这是一个能够将USB 手柄转为无线手柄的设备。这样，你可以将有线的 USB 手柄变为无线的手柄进行游戏。之所以做这个项目是因为我发现Linux 系统在支持多HID设备上和 Windows上有所不同。之前设计的，能够在 Windows上工作正常的USB转蓝牙设备无法在 Linux 系统上正常工作。
这次带来的方案是有两部分：发射端和接收端。
发射端是 ESP32 C3 配合 CH9350实现的，它能够实现USB手柄数据的读取和无线信号的发送。其中 CH9350负责USB手柄数据的解析；解析后的数据由ESP32 C3通过ESP-Now发送出去。CH9350是 WCH （就是出品 Ch340 的那个公司）推出的USB HID 转串口通讯控制芯片。就是说USB 手柄连接到这个芯片之后，数据会转化为串口输出。关于这个芯片的功能介绍如下：
- 支持12Mbps全速USB传输和1.5Mbps低速USB传输，兼容USB V2.0。
- 上位机端USB端口符合标准HID类协议，不需要额外安装驱动程序，支持内置HID类设备驱动的Windows、Linux、macOS等操作系统。
- 同一芯片可配置为上位机模式和下位机模式，分别连接USB-Host主机和USB键盘、鼠标。
- 支持USB键盘鼠标在BIOS界面使用，支持多媒体功能键，支持不同分辨率USB鼠标。
- 支持各种品牌的USB键盘鼠标、USB无线键盘鼠标、USB转PS2线等。
- 上位机端和下位机端支持热插拔。
- 提供发送状态引脚，支持485通讯。
- 串口支持115200/57600/38400串口通信波特率。
- 内置晶振和上电复位电路，外围电路简单。
- 支持5V、3.3V电源电压。
- 提供LQFP-48无铅封装，兼容RoHS。
发射端方案的优点是：成本比较低，体积比较小，容易DIY焊接（ESP32 C3 是我用过的最容易焊接的ESP32芯片）。能够同时支持2个USB设备，就是说你可以同时使用2个USB手柄，同时转化为无线给主机使用。
接收器使用的是ESP32-S2 ，它带有USB Device ，能够方便的将自身模拟为一个USB手柄。因此，无论 Windows 还是 Linux 只要支持USB 手柄，在操作系统端看起来插入的就是一个USB手柄，完全不会碰到兼容性问题。这里使用淘宝直接购买的Mini ESP32-S2 开发板，体积小，价格便宜。
接下来首先进行电路的设计。
- 主控 ESP32 C3 部分。这款主控内置了 USB 下载电路，我们设计一个 USB接口即可工作。此外，复位与下载按钮是必须的，当出现问题无法下载时，这两个按钮随时可以帮助恢复。
2.接下来时CH9350部分，它外部电路非常简单，只需要一个 3.3uf和一个 0.1uf电容即可工作。外部的 LED1和 LED2用来指示USB工作状态，没有有效数据时会亮，有数据传输时会熄灭。其中的USB3 是一个双层USB座子，这样我们可以同时使用两个USB手柄。
3.我们使用 TLV1117将5V 转为3.3V，同时还预留一个假负载，用来避免在使用充电宝供电，输出小于50ma 一段时间后自动关机的问题。
电路比较简单PCB设计也相对简单：
预览如下：
上面就是硬件设计，接下来着手软件的设计。
同样，分成发送端和接收端分别介绍。
发送端的主要工作是：USB 手柄数据的获取，获得数据的发送。
对于USB 手柄数据的获取和之前的并没有多少差别，只需要解析来自串口的数据即可；特别注意代码加入了判断，只有收到和之前数据不同的时候才会发送；
我们使用 ESP-Now 进行数据发送。对于 Arduino 开发来说，这个非常简单。创建 ESPNow 对象，然后指定发送的地址即可：
// 创建esp_now_peer_info_t类型变量存储有关peer方的信息。
esp_now_peer_info_t peerInfo0;
esp_now_peer_info_t peerInfo1;
// ESP32 接收器 MAC 地址
uint8_t broadcastAddress0[] = {'L', 'A', 'B', 'Z', '-', '0'};
uint8_t broadcastAddress1[] = {'L', 'A', 'B', 'Z', '-', '1'};
之后每次收到改变后的USB手柄数据，可以使用下面的函数进行发送
// Send message via ESP-NOW
esp_err_t result = esp_now_send(broadcastAddress1, (uint8_t *) &Data[i + 6], 7);
对应的接收端的设计如下：
- 程序开始处，设置当前ESP32 的MAC地址，作为接收数据的地址。发送端同时支持2个USB手柄，因此我们通过GPIO 判断设置2个Mac。这样，我们的程序刷到2个ESP32 S2主板上之后，根据外部跳线可以选择不同的 Mac 非常方便。
if (digitalRead(ADDRESSPIN2) == HIGH) {
esp_wifi_set_mac(WIFI_IF_STA, &newMACAddress0[0]);
} else {
esp_wifi_set_mac(WIFI_IF_STA, &newMACAddress1[0]);
}
if (DEBUGMODE) {
Serial.print("[NEW] ESP32 Board MAC Address: ");
Serial.println(WiFi.macAddress());
}
2.为了实现USB 手柄，我们使用USB 手柄相同的 Report 描述符，这样在操作系统端看起来插入的就是一个 HID 手柄。
CustomHIDDevice(void) {
static bool initialized = false;
if (!initialized) {
initialized = true;
HID.addDevice(this, sizeof(report_descriptor));
}
}
3.接收到的来自ESP NOW 的数据会出现在 OnDataRecv() 这个回调函数中，我们接收之后无需额外处理直接作为USB数据发送给主机即可。
// 创建一个回调函数，当 ESP32 通过 ESP-NOW 接收到数据时将被调用
void OnDataRecv(const uint8_t * mac, const uint8_t *incomingData, int len) {
if (DEBUGMODE) {
// 收到的数字，例如：
// 128 128 128 128 31 0
// 发过来的数据直接就是 RAW 格式
for (uint8_t i = 0; i < len; i++) {
printf("%02x ", incomingData[i]);
}
printf("\n");
}
if (HID.ready()) {
Device.send((uint8_t *)&incomingData[0]);
}
}
工作的视频在B站可以看到：
对应的 Arduino 代码在这里下载：