自制FC无线手柄

雷精灵2046

$ W8 K3 r, X3 c% `0 h
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。
  w' x5 f$ N1 G( ?" j
8 ~6 l) v+ S& X
9 t0 T# [$ ~' Z. r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。

6 d- P" U5 n, W: 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。
+ x% t. c. y* L& ^$ q7 E5 K# C  s4 Q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？
& b0 V3 C; D3 T" B& s3 O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。

4 u- F% L2 l7 C' Y3 D

* ?7 }9 Q( A& G6 Q; q, c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。
, I0 b- V$ |/ R! U

完工！


% U- w" ]9 A+ ]9 ^# {/ y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。


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。
* [+ n* e# A5 l
. i9 S# ]& Z5 a; w
# p! b: ~8 |; M8 q
7 C" v* a/ P5 H2 R( B8 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。
$ z, p) Z# h- b  G3 Y+ b
: D5 P7 W* @0 `7 N. x
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。

发射端：
' a/ t. A  A' }/ g+ n+ _, H  t# T

1. #include <INTRINS.H>
   % ~; ?$ P2 l; Q& [1 f0 H
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   
4. 
   
5. /*
   / Q6 h) h7 k4 [% X! s
6. --------------------------
   
7. |1 (OUT)        \__/   (INT1) 8|
   
8. |                                                   |
   
9. |2 (VCC)                   (INT0) 7|
   
10. |                 STC15W204S                   |
    
11. |3 (LED)                         (TXD) 6|
    
12. |                                                   |
    
13. |4 (GND)                         (RXD) 5|
    ) |" u- x5 @. ]+ B# I5 q3 f
14. --------------------------
    $ X. m( d5 ?* |& D- f8 K: t
15. 
    
16. LED ---|<|---[===]--- VCC
    ( b( \, [! G, _" V5 n) \5 R
17.            Red          330
    
18. 
    # G- y* `2 }( y: z
19. Fosc = 6MHz
    1 W/ ^8 S3 R" e& y. H9 m
20. */
    
21. 
    # N& @$ K4 i) v! `0 H# h8 }7 a8 o
22. 
    1 |) C8 c9 x9 {7 J/ c# \0 l! A( e5 D
23. // 矩形波输出脚
    8 P# x) P& q# k, H* m8 E
24. sbit OUT = P5^4;
    ; y7 R+ M, g/ h
25. // 低压指示灯引脚
    
26. sbit LED = P5^5;
    & O5 p9 s  k/ c2 @4 c* y0 }
27. 
    % K! g! p0 h* m6 L
28. // 停机标志位
    
29. bit isReadyToHalt = 0;
    ) b9 V/ f0 w1 D6 l4 U9 @5 M% a
30. 
    : c& j( S) ?4 H
31. // 矩形波次数累计
    - U# S( f& o& j. G  U/ V
32. static volatile unsigned char count = 0;
    
33. 
    4 G  b  G- n* g- n
34. 
    5 k0 C7 z! p% y6 S+ S
35. static void GPIO_Init(){
    ; l7 W8 E0 t1 c
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;
    - u1 W; M* L7 g: {- Y1 T
40.         // P5口设置为准双向，默认靠内部弱上拉输出高电平
    4 a1 U5 g( S( c! M/ |, `3 l' }( c
41.         P5M0 = 0;
    2 w! y- N4 d" `
42.         P5M1 = 0;
    
43.         P5 = 0xFF;
    
44. }
    % b$ G' n' |; q7 ?1 I
45. 
    
46. static void Timer0_Init(){
    
47.         // 16毫秒@6.000MHz
    1 C) x5 M* g9 D* p
48.         AUXR &= 0x7F;        // 定时器时钟12T模式
    
49.         TMOD &= 0xF0;        // 设置定时器模式
    
50.         TL0 = 0xC0;                // 设置定时初值
    ! ]8 }' x% [" i5 Y
51.         TH0 = 0xE0;                // 设置定时初值
    ( t" f' K6 F& z2 d" s; A- K8 S' `
52.         TF0 = 0;                // 清除TF0标志
    ; g$ r/ {: h) N3 `- @2 Y. l$ E
53.         TR0 = 1;                // 定时器0开始计时
    # R  o* ~' I7 a# V4 O
54. }
    / u0 u1 @+ {+ B4 ^; g
55. 
    
56. static void Interrupt_Init(){
    
57.         // INT0中断触发类型为下降沿触发
    / V2 p( }( z2 G) I( Q. i; H7 I
58.         IT0 = 1;
    
59.         // 允许INT0中断
    
60.         EX0 = 1;
    8 p9 t. W' g# p
61.         // INT1中断触发类型为下降沿触发
    
62.         IT1 = 1;
    ' Y0 U" d+ F6 d% y1 G
63.         // 允许INT1中断
    ( }+ S3 X3 d& b; j9 k" J5 H
64.         EX1 = 1;
    
65.         // 允许定时器0中断
    % y6 f5 P" N& z) ~- u( d6 h; x
66.         ET0 = 1;
    0 m4 D6 J5 b" d# B; m9 @
67.         // 允许全局中断
    / j( n& I/ {6 N! [- m/ X
68.         EA = 1;
    ) ?9 A6 {1 I# ?$ o2 i
69. }
    
70. 
    
71. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    4 h( U, v" p& d1 b1 v( [
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;
    8 ~( M# v0 c$ S. V' C
76. }
    
77. 
    * I3 h/ z3 k; B7 f
78. static void Timer0_Isr() interrupt 1{
    2 p5 Y: l2 b  u: k8 G# F/ [- L
79.         // 输出矩形波
    & E/ R) {: k" b! Y
80.         OUT = ~OUT;
    
81.         // 累计矩形波次数
    3 }& c" M# N- M6 w
82.         count++;
    ) H( ]4 g8 Y# B# c. Y. c
83.         // 超过250个矩形波，准备停机
    4 ^& d0 o7 L1 |3 W* T- M
84.         if(count > 250){
    
85.                 count = 0;
    
86.                 isReadyToHalt = 1;
    # z0 T3 C0 z$ T7 y! e8 F
87.         }
    
88. }
    / m  g6 _& {. ^& z
89. 
    
90. static void INT1_Isr() interrupt 2{
    4 r3 m- F- d' [" `; S3 R5 F; H& _$ K
91.         // 矩形波次数累计归零
    + M1 r) ~2 p# _+ r" T! G* Z' `7 n
92.         count = 0;
    $ A$ Y! U3 r* }7 W0 k
93.         // 重开定时器0中断
    . c2 l% g- B4 i
94.         ET0 = 1;
    / j, L' G: j. q4 {3 Y4 H" I9 j
95. }
    , F/ z4 y+ e) o0 n  Z
96. 
    
97. 
    , @( r5 x" F* |3 z- i. a" n6 Z" q
98. void main(){
    - y4 F9 G2 D  I+ h3 d
99.         // 初始化P3和P5口
    $ w& T+ p& X/ @! o  V7 c1 F- z
100.         GPIO_Init();
     
101.         // 初始化定时器0
     . k- s3 [! \" v( `- l
102.         Timer0_Init();
       t: H% C- N. e' t  u6 Y
103.         // 初始化中断
     4 }- S& Z, o, g: [+ G
104.         Interrupt_Init();
     ( q) ~' u8 N  i. k- d
105.        
     / ?! a1 n# k: d$ D' w8 A
106.         while(1){
     ; T6 {+ w" O+ o$ V9 D
107.                 // 检测电量
     
108.                 if(PCON & (1 << 5)){
     " T$ s0 M" {# ]0 {! v' z+ X
109.                         // 如果电量低，低压指示灯亮
     
110.                         LED = 0;
     % ?% b% D5 \" Q! `  k. W+ l5 g
111.                         // 清电量检测硬件标志位
     
112.                         PCON &= ~(1 << 5);
     ! Y3 x. p$ L) U2 h; J  R# k" z
113.                 }else{
     5 e! {+ B, D3 {5 {. {* s- E$ {
114.                         // 电量正常，低压指示灯灭
     # `- e8 N$ x) G5 ^
115.                         LED = 1;
     
116.                 }
     
117. 
     . F2 ?) F0 Q& C. V" ~! F- J
118.                 // 检测到停机标志
     * {) k3 S% i" m6 l8 S( i
119.                 if(isReadyToHalt == 1){
     6 x  d! p) F  J& \
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
     : F( K8 Q7 P5 a6 S
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
     ( @% ]- p& M' y( r
127.                         PCON |= 0x02;
     
128.                         _nop_();
     ) u4 ~" i% D# b( h8 Q8 Z4 y4 Y
129.                         _nop_();
     
130.                         _nop_();
     6 Z! d) w% J# a$ B" v' D0 C% l
131.                         _nop_();
     2 @: l& G6 t% v8 H& [1 D% j' o: b0 k9 M
132.                         // 唤醒，清标志位
     3 W% ~# x$ |4 l/ Y4 P4 s0 P
133.                         isReadyToHalt = 0;
     : J) p3 S9 n- B- K- n. M/ j
134.                         // 重开定时器0中断
     
135.                         ET0 = 1;
     
136.                 }
     
137.         }
     9 l+ c2 I" H  z: S; u; }
138. }
     

复制代码

* r0 u! S- D7 G1 ?- K+ x. E6 ]/ `硬件参数配置：

5 ~2 [) \0 {; x' z: ]) z* O
# A/ }- f- Z) G' W接收端：

1. #include <INTRINS.H>
   
2. #include "STC15W.h"
   
3. 
   : z* `5 ]( ]; X6 l: S
4. 
   
5. /*
   
6. 
   
7. *---------------------------*
   1 j3 N7 n" d& F+ Z9 [3 ~# U' ~
8. |1 (GPIO2)         \__/  (GPIO1)16|
   # D- O% }2 {; ?
9. |                                                        |
   , S0 @8 y* X% i2 P; H! P4 H' N
10. |2 (GPIO3)                   (GPIO0)15|
    " J& L) F! J5 Z3 G, y. P7 F
11. |                                                        |
    
12. |3 (GPIO4)                                  14|
    - B3 x$ Q  K8 K5 \  z0 j- o& j
13. |                                                        |
    
14. |4 (GPIO5)                        (DATA)13|
    
15. |                  STC15W204S                |
    
16. |5 (GPIO6)                   (LATCH)12|
    
17. |                                                        |
    
18. |6 (VCC)                         (CLK)11|
    
19. |                                                          |
    
20. |7 (GPIO7)                         (TXD)10|
    
21. |                                                        |
    
22. |8 (GND)                         (RXD) 9|
    ; L: ^" x2 k; d% G- A8 G) G1 H' }
23. *---------------------------*
    1 t4 Q9 U1 ]% k' _7 r
24. Fosc = 12MHz
    1 ~+ X$ ]* Z9 J+ G# V" n8 g
25. 
    
26. P1.0 -> 上
    
27. P1.1 -> 左
    
28. P1.2 -> 下
    
29. P1.3 -> 右
    
30. P1.4 -> SEL
    " _: c4 A, R' H" P
31. P1.5 -> STA
    
32. P5.4 -> B
    
33. P5.5 -> A
    ; D7 V, A: z: n
34. 
    ' F) q' e, k7 q
35. */
    0 C4 q& ]$ G8 `' U) i) P
36. 
    
37. 
    ( A) a) e5 e& I% V! D8 \. }* H( G/ D
38. sbit CLK        = P3^2;
    
39. sbit LATCH        = P3^3;
    
40. sbit DATA        = P3^6;
    # P) S; o1 H$ B2 n  n
41. 
    ; ?& E) m2 ^7 \- l* {
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
    7 K0 S6 x; m6 R% `% S; R9 I
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
    ! B! ?- x6 P4 @3 ~) [
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. 
    4 C" y5 N- O3 l- x
49. 
    
50. static void GPIO_Init(){
    5 M9 j; s0 a( c% S& O0 F& h
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;
    + s" B1 A# ~4 u8 l. o
53.         P1M1 = 0;
    % K/ t' X7 f5 ?$ N: u' `8 y
54.         P1= 0xFF;
    ' `1 |! E' O5 I4 f
55.         P5M0 = 0;
    
56.         P5M1 = 0;
    
57.         P5= 0xFF;
    
58.         // P3口初始化为准双向
    
59.         P3M0 = 0;
    - t$ V$ B  X! I
60.         P3M1 = 0;
    6 y, a4 e1 p- n- o( k# Y
61.         P3 = 0xFF;
    2 U+ F3 j: r) `  f$ l  e* P2 c
62. }
    * S; o0 A( T7 p; h, R) t  \
63. 
    
64. static void Interrupt_Init(){
    
65.         // INT0中断（CLK）触发类型为上升沿+下降沿
    % |4 ?' g% e, O3 J5 m. K' S
66.         IT0 = 0;
    % P& ^7 l: L9 @2 |; _5 z5 w. b0 f
67.         // 允许INT0中断
    
68.         EX0 = 1;
    * O0 j  e* c: N6 Q) p( I
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
    & l  T" H- D+ w; ^) Q6 v  x
72.         EX1 = 1;
    2 i' H3 p% w3 A7 ~, D1 c
73.         // 开启全局中断
    
74.         EA = 1;
    , `% b) a3 U5 T* Q9 C# S
75. }
    
76. 
    
77. static void INT0_Isr() interrupt 0{
    & z0 y; B$ O% N8 Y% H2 k9 {
78.         // 只有已经成功锁存才允许CLK移位
    - z( X4 ^/ o$ @1 _& l" W* K. j
79.         if(isReady == 0)
    ! t3 ?7 ^! s2 g; z) c8 d/ ^# Z
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
    8 b- _1 V1 [3 B" f: y8 t' D
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
    + o9 j! H" J+ g7 v
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
    / b1 _/ K8 }- Z
88.         if(idx >= 7)
    ) ^1 e- D2 }% [6 O- v3 E
89.                 isReady = 0;
    , q0 E1 h7 v$ ?- N# c7 B
90. }
    . E, ~% X  C7 N& N" r+ r" |
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
    & A: X0 h7 C. o' R; M* x/ p, e' j8 m
94.         if(LATCH == 0)
    5 P0 {5 b3 `9 h8 Z+ X
95.                 return;
    4 q8 f  b( e) \* L; j4 ?  m
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;
    
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 r/ {# x2 u  P) M5 H
99.         idx = 0;
    ) E, w# g2 N2 z: j
100.         // 允许CLK进行移位
     % a( a% {- ]" b7 b$ r5 ?; g) W( v
101.         isReady = 1;
     
102. }
     
103. 
     ! h( ?2 U, o# H- x* S
104. void main(){
     
105.         GPIO_Init();
     
106.         Interrupt_Init();
     
107.        
     
108.         while(1){
     & z- T, O+ H% n% P( M9 x
109.                 //PCON |= 0x01;        // 进入省电模式
     
110.                 //_nop_();
     : P) o) }. a  k* P% s
111.                 //_nop_();
     * i7 R1 P4 H6 c, f' G4 {
112.                 //_nop_();
     
113.                 //_nop_();
     % `- ^& P: z5 W. X
114.                 buf = ~((P1 & 0x3F) | ((P5 << 2) & 0xC0));
     ; Q+ n6 N; n7 ^# q2 z, o9 N
115.                 bufReady = buf;
     7 V1 T. Y6 F% C" N8 b
116.         }
     8 t9 N/ H/ t; @+ O" q3 |
117. }
     5 b5 G8 Q. {' Q. Z- N3 L( Y. B# r

复制代码

  `! y+ l( R1 N. r: h硬件参数配置无特殊要求，晶振频率选择12M即可。
; {$ X: }1 C. b! m& C- _
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
7 x4 Q" j9 ^7 f0 V+ q: t- R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。
6 @6 _7 ]' c* B4 C* j2.4G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
% l: ?. p4 S& e; \9 o- |; g精彩，楼主动手强，也写得很详细。
3 }) G4 K2 e: b  f* e  K2.4G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。
! C; n" z% }. d- \5 S& [- S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。
- u, k* N( Z) P) s2 M) e7 b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 ...

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
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。 ...

! C) B9 N3 V! ^7 k$ S  V3 j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。