USB鍵盤特殊功能鍵的實(shí)現(xiàn)

摘要： 本文較為詳盡地介紹了在USB多媒體鍵盤系統(tǒng)中，特殊功能鍵的實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞： 通用串行總線；系統(tǒng)特殊功能鍵；用戶特殊功能鍵；報(bào)告描述符

引言

隨著計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的日新月異，傳統(tǒng)的PS2鍵盤已不再對(duì)市場(chǎng)形成壟斷，USB鍵盤正在逐漸擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。與此同時(shí)，USB鍵盤也在不斷完善自身的功能，由于傳統(tǒng)的107鍵結(jié)構(gòu)鍵盤已無法滿足用戶的需要，所以帶有特殊功能鍵的USB多媒體鍵盤也就應(yīng)運(yùn)而生。

USB

USB接口具有如下優(yōu)點(diǎn)：即插即用(Plug and Play)的特性，并具有自動(dòng)檢測(cè)的功能；可擴(kuò)充到127個(gè)設(shè)備，支持熱插拔，無需關(guān)閉系統(tǒng)電源；最高可達(dá)480Mbps傳輸速率(USB2.0協(xié)議支持，USB1.1協(xié)議最大支持12Mbps)，可滿足大多數(shù)設(shè)備的傳輸使用需要。

USB的數(shù)據(jù)傳輸共有四種類型：(1)控制傳輸；(2)中斷傳輸；(3)批量傳輸；(4)同步傳輸。在USB鍵盤中只用到控制傳輸和中斷傳輸。所有的USB設(shè)備，必須通過系統(tǒng)列舉才可以正常使用。USB協(xié)議規(guī)定幾種必需的描述符：設(shè)備描述符，配置描述符，接口描述符，端點(diǎn)描述符，HID描述符和報(bào)告描述符，鍵盤設(shè)備列舉的過程，是設(shè)備根據(jù)自身的具體實(shí)際把描述符按主機(jī)要求的順序和格式，通過D+和D-兩路差分?jǐn)?shù)據(jù)線，發(fā)送給主機(jī)的根集線器。列舉成功后，設(shè)備管理器中顯示此設(shè)備為人體學(xué)輸入設(shè)備[1]。列舉簡(jiǎn)單流程如圖1所示。

圖1  設(shè)備列舉流程圖

報(bào)告描述符

一個(gè)USB多媒體鍵盤，共包含三種按鍵：普通按鍵，系統(tǒng)特殊功能鍵和用戶特殊功能鍵，其中系統(tǒng)特殊功能鍵有Sleep、Power和Wakeup三個(gè)，用戶特殊功能鍵較多，常用的有www, Mail , My Computer等。在USB列舉中，對(duì)鍵盤的特殊功能鍵的描述，主要是通過鍵盤的報(bào)告描述符(表1，表2)來實(shí)現(xiàn)的，即按照USB協(xié)議[2]的要求，將給定的報(bào)告描述符發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)通過分析接收到的報(bào)告描述符，判斷出鍵盤的按鍵信息，然后實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的響應(yīng)。下面給出列舉的報(bào)告描述符并詳細(xì)說明。

描述符中0980表示其下的描述符是關(guān)于系統(tǒng)特殊功能鍵，定義頭字節(jié)為02，第二個(gè)字節(jié)表示鍵值信息，報(bào)告數(shù)值為3，表示有三個(gè)不同的健值需要發(fā)送。發(fā)送時(shí)，第二字節(jié)每位從低位到高位順序置1，以表示不同鍵值，向主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)如下：
POWER:
00000010 00000001 即02 01
SLEEP:
00000010 00000010 即02 02
WAKEUP:
00000010 00000100 即02 04
當(dāng)按鍵抬起時(shí)，向主機(jī)發(fā)送零幀：即02 00

報(bào)告描述符中050c,0901表示以下是用戶特殊功能鍵，定義字頭是03，報(bào)告長(zhǎng)度為8，需要8位即一個(gè)字節(jié)來表示所有的鍵值信息。不同的鍵值，是通過對(duì)字節(jié)從低到高的8位順序置1來表示，對(duì)于我們的報(bào)告描述符，按鍵PLAY/PAUSE送入主機(jī)的鍵值應(yīng)為：    00000011 00000001 即03 01

以下列舉三個(gè)常用按鍵按下時(shí)鍵盤向主機(jī)發(fā)送的鍵值：

WWW：  報(bào)告描述符中第六個(gè)，送入主機(jī)的鍵值應(yīng)把第六位置1，即：
00000011 00100000  即03 20 

SEARCH: 報(bào)告描述符中第五個(gè)，送入主機(jī)的鍵值應(yīng)把第五位置1，即：
00000011 00010000  即03 10 

MAIL：  報(bào)告描述符中第二個(gè)，送入主機(jī)的鍵值應(yīng)把第二位置1，即：
00000011 00000010  即03 02

當(dāng)按鍵抬起時(shí)，向主機(jī)發(fā)送零幀：   即03 00

系統(tǒng)方案

我們使用Altera公司1K100QC208芯片作為系統(tǒng)的核心芯片，實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描，編碼，USB接口以及整體系統(tǒng)控制的功能，配以Philips公司的P11A芯片，作為USB設(shè)備的和主機(jī)之間的 transceiver，外加一個(gè)改裝后的帶特殊功能鍵的鍵盤,組成USB帶特殊功能鍵的鍵盤系統(tǒng)(圖2)。

圖2  系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

結(jié)語

通過以上方案，我們按照USB協(xié)議規(guī)定和主機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)了USB多媒體鍵盤特殊功能鍵部分的功能。

參考文獻(xiàn)：

1.  “Universal Serial Bus Specification Revision 1.1”，1998
2.  “Device Class Definition for Human Interface Devices(HID)”，2001