《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設計 > 設計應用 > PS2鼠標使用USB接口的轉換器
PS2鼠標使用USB接口的轉換器
摘要: 本文利用ATMEL89S52完成了鼠標移動數據的讀取與PC機通信數據的傳送,其實質為PS/2到USB協議的轉換,有興趣的讀者可以使用更加小巧、低電壓的芯片進行改造,使結構更加合理,外觀更加美觀。從學習USB協議的通用性和易用性上說,具有廣泛的價值。
Abstract:
Key words :

  為了出差方便,筆者購置了筆記本電腦,由于筆記本電腦已淘汰了PS2接口,于是家中的PS2鼠標就被閑置了起來,筆者突發(fā)奇想,USB鼠標可以通過一個簡易的轉接器插到臺式機的PS2口中使用,反過來行不行呢?筆者做了試驗,結果卻很失望,根本不行??磥硇枰肀脔鑿剑谑?,一不做二不休,用PDIUSBD12和51單片機設計了一個PS2轉USB的協議轉換器。原本其實并不抱太大的希望,結果卻神奇般地成功了,而且不需要另外編寫驅動,采用USB直接供電,識別為USB鼠標,十分好用,現將制作成果分享如下。

 

硬件設計   

電路原理圖如圖1所示。

其中鼠標PS2接口的引腳定義如圖2。

 

電路的主體為ATMEL公司的51系列芯片ATMEL89S52(以下簡稱S52)和PHILIPS公司的并行傳輸USB接口芯片PDIUSBD12(以下簡稱D12)。S52相信讀者已經非常熟悉了,最高24MHz的主頻,256字節(jié)的RAM,4組8位I/O口,沒有什么特別的功能,一切中規(guī)中矩,本設計在此僅用到一個外部中斷。但這同時也說明,任何51內核(帶總線)的單片機都可以適用。

PDIUSBD12是應用十分廣泛的并行接口USB控制芯片,作為實現USB接口的標準組件,D12使設計者能夠靈活選擇合適的MCU,用最經濟最快的方式實現USB外設的解決方案。

S52主要完成PS2接口鼠標的控制與數據獲取,并通過PDIUSBD12與PC完成鼠標協議數據的傳輸。

為了精簡電路,S52使用D12的可編程時鐘源,通過編程輸出高達24MHz的時鐘,供S52使用;觀察調試輸出的Uart波特率需要為19200bps,便于快速輸出信息,不耽誤正常的USB枚舉。

軟件設計   

鼠標的工作模式有四種,分別為Reset模式,Wrap模式,Remote模式和Stream模式。前兩種作為測試用,Remote模式為主機有需要時,發(fā)送命令使鼠標回送位移數據,Stream模式是上電的初始模式,每當鼠標產生位置或者按鍵狀態(tài)的改變就自動發(fā)送數據。顯而易見,第四種模式最為合適。正常讀取鼠標數據前只需發(fā)送命令(0xF4),此命令告知鼠標,主機已經準備完畢,可以接受位移數據。

但是這樣簡單的初始化存在著一個顯著的缺陷,就是筆者發(fā)現滾輪無法使用了。這個問題困擾了筆者很久,原以為是軟件編寫出現小錯誤,引起鼠標能工作,但工作不正常。后來仔細查看了相關文檔才發(fā)現,鼠標的初始化遠沒有那么簡單,有點復雜卻非常有趣:首先進行復位,這時的鼠標還是不帶滾輪的,然后依次設置鼠標的采樣率為200、100、80,這時候,就可以被識別為帶滾輪的鼠標了,隨后就根據需要,設置所需的采樣率,一般默認的100即可。

PS/2鼠標與控制器間履行一種雙向同步串行數據幀協議,每幀為11~12Bit,如圖3所示。

  按照標準的三鍵鼠標的數據包有效數據為3個字節(jié),如圖4所示。

讀取PS/2鼠標數據后需要按照USB鼠標的格式進行轉換。USB鼠標的數據格式如圖5所示:   此鼠標的重點調試重點是S52的USB控制代碼。筆者參考了PHILIPS的標準固件驅動代碼,并進行了一定優(yōu)化。

USB的控制代碼通常由三部分組成。

(1)初始化:初始化主要對S52以及外圍電路的初始化,通過復位,初始化USB并讀取D12的ChipID進行確認(D12的ChipID為0x1012);   

(2)中斷服務:用于對主機的令牌包的響應,主要包括StandardDeviceReq標準請求,VendorDeviceReq用戶廠商請求和ClassFunctionReq類設備請求等,其中比較重要的為標準請求。標準請求的作用是告訴PC這是一個什么樣的USB設備,包括USB類型、USB設備的描述符等;   

(3)主循環(huán)處理數據:用于對獲得的USB鼠標數據的處理填充,并等待PC要求數據時將數據傳送給PC。

Windows對USB設備的枚舉順序:   

(1)GetDeviceDescriptor:主機主要對Length感興趣,即第2字節(jié)type必須為0x01,即Device,否則PC將重復2次后放棄(注意:此步只發(fā)送前16字節(jié)設備描述符);   

(2)SetAddress:一般為02或者03;   

(3)GetDeviceDescriptor:讀取全部設備描述符,一般為18字節(jié)分為2次傳輸,如果不正確PC重復2次后放棄(與(1)步相比,此步發(fā)送全部的18字節(jié)設備描述符);   

(4)GetConfigDescriptor:注意第2字節(jié)一定為0x02即Config;   

(5)GetStringDescriptor:根據在設備描述符中的第15、16、17字節(jié)索引順序而定,一般先讀取LanguageID再讀取ProductString讀取全部ConfigDescriptor,次數根據描述符的大小決定,端點個數不同,描述符大小不同。至此PC已經能正確識別設備并安裝驅動,如果不正確PC將重復2次后放棄;

 

(6)SetCorfiguration、GetConfiguration和Getlnterface等調用,對設備的狀態(tài)進行最后的配置即完成設備的枚舉。

在編寫USB固件程序時需要注意:   

(1)S52的中斷應設置為電平觸發(fā),中斷后必須讀上次傳輸狀態(tài)寄存器命令0x40-0x45,以清除中斷寄存器中的中斷標志,只有這樣D12的中斷輸出才能變回高電平;   

(2)在接收到Setup包后必須調用ACKsetup命令重新使能端口0;   

(3)在向IN端點寫完數據后必須調用ValidateBuffer命令(0xFA)指明緩沖區(qū)中的數據有效,可以發(fā)送到主機;   

(4)當讀完數據后必須調用ClearBuffer命令(0xF2),以保證可以接收新的包;   

(5)在調試過程中,可使用USBVIEW等工具軟件,外加代碼中的串口輸出調試信息配合完成;

(6)在代碼中涉及到鼠標報告描述符MouseReportDescriptor,可以使用HID Descrptor   Tool工具生成。

  USB鼠標的軟件流程如下:   完成后的截圖如圖7所示。

 

圖7為在設備管理器中看到的識別為“USB人體學輸入設備”以及“HID-compliant mouse”;在“人體學輸入設備”查看屬性,可看到“位置0(LLH-HXY’MOUSE)”。

  圖8為使用USBVIEW調試工具看到的USB鼠標信息。

 

  圖9為筆者的做的實物圖,正在使用中。

該USB鼠標經過筆者的長時間測試使用,性能比較穩(wěn)定。在實際使用過程中應對鼠標的移動速度進行調整,以更加適應自身的使用習慣。除此之外,硬件焊接正確無需調試便可正常工作。筆者已經附上全部的代碼以及調試輸出信息,供讀者進行參考。

本文利用ATMEL89S52完成了鼠標移動數據的讀取與PC機通信數據的傳送,其實質為PS/2到USB協議的轉換,有興趣的讀者可以使用更加小巧、低電壓的芯片進行改造,使結構更加合理,外觀更加美觀。從學習USB協議的通用性和易用性上說,具有廣泛的價值。

 

此內容為AET網站原創(chuàng),未經授權禁止轉載。