USB键盘特殊功能键的实现

——

作者：南开大学信息技术科学学院李国峰梁科郭杰辰王锦天津中晶微电子有限公司马世亮时间：2006-10-18 来源：电子产品世界收藏

摘要：本文较为详尽地介绍了在USB多媒体键盘系统中，特殊功能键的实现方法。

关键词：通用串行总线；系统特殊功能键；用户特殊功能键；报告描述符

引言

随着计算机接口技术的日新月异，传统的PS2键盘已不再对市场形成垄断，USB键盘正在逐渐扩大市场占有率。与此同时，USB键盘也在不断完善自身的功能，由于传统的107键结构键盘已无法满足用户的需要，所以带有特殊功能键的USB多媒体键盘也就应运而生。

USB

USB接口具有如下优点：即插即用(Plug and Play)的特性，并具有自动检测的功能；可扩充到127个设备，支持热插拔，无需关闭系统电源；最高可达480Mbps传输速率(USB2.0协议支持，USB1.1协议最大支持12Mbps)，可满足大多数设备的传输使用需要。

USB的数据传输共有四种类型：(1)控制传输；(2)中断传输；(3)批量传输；(4)同步传输。在USB键盘中只用到控制传输和中断传输。所有的USB设备，必须通过系统列举才可以正常使用。USB协议规定几种必需的描述符：设备描述符，配置描述符，接口描述符，端点描述符，HID描述符和报告描述符，键盘设备列举的过程，是设备根据自身的具体实际把描述符按主机要求的顺序和格式，通过D+和D-两路差分数据线，发送给主机的根集线器。列举成功后，设备管理器中显示此设备为人体学输入设备[1]。列举简单流程如图1所示。

图1 设备列举流程图

报告描述符

一个USB多媒体键盘，共包含三种按键：普通按键，系统特殊功能键和用户特殊功能键，其中系统特殊功能键有Sleep、Power和Wakeup三个，用户特殊功能键较多，常用的有www, Mail , My Computer等。在USB列举中，对键盘的特殊功能键的描述，主要是通过键盘的报告描述符(表1，表2)来实现的，即按照USB协议[2]的要求，将给定的报告描述符发送给主机，主机通过分析接收到的报告描述符，判断出键盘的按键信息，然后实现对按键的响应。下面给出列举的报告描述符并详细说明。

描述符中0980表示其下的描述符是关于系统特殊功能键，定义头字节为02，第二个字节表示键值信息，报告数值为3，表示有三个不同的健值需要发送。发送时，第二字节每位从低位到高位顺序置1，以表示不同键值，向主机发送的数据如下：
POWER:
00000010 00000001 即02 01
SLEEP:
00000010 00000010 即02 02
WAKEUP:
00000010 00000100 即02 04
当按键抬起时，向主机发送零帧：即02 00

报告描述符中050c,0901表示以下是用户特殊功能键，定义字头是03，报告长度为8，需要8位即一个字节来表示所有的键值信息。不同的键值，是通过对字节从低到高的8位顺序置1来表示，对于我们的报告描述符，按键PLAY/PAUSE送入主机的键值应为： 00000011 00000001 即03 01

以下列举三个常用按键按下时键盘向主机发送的键值：

WWW：报告描述符中第六个，送入主机的键值应把第六位置1，即：
00000011 00100000 即03 20

SEARCH: 报告描述符中第五个，送入主机的键值应把第五位置1，即：
00000011 00010000 即03 10

MAIL：报告描述符中第二个，送入主机的键值应把第二位置1，即：
00000011 00000010 即03 02

当按键抬起时，向主机发送零帧：即03 00

系统方案

我们使用Altera公司1K100QC208芯片作为系统的核心芯片，实现键盘扫描，编码，USB接口以及整体系统控制的功能，配以Philips公司的P11A芯片，作为USB设备的和主机之间的 transceiver，外加一个改装后的带特殊功能键的键盘,组成USB带特殊功能键的键盘系统(图2)。