【正文】 ownload”下載。 圖 HID描述符結構 USB 鼠標的運行 ①程序采用 JTAG 下載，將開發(fā)板通過下載器連接到電腦，并用一根 USB 數(shù)據(jù)線把開發(fā)板連接到電腦的 USB 上。在河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 4章 USB鼠標的實現(xiàn) 12 返回配置描述符的時候，接口描述符和端點描述符要一起返回，這兩類描述符不能單獨請求返回。 wIndex 用在需要獲取字符串的過程中，可以用它來標明字符串的語言 ID 號，其他時候為零。各種描述符的類型編號如表 所示。 表 獲取描述符請求的結構 bmRequestType bRequest wValue wIndex wLength 數(shù)據(jù)過程 0x80 0x06 描述符類型和索引 0 或語言 ID 描述符長度 描述符 在上表中的 wValue 這一項 中，低字節(jié)表示索引號，其具體的作用是在相同種類的描述符中確定一個描述符。主機通過發(fā)送獲取描述符的請求獲取設備的各種描述符，這樣就可以得知設備的端點情況、設備類型等各種信息。 USB 協(xié)議規(guī)定了十一個標準請求，表 為各種請求的名字及代碼。這八字節(jié)在默認狀態(tài)下由控制端點零發(fā) 出，用在控制傳輸?shù)慕⑦^程中。 HID 設備實現(xiàn)的重點在于枚舉是否成功，所以程序設計的重點在于標準描述符部分的編寫，因為枚舉過程就是檢查 USB 設備發(fā)送的 USB 標準請求能否正常返回的過程。 該文件包含系統(tǒng)配置的函數(shù)和處理四個按鍵動作的函數(shù)。 該文件用于 控制 USB 協(xié)議 在設備中的具體實現(xiàn) ，例如初始化、 SETUP 包、 IN包、 OUT 包等等。 USB 中斷 的 情況 分很多種 ， 在此次設計中我們 只是調(diào)用 文件中的 中斷 函數(shù) 。如果是開發(fā)非標準的 USB 設備的話，則必須開發(fā)相應的在電腦上運行的驅動軟件。Delay 函數(shù)用于延遲。下面是設計中非常重要的 7 個源文件 (具體的程序代碼見附錄 )： 該文件中主要包含 兩個函數(shù)，其中 main 函數(shù)初始化系統(tǒng)以及 USB 接口，之后不斷查詢四個按鍵是否按下。由于 USB 協(xié)議及接口相當復雜， MDK 自帶的 STM32F10x 的固件庫中單獨提供了 USB 的相關函數(shù)庫，在編寫程序代碼時需要將兩個庫函數(shù)包含到編譯路徑中。如果可以上下左右移動， 就表示 USB 鼠標設計 成功了。用 USB 線連接電腦，查看設備管理器，看一看設備是否識別，驅動是否自動安裝成功。生成 HEX 文件后下載到目標設備中，至此嵌入式開發(fā)完成。也可以使用調(diào)試器來調(diào)試源程序，我們直接把程序下載到開發(fā)板 中進行目標調(diào)試。 接下來的工作就是編譯連接工程了。一般設計人員會采用文件組來組織大的工程，將工程中同一模塊或同一類型的源文件放入一個文件組中。點擊 File→ New 創(chuàng)建新的源文件，在編輯窗口寫完源程序后以 .C 為后綴保存。 MDK 還可以通過 Project→ Options for Target,在彈出的選項中對目標硬件和設備內(nèi)組件的相關參數(shù)進行配置 。創(chuàng)建新工程時軟件會提示我們?yōu)楣こ踢x擇一款相應的處理器，也可以通過 Poject→ Select Device 打開此選項。 MDK 的工具集默認的是 RealView 編譯工具，如有特殊需要，也可以安裝使用GNU GCC 編譯器。特別是中 國版 MDK 推出后，通過更加合理的價格和服務，逐步使得 MDK 成為中國嵌入式工程師的最愛芯片。 MDK 的使用 支持 STM32 微控制器的開發(fā)工具雖然很多，但結合中國的業(yè)內(nèi)行情及收費情況， Keil 公司的 MDK 是不二選擇。 72MHzCPU 多達 64K的 RAM 2 12 位 ADC 溫度傳感器 3USART 2 SPI 多達 512K的 ROM USB 通用 I/O引腳 3 16位定時器 4～ 16MHz主振蕩器 內(nèi)嵌 8MHz 和32kHz 的 RC 振蕩器 實時時鐘 2看門狗 7通道 DMA CAN PWM 定時器 圖 STM32F103處理器的配置 正是由于 STM32F10x 系列處理器配有眾多的外設，所以它的用途非常廣泛。因為 STM32F103 運算頻率高，能實現(xiàn)更高端的運算，而且其自帶的端口具有極好的連接能力，價格上也比較便宜，所以設計中采用這一款。在 ARM 公司和意法半導體 ST 公司合作后， 2020年 ST 公司發(fā)布了基于 CortexM3 內(nèi)核的 STM32 系列處理器。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 3章 STM32及 MDK簡介 8 第 3 章 STM32 及 MDK 簡介 STM32 簡介 2020 年 ARM 公司推出 Cortex 系列微處理器，根據(jù)不同性能的要求，分成了以公司三個字母分別命名的三個系列。狀態(tài)過程是一筆只使用 DATA1 包的批量事務。建立過程使用只能使用 DATA0 的 SETUP 令牌包，而且握手包也只能只用 ACK 應答。 控制傳輸： 分為建立過程、數(shù)據(jù)過程（可選）和狀態(tài)過程三個過程?，F(xiàn)在使用的鼠標、鍵盤 及其他 HID 都屬于這樣的設備。 中斷傳輸 :一種保證查詢頻率的傳輸。前面提到，USB 數(shù)據(jù)的基本傳輸單位是包，但在具體傳輸數(shù)據(jù)時還必須把包組織成事務。當傳輸模式由全速變低速時，主機會在全速模式下發(fā)送一個 PRE 令牌包，集線器收到此令牌包后，就會打開低速設備端口，但全速設備會忽略次令牌包。 PRE 是通知集線器打開其低速端口的一種前導包。只有 ERR 是握手包，其他為令牌包。圖 是握手包的結構。 STALL 表示這個設備無法執(zhí)行這個請求或者端點已經(jīng)被掛起了，表示一種錯誤的狀態(tài)。 ACK 表示數(shù)據(jù) 已經(jīng)被接收 ，空間容納 也足夠 。 字節(jié) N 16 位校驗 EOP 圖 數(shù)據(jù)包結構 握手包 用來查看 一個 數(shù)據(jù) 是否被對方確認。收 數(shù)據(jù)包結構如 圖 所示。如果一端 成功接收數(shù)據(jù)并發(fā)送確認信號，確認信號在傳輸?shù)臅r候丟失或損壞，另一端就無法知道數(shù)據(jù)已經(jīng)被正確接。當檢測到對方使用的數(shù)據(jù)包類型不對時，USB 系統(tǒng)認為這發(fā)生了一個錯誤，并試圖從錯誤中恢復。 不同類型的數(shù)據(jù)包是為了方便在握手包出錯時糾錯。在 中新增了用在高速分裂事務和高速高帶寬同步傳輸中 DATA2 和 MDATA 包。 同步域 8 位包標識符 7 位地址 4 位端點號 5 位 CRC5 校驗 EOP 圖 IN、 OUT、 SETUP令牌包結構 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 2章 USB協(xié)議概述 6 數(shù)據(jù)包 用來傳輸數(shù)據(jù)。輸出、輸入、建立令牌包的結構如 圖 。每個令牌包最后都有一個 CRC5 的校驗，用以校驗 PID 之后的數(shù)據(jù)。令牌包共四種：輸出、輸入、建立和幀起始。 包的類型 令牌包 數(shù)據(jù)包 握手包 特殊包 PID1～ 0 01 11 10 00 圖 四種包的最低兩位規(guī)定 令牌包 用來啟動一次 USB 傳輸。每種包又分成幾種具體的包。 包標識符 PID用以表示一個包的類型，共 8位，其中 USB協(xié)議使用的只有 PID0～PID3 這四位，另外四位是這四位的取反，用來校驗 PID。同步域都是以一串 0 開始的，所以每個數(shù)據(jù)都會發(fā)生電平變化（ 0 在 USB 總線上被編碼為電平翻轉），這樣串行接口引擎很容易恢復采樣時鐘信號。 同步域用以告訴 USB 串行接口數(shù)據(jù)要開始傳輸了，以便做好準備。一個包被分成不同的域，包的類型不同，所包含的域也不同。如果一個設備的各種描述符都成功的返回 了，那么設計基本上算是成功了一大半。 USB 描述符之間的關系：設備描述符 包含 配置描述符 包含 接口描述符 包含 端點河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 2章 USB協(xié)議概述 5 描述符。一個 USB 設備只有一個設備描述符。 協(xié)議定義了五種標準描述符：設備描述符、配置描述符、接口描述符、端點描述符和字符串描述符。此時，還可以根據(jù)被拉高的數(shù)據(jù)線是 D+還是D‐來判斷設備的速度類型。當設備插入 USB 插座時，接上拉電阻的數(shù)據(jù)線的電壓由上拉電阻和下拉電阻分壓決定，大概在 3V 左右。在 USB 設備端 D+或 D‐上接 電源。 插入檢測機制就是檢測到設備插入到主機的過程。 USB 協(xié)議規(guī)定， USB 低速電纜長度不得超過 3 米，而全速電纜不得超過 5 米。 USB 使用的是 NRZI 編碼方式，即數(shù)據(jù)為 0 時電平翻轉，數(shù)據(jù)為 1 不翻轉。 USB 的電氣特性 標準的 USB 連接線使用四芯電纜： 5V 電源線、差分數(shù)據(jù)線負 (D‐ )、差分數(shù)據(jù)線正（ D+）及地（ GND）。 USB 的拓撲結構為金字塔型，塔頂為主控制器和根集線器，下面 是通過 USB 集線器 拓展的多個 USB 口。對于 window7 系統(tǒng)，右擊“計算機”，在彈出的菜單中選擇“管理”，在“計算機河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 2章 USB協(xié)議概述 4 管理”選項卡中單擊“設備管理器”，就可以查看計算機設備的屬性了，在這里可以查看驅動程序信息、設備的 PID 和 VID 等。 所以最好不要把多個 USB 設備接到同一個 USB 端口上。 USB 集線器是一種特殊的 USB 設備，是在 USB 接口不夠用時擴展 USB 口用的。 主機 在一般情況下都會具有 一個或多個 USB 主控制器（ host controller）和根集線器（ root hub）?，F(xiàn)在 已經(jīng)非常完善，最新發(fā)布的計算機產(chǎn)品都帶有 接口，其最大傳輸速度更是達到恐怖的 。 在傳輸速度上 ， 和 版本只支持 12Mb/s 的全速模式 。USB 的結構是主從模式，設備與設備之間不能互連 ， 主機與主機之間 也不能互連 ，于是就產(chǎn)生了 USB OTG。 USB 在 PC 上往往具有多個接口，可以同時連接多個外設，最高可連接 127 個設備。常見的是 IDE 接口的硬盤，串口的鼠標鍵盤，并口的打印機掃描 儀，可以有了 USB 之后，這些應用外設統(tǒng)統(tǒng)可以用 USB 接口與 PC 連接，這時就有了 USB 硬盤、 USB 鼠標、 USB 網(wǎng)卡等一系列設備。這讓用戶在使用外接設備時不需要進行關機再開機就可以完成硬件的安裝，分分鐘就可以使用，省時省力。USB 傳輸速度極快，使用很方便，它可以連接非常多的外設，比如： 手寫板 、游戲手柄、 U 盤等。但不管是哪一種鼠標都少不了和 USB 打交道，特別是 出現(xiàn)以后，基于 USB 的設備已經(jīng)是電子產(chǎn)品研發(fā)的主流。 對于 光學鼠標，則是 現(xiàn)在 鼠標技術的發(fā)展方向，它已經(jīng)大面積取代過時的光機鼠標產(chǎn)品。與主流 PC 部件相比，鼠標的技術革新顯得非常保守，從道格拉斯博士的原始鼠標，再到后來的純機械鼠標、光電鼠標、光機鼠標，以及光學鼠標，鼠 標技術只經(jīng)歷寥寥幾次大變革，其中真正算得上成功的其實只有光機鼠標和光學鼠標，它們也是當前鼠標技術的主流形態(tài)。本次設計通過把符合 HID 協(xié)議的程序燒錄到 STM32 開發(fā)板中，由開發(fā)板的四個按鍵控制 window 窗口河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 引言 2 光標的移動。它自身帶的 USB 模塊符合 ，支持全 速 12Mbps和低速 。本次設計使用 C 語言進行程序的編寫。 HID 設備的描述符主要包括 5 個 USB 的標準描述符和 3 個HID 設備類特定描述符。 所以不管計算機發(fā)展到什么程度，只要有人用鼠標，鼠標的研制與開發(fā)都是必須的 。從有線到無線，從滾球到光電，鼠標經(jīng)過一代代的發(fā)展可以說是品種繁多，價格也是十幾元到幾千元的都有。 這款處理器具有低成本、高性能的有點， 非常適合 USB 鼠標的設計。 從 1975年第一個單片機產(chǎn)生后經(jīng)過四代的發(fā)展，目前單片機具有生命周期長、接口 內(nèi)容豐富、運算速度快、低電壓低功耗、價格便宜等優(yōu)點。 USB 接口 在理論上 最多可以同時連接 127 個外設，如 游戲手柄 、手寫板、鍵盤等。但 HID 設備使用的是操作系統(tǒng)自帶的 HID 驅動程序，免去了驅動程序的編寫，加快了開發(fā)效率，因此一些簡單的 USB 設備，都喜歡枚舉成 HID 設備。HID 設備 是一種可以進行 人機交互操作的設備，在 USB 設備中占有重要地位， 可以輔助 計算機 進行各種