基于HID规范的智能遥控器中的设计2
2.2 软件系统设计
本系统所设计和实现的体感游戏手柄具有输入和输出的功能,即它具有输入和输出HID 数据包。它不像键盘和鼠标是标准的HID 设备,需要根据HID 规范自定义它的数据包格式。根据数据包的格式,写出其报告描述符,以保证在枚举过程中正确识别出体感游戏手柄设备。Dongle 端分析整理从遥控器端获取到的数据,根据设备的报告描述符,识别出体感游戏手柄数据,并把这些数据整理成符合其输入数据包格式的数据,然后Dongle 端再以USB 协议的通信方式,将整理好的数据传输给电视机。同时Dongle 端接收电视机反馈回来的数据信息, 并整理成符合其输出数据包格式的数据,然后将信息反馈给遥控器端,遥控器端再作出相应的响应。
与所有HID 设备一样,具有体感游戏手柄功能的智能遥控器Dongle 端的应用程序设计也主要包括以下4 个方面的工作:1)查找所有HID 设备;2)确定哪一个是用户需要的HID 设备,并连接该设备;3)获得HID 设备的信息;4)根据用户需要,读取HID 输入报告或者写入HID 输出报告。
智能遥控器中可能定义了多个HID 设备,需要使用两个接口,接口0 用于实现其他HID 设备的功能,接口1 用于实现体感游戏手柄的功能。因此需要两个非零端点,因为同一配置下的不同接口,必须使用不同的端点。而数据是通过非零端点进行传输的,体感游戏手柄的接口选用端点2 返回或发送报告数据。Dongle 端通过端点2 输入向电视机返回体感游戏手柄的数据,电视机通过端点2 输出中断将反馈给遥控器的信息发出。
Dongle 插入后,怎样让电视机识别出USB 体感游戏手柄呢?设备枚举的功能就是实现电视机识别设备的过程,只有枚举成功了,电视机才能识别出设备,建立电视机与设备之间的通信。设备的枚举过程都是通过端点0 实现的。电视机通过端点0 输出中断发出各种请求,数据存放在端点0 的输出缓冲区中。Dongle 端读取并分析端点0 输出缓冲区的数据,然后通过端点0 输入中断做出相应的响应,数据存放到端点0输入缓冲区中, 在电视机下一次发送IN 令牌包后,MCU 会自动将端点0 输入缓冲区数据返回给电视机。当Dongle 端有多个报告描述符时,程序怎么知道电视机请求的是哪个呢? 电视机要获取报告描述符时,请求是发送到接口的。当电视机发出发送到接口1 的报告描述符请求时,Dongle 端会返回体感游戏手柄的报告描述符数据给电视机, 从而成功完成枚举过程。电视机识别出体感游戏手柄,建立它们之间的通信。
在本系统中,通过在芯片的集成开发环境中添加USB 模块,根据实现设备的功能特点,做出相应设置并编译,实现设备枚举过程的功能及所需的代码, 然后再根据设备的实际需求做相应的修改, 在Dongle 端程序的主函数中初始化USB 模块,就可以实现电视机识别Dongle,进而识别出体感游戏手柄设备。Dongle 端程序主流程图如图4 所示。进入主函数,MCU 首先完成一系列初始化,包括中断配置和USB模块初始化(开始枚举过程)。然后程序就处于一个无限循环中,实现电视机和设备之间的实时通信。
图4 Dongle 端程序主流程
电视机和设备之间不是随时都能够进行通信的,只有设置了非零配置之后才能进行数据传输。在无限循环中,首先判断电视机和Dongle 端的通信是否准备好,即设备的枚举过程是否成功完成。这需要获取配置值,进行判断,若配置值非零,说明电视机和Dongle 端的通信已建立。Dongle 端不断的获取从遥控器端发来的数据,根据设备的设备描述符、配置描述符集合(包括断点描述符、接口描述符等),分析整理后存放到相应HID 设备的HID 包中, 然后通过USB 总线传递给电视机。
若按下体感开关键,遥控器选择的是体感游戏手柄功能;否则,遥控器选择的是其他设备的功能。按下体感开关键,电视机先通过端点2 输出中断发出反馈信息, 使遥控器端的体感开关指示灯亮,体感游戏手柄功能打开,然后遥控器可以发送体感游戏手柄数据给电视机。Dongle 端发送体感游戏手柄数据到端点2 之前,需要检查端点2 是否处于空闲状态,即里面是否还有数据未发送出去, 可以通过端点2 输入中断和总线复位中断使端点2处于空闲状态。如果端点2 输入处于空闲状态,就可以通过端点2 输入返回体感游戏手柄数据给电视机了。电视机会根据游戏的进度发出反馈信息, 调用遥控器的传感器模块、震动模块和Audio 模块,实现遥控器和电视机之间的互动。
3 结束语
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