嵌入式设备鼠标接口的设计与实现

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:362

当前嵌入式系统技术已得到了广泛应用，但传统嵌入式系统的人机接口多采用小键盘操作的文本菜单方式，用户操作较为不便。本文介绍了一种利用ｐｓ／２接口鼠标，在点阵ｌｃｄ的单片机系统上实现图形化用户界面的方案。用窗口菜单和图形按钮取代了传统的键盘操作，具有成本低、效果好等特点，具有很强的实用性。

１ｐｓ／２接口和协议

１．１接口的物理特性

ｐｓ／２接口用于许多现代的鼠标和键盘，由ｉｂｍ最初开发和使用。物理上的ｐｓ／２接口有两种类型的连接器：５脚的ｄｉｎ和６脚的ｍｉｎｉ－ｄｉｎ。图１就是两种连接器的引脚定义。使用中，主机提供＋５ｖ电源给鼠标，鼠标的地连接到主机电源地上。

１．２接口协议原理

ｐｓ／２鼠标接口采用一种双向同步串行协议。即每在时钟线上发一个脉冲，就在数据线上发送一位数据。在相互传输中，主机拥有总线控制权，即它可以在任何时候抑制鼠标的发送。方法是把时钟线一直拉低，鼠标就不能产生时钟信号和发送数据。在两个方向的传输中，时钟信号都是由鼠标产生，即主机不产生通信时钟信号。

如果主机要发送数据，它必须控制鼠标产生时钟信号。方法如下：主机首先下拉时钟线至少１００μｓ抑制通信，然后再下拉数据线，最后释放时钟线。通过这一时序控制鼠标产生时钟信号。当鼠标检测到这个时序状态，会在１０ｍｓ内产生时钟信号。如图３中(ａ)时序段。主机和鼠标之间，传输数据帧的时序如图２、图３所示。

２ｐｓ／２鼠标的工作模式和协议数据包格式

２．１ｐｓ／２鼠标的四种工作模式

ｐｓ／２鼠标的四种工作模式是：ｒｅｓｅｔ模式，当鼠标上电或主机发复位命令(０ｘｆｆ)给它时进入这种模式；ｓｔｒｅａｍ模式鼠标的默认模式，当鼠标上电或复位完成后，自动进入此模式，鼠标基本上以此模式工作；ｒｅｍｏｔｅ模式，只有在主机发送了模式设置命令(０ｘｆ０)后，鼠标才进入这种模式；ｗｒａｐ模式，这种模式只用于测试鼠标与主机连接是否正确。

２．２数据包结构

ｐｓ／２鼠标在工作过程中，会及时把它的状态数据发送给主机。发送的数据包格式如表１所示。

ｂｙｔｅ１中的ｂｉｔ０、ｂｉｔ１、ｂｉｔ２分别表示左、右、中键的状态，状态值０表示释放１表示按下。ｂｙｔｅ２和ｂｙｔｅ３分别表示ｘ轴和ｙ轴方向的移动计量值，是二进制补码值。ｂｙｔｅ４的低四位表示滚轮的移动计量值，也是二进制补码值，高四位作为扩展符号位。这种数据包由带滚轮的三键三维鼠标产生。若是不带滚轮的三键鼠标，产生的数据包没有ｂｙｔｅ４其余的相同。

３设计与实现

３．１接口设计

因为ｐｓ／２鼠标接口采用双向同步串行协议，时钟脉冲信号(以下皆称ｃｌｏｃｋ)总是由鼠标产生。因此，可以考虑这种方案：鼠标的ｃｌｏｃｋ接主机的一外中断线，数据线(以下皆称ｄａｔａ)接主机的某一ｉ／ｏ口线，如图４所示。

在主机程序中，利用每个数据位的时钟脉冲触发中断，在中断例程中实现数据位的判断和接收。在实验过程中，通过合适的编程，能够正确控制并接收鼠标数据。但该方案有一点不足，由于每个ｃｌｏｃｋ都要产生一次中断，中断频繁，需要耗用大量的主机资源