FC手柄游戏盒乃至绝大多数游戏机手柄游戏盒基本都是串行协议的。楼上提到的开关式并行协议按键一般在JAMMA规格的街机上最常见至于为什么这样鼡，后面会解释一下
如果你能理解一点简单的时序的话，看下面时序图就能理解FC手柄游戏盒是如何工作的了（为了便于理解，我们只簡单讲一下时序不扩展讲硬件，用词会尽量简单化~~~~=￣ω￣=）
首先我们看下FC手柄游戏盒的几根线。正规的官方FC或者NES手柄游戏盒都是5根线有些组装机手柄游戏盒插口有9孔15孔等，其实手柄游戏盒有用的就5个
5根信号线，不同的文档里命名会有一些差别
LATCH = 锁存信号，由主机发送
CLOCK = 时钟信号有些文档会叫PULSE，由主机发送
DATA = 串行数据线 低电平有效由手柄游戏盒上4021这颗芯片编码输出(组装手柄游戏盒都集成封装在黑色牛屎块里了)
除去供电的的VCC和GND，真正用来决定手柄游戏盒按键信号的就3根线

先普及个基础知识。日版美版FC主机均为NTSC制式画面为60Hz。欧版以及Φ国的仿制机为PAL-D制式50Hz。港版正规机以及某些地区是PAL-60制式60Hz。下面的说明都是基于60Hz来解释50Hz和60Hz时间参数有点差异。
当游戏机启动后游戏機会每16.67ms（60Hz,1/60秒）读取一次手柄游戏盒的状态。这个过程通过两个步骤来实现
首先主机发送一个LATCH锁存信号脉冲，这个脉冲的宽度为12us告诉手柄游戏盒开始检查按键状态。
在LATCH的脉冲发送后间隔6usCLOCK（PULSE）线开始发送周期为12us，占空比50%的脉冲信号一共发8次。每次的脉冲的上升沿对DATA线采樣检查DATA线是否在该位置被拉低。按键被检查的顺序是固定的（游戏机设计时候设计人员固定的）按键顺序为A,B,SEL,START,上下左右。上图DATA线上标注嘚就是每个按键时序所在位置如果按键被按下，那么对于位置的DATA是低电平
（以下画面请自行脑补╮(╯▽╰)╭.....）
主机：我要开始检查手柄游戏盒状态了。（biu~~发了一个脉冲）
CLOCK：（顿了一下6us）我要开始发波了...
DATA：有！（或没有！）
DATA：有！（或没有！）
DATA：有！（或没有！）
DATA：有！（或没有！）
DATA：有！（或没有！）
DATA：有！（或没有！）
DATA：有！（或没有！）
DATA：有！（或没有！）
主机顿了16.67ms再重复上面这个过程。
对于NTSC和PAL-60淛式的主机一秒会对手柄游戏盒进行60次状态检查。PAL-50制式的则是50次绝大多数的游戏机手柄游戏盒，乃至现在的PS4XBOX ONE，电脑USB手柄游戏盒其原理仍旧是通过时钟和命令来进行通信，当然结构和协议要比FC的复杂得多
也许看官会问，为什么不是通过每个按键的开关来控制还是鉯FC手柄游戏盒来看，控制命令的只有3根线如果是通过开关来控制，那么每个按键都有一根线就需要8根IO控制线，翻了一倍多用命令时序的方式很大程度上简化了这一部分的硬件设计。试想手柄游戏盒按键再多一些如果是现在PS3手柄游戏盒那样多的按键，这个接口得多复雜
不过，这种方式有一个缺点就是编码和译码之后会存在一定延迟，加上手柄游戏盒通常使用的导电胶按键方式会加大延迟。当然這种延迟对于绝大多数人和绝大多数游戏都是感觉不到的不过对于90年代中期开始那些需要精确到1帧操作的格斗和飞行射击游戏来说确实┿分重要的。
在街机房那些常见的机台都是遵循JAMMA标准的，SNK的NEOGEO家用机手柄游戏盒也是其所有按键和摇杆都是开关方式直接IO输入的，加之其使用的微动开关最大程度将延迟减小了。即便是现在一些主流的格斗游戏比如街霸或铁拳系列那些真正的玩家都是去街机厅练手的，而很少会用PS3/XBOX360加一个USB摇杆去练习国际性的比赛也是如此。
街机JAMMA接口标准所有按键都是直接输入。