《電子技術(shù)應(yīng)用》
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光學(xué)鼠標(biāo)和激光鼠標(biāo)工作原理及區(qū)別
摘要: 1963年,全世界第一個鼠標(biāo)原型誕生于美國加州斯坦福大學(xué)研究所,它的原型由DouglasEnglebart博士創(chuàng)造,并由他的首席工程師BillEnglish發(fā)展成為世界上第一款鼠標(biāo)。
Abstract:
Key words :

  1963年,全世界第一個鼠標(biāo)原型誕生于美國加州斯坦福大學(xué)研究所,它的原型由Douglas Englebart博士創(chuàng)造,并由他的首席工程師Bill English發(fā)展成為世界上第一款鼠標(biāo)。Englebart博士設(shè)計鼠標(biāo)的初衷就是為了讓它來代替鍵盤煩瑣的指令,使計算機的操作變得更為方便和快捷,為未來電腦的普及鋪下了第一塊基石。 

  1971年,(施樂公司)帕洛阿爾托研究中心與斯坦福大學(xué)研究所簽署了一份使用協(xié)議,允許施樂公司使用該項鼠標(biāo)技術(shù),自此,鼠標(biāo)技術(shù)開始逐步發(fā)展起來,他們在1972年推出世界上首款的機械滾輪鼠標(biāo)名為“Alto Mouse”,現(xiàn)今的機械滾輪技術(shù),很大程度上來自于施樂公司帕洛阿爾托研究中心的貢獻。  

  隨著技術(shù)的發(fā)展與市場的需求,帕洛阿爾托研究中心在1985年推出了首款光學(xué)鼠標(biāo),不過這款光學(xué)鼠標(biāo)需要在特殊的有柵格的鼠標(biāo)墊上才能正常使用,因此它只能說是光學(xué)鼠標(biāo)的雛形。 

  終于在1999年,安捷倫公司推出了一款具有革命性意義的光學(xué)定位傳感器,它通過鼠標(biāo)在移動過程中對接觸界面的不斷“拍照”,對比前后圖像,得出鼠標(biāo)的具體位移和速度。最重要的一點就是,它可以在絕大多數(shù)的物體表面上運作,成為真正意義上的光學(xué)鼠標(biāo)。 

  鼠標(biāo),作為GUI電腦操作系統(tǒng)中最簡單,最常見的電腦基本輸入設(shè)備,經(jīng)過了四十多年的發(fā)展與積累,走過了機械時代、傳統(tǒng)光學(xué)時代,發(fā)展到目前的激光時代。現(xiàn)在就讓我們一起來著重的回顧光學(xué)鼠標(biāo)的相關(guān)技術(shù)原理吧。 

  傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)的工作原理 

  光學(xué)鼠標(biāo)主要由四部分的核心組件構(gòu)成,分別是發(fā)光二極管、透鏡組件、光學(xué)引擎(Optical Engine)以及控制芯片組成。  

  光學(xué)鼠標(biāo)通過底部的LED燈,燈光以30度角射向桌面,照射出粗糙的表面所產(chǎn)生的陰影,然后再通過平面的折射透過另外一塊透鏡反饋到傳感器上。 

  當(dāng)鼠標(biāo)移動的時候,成像傳感器錄得連續(xù)的圖案,然后通過“數(shù)字信號處理器”(DSP)對每張圖片的前后對比分析處理,以判斷鼠標(biāo)移動的方向以及位移,從而得出鼠標(biāo)x, y方向的移動數(shù)值。再通過SPI傳給鼠標(biāo)的微型控制單元(Micro Controller Unit)。鼠標(biāo)的處理器對這些數(shù)值處理之后,傳給電腦主機。傳統(tǒng)的光電鼠標(biāo)采樣頻率約為3000 Frames/sec(幀/秒),也就是說它在一秒鐘內(nèi)只能采集和處理3000張圖像。  

  根據(jù)上面所講述的光學(xué)鼠標(biāo)工作原理,我們可以了解到,影響鼠標(biāo)性能的主要因素有哪些。 

  第一,成像傳感器。成像的質(zhì)量高低,直接影響下面的數(shù)據(jù)的進一步加工處理。 

  第二,DSP處理器。DSP處理器輸出的x,y軸數(shù)據(jù)流,影響鼠標(biāo)的移動和定位性能。 

  第三,SPI于MCU之間的配合。數(shù)據(jù)的傳輸具有一定的時間周期性(稱為數(shù)據(jù)回報率),而且它們之間的周期也有所不同,SPI主要有四種工作模式,另外鼠標(biāo)采用不同的MCU,與電腦之間的傳輸頻率也會有所不同,例如125MHZ、8毫秒;500MHz,2毫秒,我們可以簡單的認(rèn)為MCU可以每8毫秒向電腦發(fā)送一次數(shù)據(jù),目前已經(jīng)有三家廠商(羅技、Razer、Laview)使用了2毫秒的MCU,全速USB設(shè)計,因此數(shù)據(jù)從SPI傳送到MCU,以及從MCU傳輸?shù)街鳈C電腦,傳輸時間上的配合尤為重要。 

  什么是激光鼠標(biāo)? 

  激光鼠標(biāo)其實也是光電鼠標(biāo),只不過是用激光代替了普通的LED光.好處是可以通過更多的表面,因為激光是 Coherent  Light(相干光),幾乎單一的波長,即使經(jīng)過長距離的傳播依然能保持其強度和波形;而LED 光則是Incoherent Light(非相干光)。  

  激光鼠標(biāo)傳感器獲得影像的過程是根據(jù),激光照射在物體表面所產(chǎn)生的干涉條紋而形成的光斑點反射到傳感器上獲得的,而傳統(tǒng)的光學(xué)鼠標(biāo)是通過照射粗糙的表面所產(chǎn)生的陰影來獲得。因此激光能對表面的圖像產(chǎn)生更大的反差,從而使得“CMOS成像傳感器”得到的圖像更容易辨別,提高鼠標(biāo)的定位精準(zhǔn)性。 

  什么是鼠標(biāo)的全速USB技術(shù)? 

  全速USB技術(shù)是指USB Full Speed, 相對于傳統(tǒng)的Low Speed的每秒1.5Mb傳輸速度,它的傳輸速率為可達12Mb每秒。因為兩者都以6500fps為原始數(shù)據(jù),游戲過程中發(fā)生的大量的鼠標(biāo)移動,傳統(tǒng)鼠標(biāo)所使用1.5Mb/s的Low Speed USB接口在特定的環(huán)境下有可能成為數(shù)據(jù)流的瓶頸。因此有必要將接口的全速速度提升到Full Speed,使鼠標(biāo)的實際移動反映到屏幕光標(biāo)時更加實時。

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