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80C196单片机鼠标接口程序设计的实例
80C196单片机鼠标接口程序设计的实例 80C196单片机由于低格低、处理能力强,在信号分析、数据采集等很多领 域得到了广泛应用,在目标系统中使用各种规格的液晶或CRT显示器也越来越多。因此在这样的单片机系统中引入鼠标,将会方便操作,提高工作效率。鼠标内核本 质上是一个二维的角度或位移信号检测装置,耗电极少、可靠性高、价格低廉,可 能在许多场合发挥作用。鼠标与主机之间通过RS-232标准串行接口进行通信,信 息传送是单方向、无条件、无应答连续进行的。此外80C196的UART不直接支持 鼠标的接口协议,在程序设计中必须予以注意。本文主要探讨80C196单片机与 Microsoft兼容鼠标接口程序的设计实现。
1 鼠标信号发送协议与过程 鼠标是一个功能高度集中的小型机电一体化系统。它首先将直线移转换成 角度位移,再转变成数字量,然后与按钮状态统一编码,通过RS-232串口发出。鼠标 工作所需功率从RS-232串行接口的控制线上窃取(PS/2、USB接口鼠标除外)。当 鼠标被拖动超过一个最小距离或某一按钮被按下时,它按照规定的协议将移动距 离和按钮状态通过一次或几次信息发送到机;主机上的鼠标驱动程序将信息变换 成鼠标位置和按钮状态供其它程序模块调用。每发生一次移动或按钮状态变化, 鼠标向上发送一次信息。通常一般鼠标的分辨率为400DPI。理论上即沿着某一方 向每拖动一英寸(一般速度),会产生400次信息发送过程。,如果拖动较快,则信息发 送次数送减少,但所反映的总的移动距离仍然是400步。
各种串行接口鼠标在物理层普遍采用标准的串行通信协议,波特率为 1200bps。帧格式为7个数据位、2个停止位,无奇偶校验位。上层协议则在此基础 上以十六进制数形式直接发更新鼠标信息,包括:初始化报告:移动方向、距离、按 钮状态。其一般形式如表1所示。
表1 鼠标信息发送格式 序 号名 称字串形式长 度意 义说 明1初始化报告4DH("M")1字节声明初 始化结束加电时发送一次2移动、按钮P1、P2、P33字节反映按钮状态、移动方 向和距离移动或按钮操作时发送 上述P1、P2、P3三个参数说明:P1_D7D6固定值01;D1D0=11本次鼠标移动包含左右移动分量;D3D2=11本 次鼠标移动包含上下移动分量;D4=1目前鼠标右键呈按下状态;D5=1目前鼠标左 键呈按下状态(D4D5=00则键呈释放状态)。
P2_D7D6固定值00;其余六位表示一个有符号二进制数,反映左右移动量, 大于0为向右移动,小于0为向左移动。
P3_D7D6固定值00;其余六位表示一个有符号二进制数,反映上下移动量, 大于0为向下移动,小于0为向上移动。
例如:[6CH 02H 3AH](P1=6CH,P2=02H,P3=3AH)反馈出鼠标向右移动了2 个单位,向上移动了6个单位,目前左键按下。
2 鼠标接口程序设计 80C196系列单片机内设RS-232收发器,但需要配置接口芯片实现电平转换。
考虑到鼠标从串口窃取功率,接口芯片必须具有一定的驱动能力,而不能要用简单 的准RS-232电平转换器。这里采用MAX232E作为接口芯片。
图1中左侧为80C196单片机,P2.0(TXD)、P2.1(RXD)通过MAX232E形成满 足鼠标要求的串行接口,包括生成标准RS-232C电平和提供电源供应。图1中最右 边为9针或24针标准串行接插件。由于鼠标的电源供应采用功率窃取方案,由 DTR/RTS提供,这里为DTR加限流电阻防止对鼠标造成伤害。RTS由MAX232E垢 信号发送端提供 从链路层看,80C196串行接口的四种工作方式均不满足鼠标的帧格式要 求;但其工作方式1(1位起始位、8位数据位、1位停止位)的总传送位数与鼠标(1位 起始位、7个数据位、2个停止位)相同,均为10位。接收过程中80C196收到7个数 据位后,将2个停止位中的第一个作为数据位装入接收缓冲器的最高位,由于停止 位在物理层是高电平,作为数据被接收后相当于逻辑“0”;剩下的第二个停止位给 好为80C196提供了有效的停止位。利用80C196的工作方式1完全可以保证正确接 收鼠标信息。
单片机起动后,通过鼠标驱动模块对鼠标进行初始化,即通过P2.0使RTS电 平翻转一次而令鼠标发送初始化报告,以确认鼠标是否安装。之后,鼠标即可随着 拖动或按钮操作向单片机发送动作信息,经接口模块释放即可反应鼠标位置和按 钮状态。鼠标接口模块主要包括按钮状态识别和位置识别两个部分。80C196将根 据接收到的鼠标信息不断刷新鼠标信息缓冲区。由于鼠标事件间隔不确定,采用 扫描方式但会浪费CPU时间,还可能因来不及处理而丢失信息。有效的处理方法 是采用中断方式接收,应用模块通过软件接口获得鼠标信息。完整的鼠标接口程 序流程图如图2所示。在初始化阶段,首先检查鼠标是否存在,根据结果设置标志位, 以备以后取鼠标信息时判断用;根据需要设定鼠标初始化位置、按钮原始状态;最 后设置串行接口参数(帧格式等)并开放鼠标中断。鼠标发送信息时,第三个字节为 一个完整的信息报告。但80C196每接收到一个字节,就产生一次中断,然后根据当 前字节是否大于40H确定其性质。若是信息报告的首字节,则还要进一步通过有效 性检验后保存;若不是首字节,则必须经过一系列检验后保存起来。收到三个字节 后立即进行命令分析和执行。具体处理过程可参看源程序。用户模块通过特定接 口模块(图2(b))获得鼠标当前位置和按钮状,并可通过进位标志C=0/1判断鼠标是 否安装。
下面是图2、3程序流程图如图对应的程序清单。该程序要求80C196单片 机的工作频率为12MHz;如果采有其它工作频率,通过修改串行口的波特率设置参 数以及延时程序的时间常数即可。
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;8098特殊功能寄存器预定义 R0 EQU 00H:Word SBUD EQU 07H:Byte INT_MASK EQU 08H:Byte INT_PEND EQU 09H:Byte BAUD_RT EQU 0EH:Byte IOP2 EQU 10H:Byte SP_CON EQU 11H:Byte SP_STAT EQU 11H:Byte IOC1 EQU 16H:Byte SP EQU 18H:Word;
;通用寄存器预定义
