自制FC无线手柄

雷精灵2046

  i0 ]/ T  J" J2 Q
% K# l1 M/ z# L& q  B* e& O8 Y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。
* H. C" y9 p( A

( G  e4 ]" B% {+ o3 s: A- b5 B7 s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。

' C1 m) A' Z! I; g% p7 J, \2 j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。
7 U: C7 h+ |9 {2 ~0 G# X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。

+ r  e. |* ?/ r$ P
* o* b, }. b) k$ r1 j" H" F
1 ]/ ]2 E$ O4 L) s/ r7 `! I. w7 _最后把按键、导电橡胶和电路板装上去。
( a- e$ h( O9 L) c; I) q8 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。


* v. Q9 C- \8 Q/ ^: Z$ a& p完工！

/ C" ]% B% |, b- R
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。
5 M* P- r0 Z% p. `  ]
% @0 b) f: N5 N- e
( A5 a, ?5 r; o! W1 A4 s. ?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( \* U3 j" O& V$ @$ \( w
$ |0 ~+ P! F% x" n1 J
. N6 q' P. V0 ?3 G4 C$ w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。

: J, k, N* x4 i4 w: _6 J* L- S  ^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。


" K2 ^4 e6 c6 x$ L* M( g& t0 y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！
) C4 |$ T) {4 O! Z编译器：Keil 51。
  ?/ [2 e8 c. o/ c6 n3 j
发射端：
  a9 a' g2 d: r4 z. V; ?

1. #include <INTRINS.H>
   + E6 u8 H& q0 \$ I0 `" t$ T
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   % q, L; ~3 t. T; t' h0 [3 a7 v
4. 
   5 X7 Q! N4 R# N, H- d
5. /*
   - u; B# h/ A3 Q0 }; H
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   4 F6 Z% x+ g) I+ p0 P: d
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    . z& Q4 ^7 f9 [. q) Y
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    6 N8 K" }0 M" q% @5 N- `
14. --------------------------
    7 x6 h) n# w" A  w! l( b; c5 h* l) {
15. 
    6 ^6 e( `6 E: c) k
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    
17.            Red          330
    
18. 
    
19. Fosc = 6MHz
    
20. */
    
21. 
    
22. 
    
23. // 矩形波输出脚
    . D+ ]* x& e6 b# x# e: f' r( y
24. sbit OUT = P5^4;
    
25. // 低压指示灯引脚
    ( h( `, q3 D2 V6 n! L9 }3 ]& ~
26. sbit LED = P5^5;
    4 Q) H( w. T/ u3 W
27. 
    9 H' `7 u9 ]9 N; t
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    * Z7 N! |: r7 x' D, _
30. 
    
31. // 矩形波次数累计
    3 [! J& l$ r, e; f" D( e
32. static volatile unsigned char count = 0;
    ! k) J3 P! {. N% {/ I
33. 
    % J- ~  D) D' Q) m. R) d- t
34. 
    9 N2 t5 W4 k2 c3 G
35. static void GPIO_Init(){
    
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;
    
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;
    - V/ z1 F* O7 O, S1 ?
42.         P5M1 = 0;
    , ~7 _. ]( o/ F% T* R
43.         P5 = 0xFF;
    & q1 X% e$ Q' ^4 `& Y$ v
44. }
    
45. 
    ' X1 @' Z7 q7 B+ ^% S" B- `
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    8 ^* \  g1 D* G( X4 @8 Q, C
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    4 F' D4 \1 }6 P
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    7 ]+ G1 |% }) P
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
      d3 q$ f7 _! U4 j/ d; `8 x0 Z
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    
54. }
    ( Y" _8 q7 h3 I1 o7 Q
55. 
    0 y& S2 r1 V& Z  e
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    
58.         IT0 = 1;
    3 }% t0 M% A! Z  e
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    + {( y* Y3 Z7 I" S3 j
62.         IT1 = 1;
    * w) i* f3 L- H/ V* q
63.         // 允许INT1中断
    
64.         EX1 = 1;
    2 m( y7 P5 _+ Y% A5 C
65.         // 允许定时器0中断
    
66.         ET0 = 1;
    - L& F! k% Y3 s3 p0 ~# e5 u) N/ R
67.         // 允许全局中断
    
68.         EA = 1;
    
69. }
    * ]! d5 x/ \& l
70. 
    5 s6 }) Z. M- I- K' C: @
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    
72.         // 矩形波次数累计归零
    
73.         count = 0;
    ' h4 ?* L8 u7 m$ S2 ~" A  B
74.         // 重开定时器0中断
    
75.         ET0 = 1;
    
76. }
    
77. 
    * N5 g# n" o1 M2 O
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    1 j; \2 r: Z& o1 I% d
79.         // 输出矩形波
      e: e% r! c7 V% ]6 D" M
80.         OUT = ~OUT;
      s8 E6 M! {: j9 A3 P
81.         // 累计矩形波次数
    5 }9 N/ M  R3 P
82.         count++;
    
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    % B" W, R8 I. J, J+ o/ c3 X5 w
87.         }
    
88. }
    / ^: W( Y( F' Z. a; y! Y* u
89. 
    : Z/ t" y) A. u
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    
91.         // 矩形波次数累计归零
    # M6 K( u6 R6 R- t
92.         count = 0;
    - a) W# H! e* j, h1 K$ o6 i' R9 C
93.         // 重开定时器0中断
    
94.         ET0 = 1;
    
95. }
    3 w: s' ^: G, e2 B+ ?7 M
96. 
    - p  O1 ~7 t, u" R0 p; |: X5 x$ r
97. 
    " H# g* D! y9 x9 G0 y
98. void main(){
    
99.         // 初始化P3和P5口
    
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     # q" T4 G) c% g/ R
102.         Timer0_Init();
     
103.         // 初始化中断
     $ U) U) |0 B) J( O$ y' q! s  S
104.         Interrupt_Init();
     
105.        
     5 Q1 q5 ~" q2 Z! p4 h: G  F; f
106.         while(1){
     * m2 H, t' n1 W& h
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     # B. P; a& n$ R
110.                         LED = 0;
     
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;
     & Z9 f: {6 U4 k+ L  c1 p5 A! b7 T  X$ H0 c
116.                 }
     
117. 
     % j. t. Z7 f0 W; q
118.                 // 检测到停机标志
     : y& u. H& |! S$ Z# s' v/ k
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     
120.                         // 暂时关闭定时器0中断
     ( u4 b9 j, o$ p, V  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;
     
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
     
127.                         PCON |= 0x02;
     - Q7 `% }( Q# ?" h& F$ S
128.                         _nop_();
     
129.                         _nop_();
     / ]# ?& b: L7 H) W8 E
130.                         _nop_();
     9 R2 y4 h: g: c' \/ P
131.                         _nop_();
     " d! L8 h7 V/ b0 E
132.                         // 唤醒，清标志位
     ' E# a1 u+ I9 _  j" m) \5 e. \
133.                         isReadyToHalt = 0;
     7 t# D! G2 F2 ]% Y, j
134.                         // 重开定时器0中断
     0 w$ v' e1 t4 ~5 S1 R1 g3 o
135.                         ET0 = 1;
       r) `2 D' `& |: I+ O6 x: y# t
136.                 }
     
137.         }
     
138. }
     

复制代码

硬件参数配置：

5 c1 J2 S! T$ p- s9 c  G& ]
! ?" z1 V, u, q; h/ V7 @! T$ U接收端：
4 R( w4 ?8 r( u% W" I

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   % x3 {8 ]- b1 {$ r( d4 J3 O
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   
9. |                                                        |
   
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    + I4 d6 S' \, G2 N9 ^0 R
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    
13. |                                                        |
    , e' E4 C5 B) i$ ^- V9 x  R
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    $ c) d% I0 q* q! q$ E) l  |
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    1 e! M' O) Y* O7 D* b) U
19. |                                                          |
    ! `- g5 Q  T. p+ Q1 e5 p* B* k% U
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    1 r% A7 j/ G) L/ x( m* S) f# n7 T. w
23. *---------------------------*
    ! {  s6 _8 U+ @2 @
24. Fosc = 12MHz
    
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    ! f9 F' E% N( Y& D" i
28. P1.2 -> 下
    % i5 s/ C, @1 }" c  W( J
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    
31. P1.5 -> STA
    3 m3 F9 c4 u/ M
32. P5.4 -> B
    * U" x' q! j; g" i' W
33. P5.5 -> A
    7 c  {) t  w, V1 u( d9 ^/ `) p
34. 
    , @% Q4 _$ o) F/ F' V; a; ~) r
35. */
    # p5 H# F4 F  B0 c3 O0 c
36. 
    
37. 
    & u$ l: T* S( D- A/ }
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    
41. 
    # r/ Q$ _4 |  f. s$ d6 g. }
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
    # K, [* V# l8 [* C$ M5 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
    
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
    ! p7 v7 @- ?+ ~' _$ X  U
47. static unsigned char idx = 0;
    8 t/ H* T6 t+ q7 k+ u! U4 G: g
48. 
    ) K/ a9 Y: d2 k* ~
49. 
    ! p/ B! h) w' y# o
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
    ! V! F  f9 u2 ]7 Q# q: `
52.         P1M0 = 0;
    
53.         P1M1 = 0;
    % o. B( y" b8 R% }# h
54.         P1= 0xFF;
    ( S* `  q) w. A) ~
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    % R- S6 }" B4 v; I5 v& H5 ]
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    . |8 ]' _8 N& [* \
59.         P3M0 = 0;
    
60.         P3M1 = 0;
    
61.         P3 = 0xFF;
    # W! Y- K  {6 m  y) [% k# k3 H
62. }
    
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    ; U8 v# ^- G0 ^- m' {
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    1 ^; Q6 e) }$ Y% u& h, N
66.         IT0 = 0;
    + ]5 Y7 {8 {' L, ]* l
67.         // 允许INT0中断
    4 N( e/ m! N, L
68.         EX0 = 1;
    : X7 X4 n' N: S* ]
69.         // INT1中断（LATCH）触发类型为上升沿+下降沿
    1 u- V# D) `8 i; s! M
70.         IT1 = 0;
    
71.         // 允许INT1中断
    
72.         EX1 = 1;
    
73.         // 开启全局中断
    % l" q* L5 g" j+ O
74.         EA = 1;
    & _9 ~9 m. E# |4 }6 b& T/ V
75. }
    
76. 
    
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)
    
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
    " k$ |9 b, m: E
82.         if(CLK == 0)
    
83.                 return;
    $ R* x& I! T* ?* d* L' B' {
84.         // CLK上升沿到来的时候，取锁存值的下一位输出
    
85.         idx++;
    ! g1 Y1 Q+ G9 n, A  C% e
86.         DATA = key & mask[idx];
    1 g4 E0 m9 S, X0 [& i- S1 Z
87.         // 如果已经完成7次移位，则一轮读取完成
    - ]5 n% ^9 F* I# z' p6 [% V
88.         if(idx >= 7)
    ; ^8 |# V" d# @
89.                 isReady = 0;
    5 ^$ a. E  s0 E2 t  [
90. }
    ' H( O- b! i0 d! }2 ~9 @! [' Q  [
91. 
    $ p- {' X) A  k8 ?- J. P, M
92. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    ) L0 \" E2 ^  f# j1 F& u
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;
    
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
    ( d0 `0 V; ~, G8 A
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
    - R$ X0 `2 j  h. }; z$ z+ {
99.         idx = 0;
    4 k- {( `) P9 E3 t
100.         // 允许CLK进行移位
     3 m+ a7 X! X8 o, I
101.         isReady = 1;
     
102. }
     ' P# `3 `: @, T& e
103. 
     5 X0 x' ~" H6 y  _+ i5 c1 j; k: }
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
       E6 u; V7 Z/ ^5 c% \
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     % }9 |5 [/ [) ~
108.         while(1){
     * {+ g3 d- B" R9 j2 b: }
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     2 b* W9 u9 s/ U6 i/ o1 D
111.                 //_nop_();
     + a* ]& I/ x9 e* C
112.                 //_nop_();
     ( h1 _/ P$ H9 _' H3 m# Y! e
113.                 //_nop_();
     
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     
115.                 bufReady = buf;
     
116.         }
     
117. }
     ' u) [0 _7 J- R' c7 N

复制代码

2 c4 O6 W+ b8 M2 M$ S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。
% H  I* U: e- J  O9 X  R3 N. Z* o2.4G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
' r  w% j2 n% w( E2 |$ c  a+ p精彩，楼主动手强，也写得很详细。
* W/ S$ j# q3 T9 b2.4G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。
2 M& R5 ?* r7 P# g- s* ?6 z  Y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。
1 f. ^; x4 O3 V0 h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 ...

2 G  M3 e- {1 u. Y: v9 x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
. _% O. X# w" ?( b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。 ...

* r7 h$ ~. q& a  J能得到孙大师的赞誉，不胜荣幸！
/ y2 P  y$ h  o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。