68HC908JB8單片機(jī)在PC無線鍵盤的應(yīng)用

Motorola最新推出帶快閃(Flash)存儲(chǔ)器的微處理器(MCU)MC68HC (9)08JB8，主要為解決生產(chǎn)商同時(shí)需要USB和PS/2界面的產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，如USB、PS/2轉(zhuǎn)換器。它亦適用于鼠標(biāo)，射頻(RF)接收器，機(jī)頂盒和電子游戲遙桿等產(chǎn)品。本文介紹利用MC68HC08JB8單片機(jī)在無線鍵盤上的應(yīng)用。


MC68HC08JB8 特性
MC68HC908JB8是采用HCMOS工藝技術(shù)生產(chǎn)的高性能單片機(jī)芯片，片內(nèi)256B RAM和8KB的Flash結(jié)構(gòu)，16位雙通道TIM模塊(每一通道具有輸入捕捉、輸出比較和PWM工作模式)，以及兼容USB1.1協(xié)議低速通信功能。MC68HC908JB8單片機(jī)有四種封裝，電源電壓為5.0V，時(shí)鐘頻率為3MHz。
MC68HC908JB8是一種高性能M68HC08結(jié)構(gòu)，它和M6805、M146805及M68HC05族代碼兼容，3MHz內(nèi)部總線頻率，256B的RAM和8192B的Flash，且在片可編程。最多達(dá)37個(gè)一般3.3V的I/O口。
16位雙通道TIM(每通道有輸入捕捉，輸出比較和PWM的可選模式)，兼容USB1.1協(xié)議的低速器件，其中數(shù)據(jù)傳輸速率為1.5Mbps，內(nèi)置3.3V的電壓調(diào)節(jié)器。Endpoint0 有8B的發(fā)射緩沖器和8B的接收緩沖器；Endpoint1有8B的發(fā)射緩沖器；Endpoint2有8B的發(fā)射緩沖器及8B接收緩沖器。
系統(tǒng)保護(hù)特征包括可選COP復(fù)位、可選LVI復(fù)位、非法代碼復(fù)位及非法地址復(fù)位。
低功耗設(shè)計(jì)有完全靜態(tài)STOP模式和WAIT模式，內(nèi)部連接上拉電阻的主復(fù)位腳，以及上電復(fù)位和外部異步中斷(IRQ)。
芯片自帶的8192B Flash的好處是用戶不再依賴價(jià)格較昂貴的一次編程(OTP)芯片和欠缺靈活性的ROM。Motorola的Flash能寫入擦除一萬次及只需2ms便能完成編寫64B的區(qū)塊。

無線鍵盤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
硬件部分
無線鍵盤在1~3米范圍的任何地方、任意角度內(nèi)可自如移動(dòng)。無線鍵盤的硬件整體方案構(gòu)成電路主要包括：鍵盤掃描電路，無線發(fā)射/接收電路，信號(hào)處理、傳輸和接口電路。共采用兩個(gè)MC68HC908JB8芯片，一個(gè)用于檢測(cè)鍵盤掃描及編碼發(fā)送，一個(gè)用作接收端解碼及通過USB口將信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，原理功能框圖如圖。
無線接收電路采用單片集成調(diào)頻芯片MC3361，此芯片是一片從天線輸入至前置放大器的完整的單片調(diào)頻接收電路，內(nèi)含用于變頻的本機(jī)振蕩器和混頻器，還有用于移頻鍵控(FSK)檢測(cè)的限幅比較器電路。接收頻率為27MHz，由MC3361的14腳輸出數(shù)據(jù)信號(hào)給JB8進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳送。信號(hào)處理、傳輸電路選用28引腳封裝的JB8芯片，它的11腳作為接收信號(hào)輸入端，按約定的方式解碼處理，通過芯片自帶的USB接口建立與計(jì)算機(jī)之間的通信。           

軟件部分
軟件設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于鍵盤各有效鍵按下的判斷以及數(shù)據(jù)傳送的可靠性。在制定編碼發(fā)送的規(guī)則時(shí)必須要充分考慮數(shù)據(jù)傳送的正確度。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)是連續(xù)發(fā)送的，接收時(shí)會(huì)有其它的干擾同時(shí)存在，因此發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)加有檢驗(yàn)位，以確保數(shù)據(jù)的正確性。其發(fā)送格式如下：
ID碼壓縮16位 數(shù)據(jù)打包16位碼 校檢碼4位
軟件操作主要過程：1)、檢測(cè)判斷操作；2)、編碼發(fā)送；3)、接收解碼。在該產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，主要使用的主要軟件技術(shù)有：
1) 抗干擾技術(shù)。當(dāng)檢測(cè)到有按鍵去抖動(dòng)的方法是：?jiǎn)螜z測(cè)到有按鍵按下時(shí)，并不馬上認(rèn)為有按鍵按下，而是隔一段時(shí)間再去檢測(cè)，只有兩次相同才認(rèn)為有有效按鍵按下，避免意外操作。
2) 編碼發(fā)送。數(shù)據(jù)編碼發(fā)送帶16位設(shè)備ID碼，保證多個(gè)相同設(shè)備在同一地方使用互不干擾。數(shù)據(jù)編碼發(fā)送時(shí)還帶4位效驗(yàn)碼，避免數(shù)據(jù)在傳送過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤而造成誤操作。
3) 低功耗設(shè)計(jì)。鍵盤采用定時(shí)休眠功能, 如果超過4s無操作，便自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，以此來達(dá)到節(jié)能目的?！?