用于NIOS II 嵌入式處理器系統(tǒng)的鼠標控制器設(shè)計

隨著芯片制造技術(shù)的發(fā)展，SOPC（可編程單芯片系統(tǒng)）已成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的一個發(fā)展方向。Altera公司推出的NIOS II嵌入式處理器系統(tǒng)，是目前比較流行的SOPC。它通常由NIOS II處理器、Avalon總線結(jié)構(gòu)和各種外圍設(shè)備（包括SDRAM控制器、DMA、CF卡控制器以及用戶自己設(shè)計的外圍設(shè)備[1]等）的IP核三部分組成[2]，Altera的SOPC builder系統(tǒng)開發(fā)工具可以自動生成這些組件以及聯(lián)結(jié)它們的總線。近些年來，NIOS II嵌入式處理器系統(tǒng)由于具有較高的性能，很好的設(shè)計靈活性，在嵌入式領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。另一方面，隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，鼠標在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多。本文介紹了一個鼠標控制器的設(shè)計，不但支持標準PS/2（IBM PS/2）鼠標，還支持微軟的Intellimouse，相比目前多數(shù)采用的另外加一個單片機作為鼠標控制器的方式減少了系統(tǒng)成本，可以在采用NIOS II處理器的嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用。

1、鼠標控制器的設(shè)計

本文所介紹的鼠標控制器是一個Avalon從模式設(shè)備，遵循Avalon總線接口規(guī)范，并遵循PS/2通訊協(xié)議。

1.1 Avalon 總線從端口接口信號

Avalon總線規(guī)范定義了外設(shè)可以包含的各種信號類型（例如地址、數(shù)據(jù)、時鐘等）[3]。本文所設(shè)計的鼠標控制器是一個從模式設(shè)備, 它和Avalon總線通過從端口信號連接。部分Avalon從端口信號的方向和說明如表1所示。信號的方向是從外設(shè)的角度定義的。

表1 部分Avalon 從端口信號說明

１.2 PS/2通訊協(xié)議簡介

　　PS/2通訊協(xié)議[4]是一種雙向同步串行通訊協(xié)議。通訊的兩端通過時鐘線同步，并通過數(shù)據(jù)線交換數(shù)據(jù)。

標準PS/2 鼠標支持X方向（左右）位移，Y方向（上下）位移，并支持左鍵，中鍵和右鍵。它發(fā)送位移和按鍵信息給主機采用3字節(jié)數(shù)據(jù)幀格式(表2所示的4字節(jié)數(shù)據(jù)中的前3個字節(jié))。微軟的Intellimouse是對標準PS/2 鼠標的擴展。它支持五個鼠標按鍵和三個位移軸，左右，上下和滾輪（Z方向）。缺省情況下工作方式和標準的PS/2 鼠標類似。要進入滾輪模式主機應(yīng)該發(fā)送如下的命令序列：

　　設(shè)置采樣速率（0xf3） 200（0xc8）
　　設(shè)置采樣速率（0xf3） 100（0x64）
　　設(shè)置采樣速率（0xf3） 80 （0x50）

在滾輪模式下鼠標使用4字節(jié)的數(shù)據(jù)幀格式，如表2所示。

另外，鼠標上電后會載入缺省設(shè)置，其中之一是數(shù)據(jù)報告被禁止。要讓鼠標開始發(fā)送數(shù)據(jù)包，主機應(yīng)發(fā)送0xF4（使能鼠標）命令給鼠標。

表2 微軟的Intellimouse的數(shù)據(jù)幀格式

１.3 鼠標控制器的設(shè)計實現(xiàn)