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1、嵌入式設(shè)備鼠標(biāo)接口的設(shè)計與實現(xiàn)
2、第1內(nèi)容顯示中摘要：分析了ＰＳ／２鼠標(biāo)的接口和通信協(xié)議，介紹了ＰＳ／２鼠標(biāo)與單片機的接口設(shè)計方法，配合點陣ＬＣＤ顯示器，實現(xiàn)了嵌入式設(shè)備的圖形化人機接口（ＧＵＩ）。關(guān)鍵詞：ＰＳ／２接口雙向同步串行協(xié)議ＧＵＩ當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用，但傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的人機接口多采用小鍵盤操作的文本菜單方式，用戶操作較為不便。本文介紹了一種利用ＰＳ／２接口鼠標(biāo)，在點陣ＬＣＤ的單片機系統(tǒng)上實現(xiàn)圖形化用戶界面的方案。用窗口菜單和圖形按鈕取代了傳統(tǒng)的鍵盤操作，具有成本低、效果好等特點，具有很強的實用
3、性。500)this.style.ouseg(this)">１ＰＳ／２接口和協(xié)議１．１接口的物理特性ＰＳ／２接口用于許多現(xiàn)代的鼠標(biāo)和鍵盤，由ＩＢＭ最初開發(fā)和使用。物理上的ＰＳ／２接口有兩種類型的連接器：５腳的ＤＩＮ和６腳的ｍｉｎｉ－ＤＩＮ。圖１就是兩種連接器的引腳定義。使用中，主機提供＋５Ｖ電源給鼠標(biāo)，鼠標(biāo)的地連接到主機電源地上。１．２接口協(xié)議原理ＰＳ／２鼠標(biāo)接口采用一種雙向同步串行協(xié)議。即每在時鐘線上發(fā)一個脈沖，就在數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)。在相互傳輸中，主機擁有總線控制權(quán)，即它可以在任何時候抑制鼠標(biāo)的發(fā)送。方法是把
4、時鐘線一直拉低，鼠標(biāo)就不能產(chǎn)生時鐘信號和發(fā)送數(shù)據(jù)。在兩個方向的傳輸中，時鐘信號都是由鼠標(biāo)產(chǎn)生，即主機不產(chǎn)生通信時鐘信號。500)this.style.ouseg(this)">如果主機要發(fā)送數(shù)據(jù)，它必須控制鼠標(biāo)產(chǎn)生時鐘信號。方法如下：主機首先下拉時鐘線至少１００μｓ抑制通信，然后再下拉數(shù)據(jù)線，最后釋放時鐘線。通過這一時序控制鼠標(biāo)產(chǎn)生時鐘信號。當(dāng)鼠標(biāo)檢測到這個時序狀態(tài)，會在１０ｍｓ內(nèi)產(chǎn)生時鐘信號。如圖３中Ａ時序段。主機和鼠標(biāo)之間，傳輸數(shù)據(jù)幀的時序如圖２、圖３所示。２ＰＳ／２鼠標(biāo)的工作模式和協(xié)議數(shù)據(jù)包格式２．１ＰＳ
5、／２鼠標(biāo)的四種工作模式ＰＳ／２鼠標(biāo)的四種工作模式是：Ｒｅｓｅｔ模式，當(dāng)鼠標(biāo)上電或主機發(fā)復(fù)位命令０ｘＦＦ給它時進入這種模式；Ｓｔｒｅａｍ模式鼠標(biāo)的默認(rèn)模式，當(dāng)鼠標(biāo)上電或復(fù)位完成后，自動進入此模式，鼠標(biāo)基本上以此模式工作；Ｒｅｍｏｔｅ模式，只有在主機發(fā)送了模式設(shè)置命令０ｘＦ０后，鼠標(biāo)才進入這種模式；Ｗｒａｐ模式，這種模式只用于測試鼠標(biāo)與主機連接是否正確。500)this.style.ouseg(this)">２．２數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)ＰＳ／２鼠標(biāo)在工作過程中，會及時把它的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給主機。發(fā)送的數(shù)據(jù)包格式如表１所示。
6、表1鼠標(biāo)發(fā)送的數(shù)據(jù)包格式500)this.style.ouseg(this)">Ｂｙｔｅ１中的Ｂｉｔ０、Ｂｉｔ１、Ｂｉｔ２分別表示左、右、中鍵的狀態(tài)，狀態(tài)值０表示釋放,１表示按下。Ｂｙｔｅ２和Ｂｙｔｅ３分別表示Ｘ軸和Ｙ軸方向的移動計量值，是二進制補碼值。Ｂｙｔｅ４的低四位表示滾輪的移動計量值，也是二進制補碼值，高四位作為擴展符號位。這種數(shù)據(jù)包由帶滾輪的三鍵三維鼠標(biāo)產(chǎn)生。若是不帶滾輪的三鍵鼠標(biāo)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包沒有Ｂｙｔｅ４其余的相同。３設(shè)計與實現(xiàn)３．１接口設(shè)計因為ＰＳ／２鼠標(biāo)接口采用雙向同步串行協(xié)議，時鐘脈沖信號以
7、下皆稱ＣＬＯＣＫ總是由鼠標(biāo)產(chǎn)生。因此，可以考慮這種方案：鼠標(biāo)的ＣＬＯＣＫ接主機的一外中斷線，數(shù)據(jù)線以下皆稱ＤＡＴＡ接主機的某一Ｉ／Ｏ口線，如圖４所示。500)this.style.ouseg(this)">在主機程序中，利用每個數(shù)據(jù)位的時鐘脈沖觸發(fā)中斷，在中斷例程中實現(xiàn)數(shù)據(jù)位的判斷和接收。在實驗過程中，通過合適的編程，能夠正確控制并接收鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。但該方案有一點不足，由于每個ＣＬＯＣＫ都要產(chǎn)生一次中斷，中斷頻繁，需要耗用大量的主機資源。由于鼠標(biāo)與主機之間以雙向同步串行協(xié)議傳送數(shù)據(jù)，若不考慮ＣＬＯＣＫ，僅考慮ＤＡ
8、ＴＡ，則其數(shù)據(jù)幀的時序與單片機的ＵＡＲＴ異步串行時序類似。所以，采用了另一種方案：鼠標(biāo)的ＣＬＯＣＫ仍舊接主機的外中斷，但鼠標(biāo)的ＤＡＴＡ接ＵＡＲＴ的接收腳ＲｘＤ。參照圖４ＤＡＴＡ改接ＲｘＤ。在初始化過程中，主機利用ＣＬＯＣＫ的外中斷和ＲｘＤ腳的Ｉ／Ｏ口線功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。初始化完成后，切換到ＲｘＤ功能即ＵＡＲＴ的接收引腳功能。因為鼠標(biāo)已處于Ｓｔｒｅａｍ模式的工作狀態(tài)，這時鼠標(biāo)能主動發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣，主機可以在每收到一幀數(shù)據(jù)時才中斷一次。中斷次數(shù)大大降低，減少了主機資源的耗用。不過，在此方案中，必須實現(xiàn)另一個
9、功能：主機波特率的自適應(yīng)。因為ＰＳ／２接口的鼠標(biāo)一般工作在１０ｋＨｚ～２０ｋＨｚ時鐘頻率。不同廠家制造的鼠標(biāo)工作的時鐘頻率不同。嵌入設(shè)備主機要做到與不同鼠標(biāo)的波特率同步和自適應(yīng)，才能夠正確接收鼠標(biāo)傳送來的數(shù)據(jù)。波特率的自適應(yīng)是這樣實現(xiàn)：鼠標(biāo)上電自檢時會產(chǎn)生一串時鐘脈沖，利用鼠標(biāo)時鐘脈沖產(chǎn)生的中斷，結(jié)合主機的定時器測量時鐘脈沖周期，可以得出所用鼠標(biāo)的時鐘頻率，
