基于Agilent ADNK - 6003的光學(xué)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)指南

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，鼠標(biāo)作為計(jì)算機(jī)的重要外設(shè)，其性能和設(shè)計(jì)不斷發(fā)展。本文將詳細(xì)介紹基于Agilent ADNK - 6003的光學(xué)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)，涵蓋硬件、固件等多個(gè)方面，為電子工程師提供全面的設(shè)計(jì)參考。

文件下載：ADNK-6003.pdf

一、設(shè)計(jì)概述

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本設(shè)計(jì)旨在構(gòu)建一個(gè)經(jīng)濟(jì)高效的USB - PS/2光學(xué)鼠標(biāo)，使用Cypress Semiconductor CY7C63743 - PXC USB微控制器和Agilent ADNS - 6000光學(xué)傳感器。

1.2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與接口

通用串行總線（USB）是計(jì)算機(jī)與鼠標(biāo)、鍵盤等外設(shè)之間的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行接口。本設(shè)計(jì)支持USB和PS/2兩種協(xié)議，能為不同需求的用戶提供選擇。

二、硬件設(shè)計(jì)

2.1 核心芯片

• CY7C63743 - PXC：這是一款8位RISC微控制器，集成了USB串行接口引擎（SIE）。它具有內(nèi)置時(shí)鐘振蕩器和定時(shí)器，每個(gè)I/O線還配備可編程驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度和上拉電阻，能以最少的外部組件和固件實(shí)現(xiàn)高性能、低成本的人機(jī)接口計(jì)算機(jī)外設(shè)。
• ADNS - 6000：作為主要的導(dǎo)航引擎，包含圖像采集系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理器、雙通道正交輸出和四線串行端口。它能提供出色的跟蹤精度，可通過SPI端口進(jìn)行靈活編程，還具備自動(dòng)幀率功能（1000fps至6400fps），能在傳統(tǒng)LED技術(shù)難以跟蹤的表面（如光滑表面）上實(shí)現(xiàn)良好的跟蹤效果。

2.2 硬件架構(gòu)

• 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)：X和Y方向的運(yùn)動(dòng)通過光學(xué)傳感器檢測(cè)，Z輪運(yùn)動(dòng)則通過一組輸出正交信號(hào)的光學(xué)傳感器檢測(cè)。
• 按鈕設(shè)計(jì)：鼠標(biāo)按鈕作為標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)連接，由微控制器內(nèi)部的上拉電阻上拉。當(dāng)用戶按下按鈕時(shí)，開關(guān)閉合，引腳被拉低至地，低電平狀態(tài)表示按鈕被按下。
• USB和PS/2連接：CY7C63743 - PXC的配置寄存器可在SIE和手動(dòng)控制之間切換D +和D -引腳的控制，使固件能動(dòng)態(tài)配置為USB或PS/2鼠標(biāo)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)線共享，無需額外的GPIO引腳用于PS/2操作。

三、固件設(shè)計(jì)

3.1 固件文件

固件采用Cypress匯編語言編寫，主要文件包括：

• 637xx.inc：CY7C63743PXC I/O寄存器定義。
• adns - 6000.asm：主鼠標(biāo)固件。
• macros.inc：通用宏。
• ps2.inc：PS/2接口常量。
• usb.inc：USB接口常量。
• adns - 6000_srom_25.inc：SROM固件。

3.2 功能函數(shù)

3.2.1 通用函數(shù)

• GetMouseType：用于確定鼠標(biāo)的接口類型（USB或PS/2）。
• SPIInit：?jiǎn)⒂肧PI接口，將CY7C63743 - PXC配置為主設(shè)備，驅(qū)動(dòng)P0.7上的串行時(shí)鐘。
• SensorReset：通過在RESET引腳產(chǎn)生脈沖來復(fù)位串行接口和ADND - 6000內(nèi)部寄存器。
• LoadSROM：將SROM固件加載到ADNS6000光學(xué)傳感器中。
• AdjustLASER：校準(zhǔn)激光功率至506uW，確保符合1類眼睛安全標(biāo)準(zhǔn)。
• ProcessButtons：檢測(cè)按鈕狀態(tài)的變化，并在消抖定時(shí)器到期后確認(rèn)新的按鈕狀態(tài)。
• ReadProcessOptics：獲取X、Y和Z輪的運(yùn)動(dòng)信息。

3.2.2 USB函數(shù)

• usbMain：初始化USB相關(guān)參數(shù)，啟用VREG以向主機(jī)發(fā)出鼠標(biāo)已連接的信號(hào)。
• usbTaskLoop：在無限循環(huán)中等待事件處理，調(diào)用ProcessButtons和ReadProcessOptics函數(shù)獲取運(yùn)動(dòng)和按鈕信息，并將數(shù)據(jù)加載到端點(diǎn)1緩沖區(qū)發(fā)送給主機(jī)。
• ep0SetupReceived、ep0InReceived、ep0OutReceived：分別處理端點(diǎn)0的SETUP、IN和OUT數(shù)據(jù)包。
• setDeviceConfiguration、setDeviceAddress、getDescriptor等：處理各種USB請(qǐng)求。

3.2.3 PS/2函數(shù)

• PS2Main：初始化PS/2相關(guān)參數(shù)，發(fā)送BAT代碼給主機(jī)。
• PS2TaskLoop：在無限循環(huán)中等待事件處理，獲取運(yùn)動(dòng)和按鈕信息并發(fā)送給主機(jī)。
• PS2BAT：延遲500毫秒后發(fā)送初始化字符串進(jìn)行PS/2基本保證測(cè)試。
• PS2SendResponseByte、PS2Send、PS2Receive等：處理PS/2協(xié)議的發(fā)送和接收。

四、系統(tǒng)要求與操作

4.1 系統(tǒng)要求

PC需使用Windows 95/98/NT/2000操作系統(tǒng)，具備PS/2端口，并加載標(biāo)準(zhǔn)3按鈕USB鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)。

4.2 操作模式

• PS/2模式：關(guān)閉PC，將鼠標(biāo)的PS/2連接器插入PC的PS/2端口，然后開啟PC。
• USB模式：支持熱插拔，無需關(guān)閉PC即可插拔鼠標(biāo)。

五、其他注意事項(xiàng)

5.1 激光安全

ADNS - 6000和相關(guān)組件需符合IEC 60825 - 1的1類眼睛安全要求。制造商應(yīng)進(jìn)行測(cè)試以驗(yàn)證眼睛安全性，同時(shí)需根據(jù)激光二極管的bin號(hào)設(shè)置合適的電阻Rbin，并對(duì)LP_CFG0和LP_CFG1寄存器進(jìn)行適當(dāng)編程。

5.2 組件信息

設(shè)計(jì)套件包含ADNS - 6000傳感器、ADNS - 6120鏡頭、ADNS - 6220激光組件夾、ADNV - 6330激光二極管等組件，每個(gè)組件都有相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊(cè)可供參考。

六、總結(jié)

通過本文的介紹，我們?cè)敿?xì)了解了基于Agilent ADNK - 6003的光學(xué)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)。從硬件的核心芯片選擇到固件的功能實(shí)現(xiàn)，再到系統(tǒng)的操作和安全注意事項(xiàng)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都緊密相連。電子工程師在進(jìn)行類似設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需求對(duì)硬件和固件進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更好的性能和用戶體驗(yàn)。你在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。