重开定时器0中断
     - n0 U/ w& a2 _7 i) }& i5 e' h
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     $ `: o) M% `; l3 o/ ~
137.         }
     $ O+ z  S- p; J' m
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：

) @! m( d) v0 z9 T" b; q/ v
接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   3 X9 N9 j* c0 p. |) w
2. #include "STC15W.h"
   2 {" b: n. \; A! C1 `
3. 
   , x; h1 _) s" Q
4. 
   : @, K: _( \0 V
5. /*
   
6. 
   0 t, G- _% _3 N- n+ e9 _+ I/ X
7. *---------------------------*
   
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   ; m8 ~0 H. V, E% F" g& W8 E( O2 i
9. |                                                        |
   + ^8 i6 J! J7 \# c! h
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    : ^4 E3 |% m  w; c
11. |                                                        |
    ) v3 Y( W0 f; c
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    ' z% K7 e% T( J! W
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    . ^7 ]6 a, ]5 f0 T
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    1 ], T% V5 Z( a& Z4 X& |* x" s/ S4 h
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    7 g1 k6 h1 M, ]  P
21. |                                                        |
    3 t2 t- Y5 R( E& b" \% U% b7 l
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    ' M2 J  [  d, {9 e- S( I( f
23. *---------------------------*
    
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    3 O$ W3 A& X( `
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    2 c. K7 U; _0 G; x9 q; Z
30. P1.4 -> SEL
    * L9 k  p  \5 {0 C
31. P1.5 -> STA
    0 a3 M  D9 i0 N" T1 v$ c2 x- q: z
32. P5.4 -> B
    + J# L' X0 x3 \
33. P5.5 -> A
    
34. 
    " G1 |" z; k& F% ~! L
35. */
    
36. 
    & k8 k' ?: h3 m3 N; L
37. 
    
38. sbit CLK        = P3^2;
    0 t# S) B& T$ T' f+ g! {( Q( L% e
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    
42. bit isReady = 0;
    8 |# c6 [7 e+ Q: J3 {; @2 U
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;
    ' P; s' h% o$ l. `
48. 
    
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    4 F; K) p$ D! i7 z" h$ m! 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
    
52.         P1M0 = 0;
    7 g# `) e, U' e! o( w) [
53.         P1M1 = 0;
    8 H# s. F$ H& T: c
54.         P1= 0xFF;
    
55.         P5M0 = 0;
    0 g6 f! [) Q" f$ o+ D+ y
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    / F+ J8 g- |$ [' ?$ s# W
58.         // P3口初始化为准双向
    5 @  }8 \) c: \2 v. S! h
59.         P3M0 = 0;
    . T  f. [& G& D" \
60.         P3M1 = 0;
    : v- q' e5 d, ^, k3 X: ]8 V9 ?. b, b
61.         P3 = 0xFF;
    
62. }
    
63. 
    - z/ R* X; \9 _
64. static void Interrupt_Init(){
    
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;
    1 N8 H3 X2 z6 J+ \+ E
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    * T& M0 {; ~) U) |1 {7 i
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    - N" l1 b! Y( `- G
75. }
    9 \" W4 f* r0 ?1 y' h6 d4 E( r
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    % b' [+ f7 I/ W9 V: v6 ~; Y  i
79.         if(isReady == 0)
    $ i" k% M7 R8 Q2 i9 ]: H2 C0 @
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
    ) Z7 ~. u$ Z8 n; Z+ w( `
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
    1 s5 [  U8 _; }; Q1 Y
85.         idx++;
    2 a9 w" B8 w# S! S/ v7 j
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)
    6 l8 y& ~" a$ i) y3 `3 _* f
89.                 isReady = 0;
    / V* y* I; D! r
90. }
    5 V5 W3 c1 o5 A3 w
91. 
    
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;
    * x- Y# ^; L4 A% u5 s! V
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;
    7 y% q0 Q2 M9 |: e0 U5 \
98.         DATA = key & 0x80;//mask[0];        // 为了加速运算，直接取表中的值而不是读表
    3 U9 t9 J; C  E" R; b( v
99.         idx = 0;
    
100.         // 允许CLK进行移位
     
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     5 k) f4 v' m! _/ z$ p- K3 M8 p
104. void main(){
     2 Z; D  V6 N! U
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     9 Q: V9 p) q) U  k# C
108.         while(1){
     ( y" f; ], m+ P) |3 W' x. s7 q
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     " ?+ ^4 {# ~3 f5 u1 |
110.                 //_nop_();
     % Y  R- i6 P  D
111.                 //_nop_();
     " B$ R. R, U: S: D* F% s1 l: }
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     7 W# n6 {8 ~& |" i* k
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     - J. `: p* q2 `& o
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。

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
4 D0 f9 A! |* j9 \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。 ...

5 h! {+ m8 T6 W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
4 w: C+ j8 E4 m. x精彩，楼主动手强，也写得很详细。
5 `* b- {5 @8 [( q/ i2.4G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。
3 S, g8 `/ u) Y4 T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。
8 M3 ]5 L( k/ d4 [* v0 z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
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 ...

+ }& T8 R! M" p6 S- N5 y6 T( P0 h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。
2 i6 ]- G  M" L5 L; D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
, b( H  t* a/ R3 d- n: [7 n. V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！
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。