基于USB的无线触摸鼠标板的设计方法

3.2.1芯片初始化

　　在芯片初始化阶段，主要是芯片的内部工作的时钟的设置、IO口的初始化设置、以及CC2420的初始化。

　　在芯片的初始化阶段需要注意对每个IO口的数据方向进行设置，并且要准确设置时钟以及串口的传输数率，否则在调试阶段无法获取数据。不用的IO口全部设置成输出端口，这样可减少端口不必要的干扰。

　　3.2.2鼠标触摸板事件的信息采集

　　首先要对触摸板进行初始化，其初始化序列请参照PS/2协议的命令序列。初始化成功后，该触摸板将正常工作，只要有触摸事件发生，将产生连续三帧的数据发送，而按键事件发生，则在按下产生三帧数据发送，弹起产生三帧数据发送。我们需要做的工作就是在触摸板发送数据的时候对其进行采集。采集过程也非常简单，在熟悉PS/2协议的基础上，中断产生后，按照时序对数据进行采集，一定要在读完一帧的基础上再读下一帧，读取完三帧数据后就马上进行数据转换和打包发送，然后再次等待中断事件发生。所选择的MCU在速度处理上完全可以满足一般键盘鼠标数据包发送的间隔时间，也就是说在读取完一个数据包后，就处理该数据包而不需要完全读取完一次事件产生的数据堆。

　　3.2.3 CC2420数据发送

　　在CC2420的数据发送阶段，MCU将数据发送命令传送给CC2420之后，可以通过SFD引脚来判断其发送过程。该引脚会有一个由低电平向高电平跳变的过程，其过程如图6所示。

图6发送过程示意图

　　控制器向CC2420发送了发送数据的命令之后，并不能马上把数据发送出去，而是要经过12个时钟周期之后发送器才启动，之后将数据添加了其实序列和帧头之后，才能开始数据发送进程。在数据发送完毕之前，SFD引脚将一直为高电平，这样在MCU就可以根据此引脚的变化来跟踪发送过程，发送过程具体的软件实现，可用图7表示。

图7 CC2420发送实现过程

　　在CC2420的数据发送阶段，发射校正和添加起始序列和帧头可以由硬件自动完成，但是帧的长度需要在软件中计算得到再写入帧中，并且需要将数据写入发送器的发送缓冲区之后向CC2420发送发送启动命令。

　　3.3接入端软件的设计与实现

　　接入设备部分的软件设计，主要是分为两部分：CC2420的接收和USB数据传输。CC2420由于是发送和接收集成在同一模块中，所以其初始化可采用发送端的设计。而在USB数据传输部分，则采用HID的协议与主机进行通信，这样在软件设计上可以减少复杂度。

　　3.3.1无线数据接收

　　无线数据接收的软件实现，使用RB5端口的电平中断触发接收进程。当CC2420发现有帧传输过来时其引脚会产生相应的变化，MCU通过检测这些引脚的变化可以得知CC2420所在的接收阶段与状态。在接收过程中，有3根引脚可以检测出CC2420的状态，其数据接收的变化示意图限于篇幅，在此略去。

　　当CC2420收到有符合其起始序列的时候，其自动接收帧头和帧的长度，并且SFD、FIFO、FIFOP这3根输出引脚分别输出上图所示电平。当接收到帧的目的地址时候，CC2420自动进行地址匹配，若地址匹配成功，则接收进程继续进行，如果地址匹配不成功，则马上停止接收过程，并把3根输出引脚都置为低电平。MCU在控制时可以通过检测这3根输出引脚的电平来判断接收过程的状态。

　　如果地址匹配成功且接收完整个帧，则可以启动数据读取进程。

　　在数据读取阶段，CC2420提供了帧的正确接收的初始判断，由此可以知道该帧是否被正确接收，以决定是读取该帧还是放弃该帧。按照CC2420的规定，当一个帧接收完毕之后，如果出现FIFOP=l并且FIFO=0的情况，则说明该帧错误接收，应当向其连续写人两个CC2420_SFLUSHRX命令将数据冲刷。如果没有出现这种情况，则按照帧发送的相反过程从接收缓冲中读取数据。

　　3.3.2USB设备HID类设计与实现

　　USB数据传输的软件设计，主要是集中在USB芯片的初始化以及协议的初始化、以及之后的枚举过程，在成功枚举并被主机正确识别之后，只需将数据写入发送缓冲即可将数据发送到主机。在协议的初始化时，需要将协议中规定的各个参数设定都按照设计的要求设定，并且将各种描述符，包括配置描述符、端点描述符、接口描述符、报告描述符等初始完毕，以供枚举过程使用。

　　USB芯片的初始化过程的最后一步是将其SoftConnect功能打开，从这时起，主机才能开始检测到设备的接入，也从这个时候起，USB芯片才真正开始与主机通信并开始设备枚举过程。在枚举过程中，主机首先向设备发送启动信号，设备在接收到这个信号之后向主机发送回送的协议数据以供主机识别，当识别到这个信号之后，主机则开始向设备获取描述符等信息，进而完成设备枚举过程。

　　初始化完成之后，主循环实际上不再参与USB通信。每次PDIUSBDl2接口芯片检测到USB总线上主机发给这个设备的信号时候就触发一次单片机的外部中断。中断处理子程序要做的工作就是首先D12读取中断信息，查看D12收到了什么样的封包，然后根据主机的不同要求做出响应，中断处理程序流程如图8所示。

图8中断处理程序流程

　　本系统设备中，固件程序只须处理端点0的输出和输入要求就可以完成设备的正常配置和基本工作。

　　在图8中，SOF包处理程序是自定义的部分，是为了更好地配合设备工作而添加的代码，与设备的实质没有太大关系，而结束状态改变引起的中断在这里不需要做处理。由于USB的数据传输都是由D12自动完成，端点1和2的输出/输入中断处理就没有什么实质内容。

　　4结束语

　　本设计所实现的基于USB的无线触摸鼠标板除了具有无线空中鼠标的所以功能外，且成本低廉，容易实现，无线传输距离远（20 m），无指向性，适应性强，能广泛应用于现有的多媒体教室。

参考文献:

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