嵌入式设备鼠标接口的设计与实现

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。

由于鼠标与主机之间以双向同步串行协议传送数据，若不考虑ＣＬＯＣＫ，仅考虑ＤＡＴＡ，则其数据帧的时序与单片机的ＵＡＲＴ异步串行时序类似。所以，采用了另一种方案：鼠标的ＣＬＯＣＫ仍旧接主机的外中断，但鼠标的ＤＡＴＡ接ＵＡＲＴ的接收脚?ＲｘＤ?。参照图４? ＤＡＴＡ改接ＲｘＤ。在初始化过程中，主机利用ＣＬＯＣＫ的外中断和ＲｘＤ脚的Ｉ／Ｏ口线功能实现数据的传输。初始化完成后，切换到ＲｘＤ功能?即ＵＡＲＴ的接收引脚功能?。因为鼠标已处于Ｓｔｒｅａｍ模式的工作状态，这时鼠标能主动发送数据。这样，主机可以在每收到一帧数据时才中断一次。中断次数大大降低，减少了主机资源的耗用。

不过，在此方案中，必须实现另一个功能：主机波特率的自适应。因为ＰＳ／２接口的鼠标一般工作在１０ｋＨｚ～２０ｋＨｚ时钟频率。不同厂家制造的鼠标工作的时钟频率不同。嵌入设备主机要做到与不同鼠标的波特率同步和自适应，才能够正确接收鼠标传送来的数据。波特率的自适应是这样实现：鼠标上电自检时会产生一串时钟脉冲，利用鼠标时钟脉冲产生的中断，结合主机的定时器测量时钟脉冲周期，可以得出所用鼠标的时钟频率，进而求出波特率。通过设置相应的波特率寄存器，实现了波特率的自适应。

３．２ 软件实现

    软件实现原理框图如图５所示。

(１)鼠标初始化

最简单的初始化就是当鼠标上电自检完成后，主机给鼠标发送一个使能鼠标数据传送命令字节(０ｘｆ４)，鼠标就会在默认设置状态下工作。主机也可实现自定义初始化，如：复位三次(Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘｆｆ),Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘｆｆ),Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘｆｆ)；设置采样率：Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘｆ３),Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘ０ａ)；设置解析度(２点／毫米)：Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘｅ８),Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘ０１)；设置缩放比例(１:１):Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘｅ６)；使能鼠标数据传送:Ｓｎｄ＿ＣＭＤ(０ｘｆ４)。鼠标每收到一个命令字节都会给出一个应答字节(０ｘｆａ)。

(２)两种方案的实现过程

两种方案的软件实现过程基本相同。只是后一种方案中，初始化时还要实现主机波特率的自适应，关闭时钟脉冲中断和打开串口中断。此后主机利用ＵＡＲＴ的接收功能接收鼠标数据。

(３)图形化人机接口(ＧＵＩ)的实现

在点阵式ＬＣＤ显示屏上实现图形化的人机接口界面，主要有两个方面：一个是菜单图标的实现；另一个是鼠标光标的实现。实现菜单图标，显示屏一般工作在图形显示模式。菜单图标有正常显示状态和反显状态，它们都用函数实现：ｖｏｉｄ Ｄｒａｗ＿ＩＣＯＮ(ｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｘＩＣＯＮ, ｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｙＩＣＯＮ,ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ *ｐＤａｔＩＣＯＮ)。ｘＩＣＯＮ?ｙＩＣＯＮ是图标所在位置的左上角坐标值，ｐＤａｔＩＣＯＮ是各个图标及其不同显示状态的点阵码值。反显状态是当图标被光标滑到或点取时才显现的。实现鼠标光标，又分两种情况。一种是单层显示的ＬＣＤ，只能由程序画出鼠标光标。但是，当光标移动较快时，画出光标的点阵图形需要耗用较多的主机资源。另一种是有双层显示和光标功能的ＬＣＤ，只需程序控制它的光标移动位置，无需程序画出光标的点阵图形，因而耗用主机资源较少，实现起来效果较好。