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嵌入式设备鼠标接口的设计与实现

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:分析了PS/2鼠标的接口和通信协议,介绍了PS/2鼠标与单片机的接口设计方法,配合点阵LCD显示器,实现了嵌入式设备的图形化人机接口(GUI)。

    关键词:PS/2接口 双向同步串行协议 GUI

当前嵌入式系统技术已得到了广泛应用,但传统嵌入式系统的人机接口多采用小键盘操作的文本菜单方式,用户操作较为不便。本文介绍了一种利用PS/2接口鼠标,在点阵LCD的单片机系统上实现图形化用户界面的方案。用窗口菜单和图形按钮取代了传统的键盘操作,具有成本低、效果好等特点,具有很强的实用性。
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1 PS/2接口和协议

1.1 接口的物理特性

PS/2接口用于许多现代的鼠标和键盘,由IBM最初开发和使用。物理上的PS/2接口有两种类型的连接器:5脚的DIN和6脚的mini-DIN。图1就是两种连接器的引脚定义。使用中,主机提供+5V电源给鼠标,鼠标的地连接到主机电源地上。

1.2 接口协议原理

PS/2鼠标接口采用一种双向同步串行协议。即每在时钟线上发一个脉冲,就在数据线上发送一位数据。在相互传输中,主机拥有总线控制权,即它可以在任何时候抑制鼠标的发送。方法是把时钟线一直拉低,鼠标就不能产生时钟信号和发送数据。在两个方向的传输中,时钟信号都是由鼠标产生,即主机不产生通信时钟信号。
嵌入式设备鼠标接口的设计与实现
    如果主机要发送数据,它必须控制鼠标产生时钟信号。方法如下:主机首先下拉时钟线至少100μs抑制通信,然后再下拉数据线,最后释放时钟线。通过这一时序控制鼠标产生时钟信号。当鼠标检测到这个时序状态,会在10ms内产生时钟信号。如图3中A时序段。主机和鼠标之间,传输数据帧的时序如图2、图3所示。

2 PS/2鼠标的工作模式和协议数据包格式

2.1 PS/2鼠标的四种工作模式

PS/2鼠标的四种工作模式是:Reset模式,当鼠标上电或主机发复位命令0xFF给它时进入这种模式;Stream模式鼠标的默认模式,当鼠标上电或复位完成后,自动进入此模式,鼠标基本上以此模式工作;Remote模式,只有在主机发送了模式设置命令0xF0后,鼠标才进入这种模式;Wrap模式,这种模式只用于测试鼠标与主机连接是否正确。
嵌入式设备鼠标接口的设计与实现
    2.2 数据包结构

PS/2鼠标在工作过程中,会及时把它的状态数据发送给主机。发送的数据包格式如表1所示。

表1 鼠标发送的数据包格式

  Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 Byte1 Y overflow X oberflow X sipn bit X sign bit Always 1 Middle Btn Right Btn Left Btn Byte2 X Movement Byte3 Y Movement Byte4 Z Movement

Byte1中的Bit0、Bit1、Bit2分别表示左、右、中键的状态,状态值0表示释放,1表示按下。Byte2和Byte3分别表示X轴和Y轴方向的移动计量值,是二进制补码值。Byte4的低四位表示滚轮的移动计量值,也是二进制补码值,高四位作为扩展符号位。这种数据包由带滚轮的三键三维鼠标产生。若是不带滚轮的三键鼠标,产生的数据包没有Byte4其余的相同。

3 设计与实现

3.1 接口设计

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