iMouse多功能空中鼠標(biāo)

　　引言

　　目前，計(jì)算機(jī)已經(jīng)在相當(dāng)多的家庭中實(shí)現(xiàn)普及，成為了普通家電的一員。同時(shí)，計(jì)算機(jī)也從先前的科學(xué)計(jì)算、辦公等功能更多地向多媒體、娛樂(lè)功能轉(zhuǎn)移，成為家庭的多媒體娛樂(lè)中心。在這種背景下，一系列相關(guān)的計(jì)算機(jī)外延產(chǎn)品也相繼出現(xiàn)。比如電腦分身卡，這種產(chǎn)品可以使兩個(gè)以上用戶同時(shí)使用同一臺(tái)電腦，或者使書(shū)房的電腦同時(shí)也成為家庭中的多媒體娛樂(lè)中心。您只需躺在大廳的沙發(fā)上對(duì)著大屏幕液晶，及高保真環(huán)繞音響，就能體驗(yàn)真正的高清影音生活;或者您可以躺在床上就可以欣賞電影大片或玩一些小游戲。

　　在這樣的應(yīng)用中，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備就顯得過(guò)時(shí)了。目前最重要的一個(gè)計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備――鼠標(biāo)，無(wú)論是先前的機(jī)械式的，還是當(dāng)前主流的光電式的，都不能離開(kāi)一個(gè)桌面的使用環(huán)境。當(dāng)我們躺在大廳的沙發(fā)上或躺在床上享受電腦的強(qiáng)大娛樂(lè)功能時(shí)，并不希望還得為手中的鼠標(biāo)找一個(gè)平坦且反光度適合的桌面。同時(shí)，隨著像wii這樣的游戲控制器的流行，人們已經(jīng)不能滿足于拿著傳統(tǒng)鼠標(biāo)在桌上劃來(lái)劃去這樣的游戲體驗(yàn)，對(duì)“空中鼠標(biāo)”這樣靈活、方便、趣味的輸入設(shè)備的需求逐漸形成。

　　本文設(shè)計(jì)項(xiàng)目就是開(kāi)發(fā)這樣一個(gè)可以離開(kāi)桌面，真正在空中使用的一款鼠標(biāo)產(chǎn)品。

　　系統(tǒng)方案

　　此系統(tǒng)的電路原理如圖1所示。電路可分為空中鼠標(biāo)主體電路與接收電路兩個(gè)部分，主體電路由兩節(jié)7號(hào)電池進(jìn)行供電，而接收電路由USB總線進(jìn)行供電。主體電路為時(shí)代民芯公司的MXT8051控制器為核心，實(shí)時(shí)獲取MEMS加速度傳感器與各個(gè)按鍵以及滾輪的狀態(tài)信息，通過(guò)信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行處理后，整合成符合HID報(bào)告規(guī)范的數(shù)據(jù)包格式，傳送給無(wú)線射頻系統(tǒng)模塊。無(wú)線射頻模塊再通過(guò)一定的通訊協(xié)議發(fā)送給空中鼠標(biāo)接收電路。接收電路接收到有效的數(shù)據(jù)包后，通過(guò)USB接口將HID報(bào)告送到計(jì)算機(jī)，完成鼠標(biāo)的一次輸入過(guò)程。

　　同時(shí)，MXT8051也控制一些LED，指示鼠標(biāo)的狀態(tài)，也使鼠標(biāo)更加美觀。

　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　從上面的介紹中，可以把整個(gè)硬件系統(tǒng)細(xì)分為以下幾個(gè)主要模塊：鼠標(biāo)主體電路控制模塊、MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器模塊、無(wú)線收發(fā)模塊和USB電路模塊。各個(gè)模塊之間相互配合工作。下面，將對(duì)各個(gè)模塊逐一進(jìn)行介紹。

　　主體電路控制模塊

　　主體電路的控制模塊以MXT8051微控制器為核心。MXT8051是北京時(shí)代民芯科技有限公司近期推出的一款高性能8位MCU，以高速單指令周期 8051 為核心。電路擁有豐富的外設(shè)，包括 PWM、UART、WDT，Timer 等，大容量存儲(chǔ)器，內(nèi)嵌 32Kx8 可在線編程 flash，10 位 AD，8 位 DA，若干OP，36x4 LCD driver、POR、LDO 以及可編程增益放大器(PGA)等模擬電路。電路集成片上調(diào)試系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口，快速診斷復(fù)雜 SoC，該調(diào)試系統(tǒng)具有不占用任何硬件資源可進(jìn)行全速和單步運(yùn)行、支持硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)、以及觀察內(nèi)部特殊功能寄存器、程序指針和內(nèi)部 RAM 等功能。

　　本系統(tǒng)中，使用GPIO口來(lái)捕捉按鍵狀態(tài)。用外部中斷計(jì)數(shù)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并同時(shí)用GPIO口判斷轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。MXT8051控制器中并沒(méi)有SPI接口，這里，使用軟件模擬的方法來(lái)獲得SPI接口，驅(qū)動(dòng)MEMS芯片和CC2400。MXT8051控制器提供了3路PWM輸出，這里采用這3路PWM輸出驅(qū)動(dòng)3個(gè)LED，用以指示鼠標(biāo)的狀態(tài)。此部分電路如圖2所示。