80C196單片機(jī)鼠標(biāo)接口程序設(shè)計實例

摘要：通過對鼠標(biāo)底層通信原理及協(xié)議的深入分析，探討了鼠標(biāo)在80C196單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用價值與可行性，并介紹了鼠標(biāo)接口軟件設(shè)計的原理及方法，給出了80C196單片機(jī)與Microsoft鼠標(biāo)的具體接口程序。關(guān)鍵詞：鼠標(biāo) 接口技術(shù) 軟件設(shè)計 接口程序 80C196單片機(jī)由于低格低、處理能力強，在信號分析、數(shù)據(jù)采集等很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在目標(biāo)系統(tǒng)中使用各種規(guī)格的液晶或CRT顯示器也越來越多。因此在這樣的單片機(jī)系統(tǒng)中引入鼠標(biāo)，將會方便操作，提高工作效率。鼠標(biāo)內(nèi)核本質(zhì)上是一個二維的角度或位移信號檢測裝置，耗電極少、可靠性高、價格低廉，可能在許多場合發(fā)揮作用。鼠標(biāo)與主機(jī)之間通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口進(jìn)行通信，信息傳送是單方向、無條件、無應(yīng)答連續(xù)進(jìn)行的。此外80C196的UART不直接支持鼠標(biāo)的接口協(xié)議，在程序設(shè)計中必須予以注意。本文主要探討80C196單片機(jī)與Microsoft兼容鼠標(biāo)接口程序的設(shè)計實現(xiàn)。 1 鼠標(biāo)信號發(fā)送協(xié)議與過程 鼠標(biāo)是一個功能高度集中的小型機(jī)電一體化系統(tǒng)。它首先將直線移轉(zhuǎn)換成角度位移，再轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，然后與按鈕狀態(tài)統(tǒng)一編碼，通過RS-232串口發(fā)出。鼠標(biāo)工作所需功率從RS-232串行接口的控制線上竊?。≒S/2、USB接口鼠標(biāo)除外）。當(dāng)鼠標(biāo)被拖動超過一個最小距離或某一按鈕被按下時，它按照規(guī)定的協(xié)議將移動距離和按鈕狀態(tài)通過一次或幾次信息發(fā)送到機(jī)；主機(jī)上的鼠標(biāo)驅(qū)動程序?qū)⑿畔⒆儞Q成鼠標(biāo)位置和按鈕狀態(tài)供其它程序模塊調(diào)用。每發(fā)生一次移動或按鈕狀態(tài)變化，鼠標(biāo)向上發(fā)送一次信息。通常一般鼠標(biāo)的分辨率為400DPI。理論上即沿著某一方向每拖動一英寸（一般速度），會產(chǎn)生400次信息發(fā)送過程。，如果拖動較快，則信息發(fā)送次數(shù)送減少，但所反映的總的移動距離仍然是400步。 各種串行接口鼠標(biāo)在物理層普遍采用標(biāo)準(zhǔn)的串行通信協(xié)議，波特率為1200bps。幀格式為7個數(shù)據(jù)位、2個停止位，無奇偶校驗位。上層協(xié)議則在此基礎(chǔ)上以十六進(jìn)制數(shù)形式直接發(fā)更新鼠標(biāo)信息，包括：初始化報告：移動方向、距離、按鈕狀態(tài)。其一般形式如表1所示。表1 鼠標(biāo)信息發(fā)送格式 序 號名 稱字串形式長 度意 義說 明1初始化報告4DH（"M"）1字節(jié)聲明初始化結(jié)束加電時發(fā)送一次2移動、按鈕P1、P2、P33字節(jié)反映按鈕狀態(tài)、移動方向和距離移動或按鈕操作時發(fā)送上述P1、P2、P3三個參數(shù)說明： P1_D7D6固定值01；D1D0=11本次鼠標(biāo)移動包含左右移動分量；D3D2=11本次鼠標(biāo)移動包含上下移動分量；D4=1目前鼠標(biāo)右鍵呈按下狀態(tài)；D5=1目前鼠標(biāo)左鍵呈按下狀態(tài)（D4D5=00則鍵呈釋放狀態(tài)）。P2_D7D6固定值00；其余六位表示一個有符號二進(jìn)制數(shù)，反映左右移動量，大于0為向右移動，小于0為向左移動。P3_D7D6固定值00；其余六位表示一個有符號二進(jìn)制數(shù)，反映上下移動量，大于0為向下移動，小于0為向上移動。 例如：[6CH 02H 3AH]（P1=6CH,P2=02H,P3=3AH）反饋出鼠標(biāo)向右移動了2個單位，向上移動了6個單位，目前左鍵按下。2 鼠標(biāo)接口程序設(shè)計 80C196系列單片機(jī)內(nèi)設(shè)RS-232收發(fā)器，但需要配置接口芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換?？紤]到鼠標(biāo)從串口竊取功率，接口芯片必須具有一定的驅(qū)動能力，而不能要用簡單的準(zhǔn)RS-232電平轉(zhuǎn)換器。這里采用MAX232E作為接口芯片。 圖1中左側(cè)為80C196單片機(jī)，P2.0（TXD）、P2.1（RXD）通過MAX232E形成滿足鼠標(biāo)要求的串行接口，包括生成標(biāo)準(zhǔn)RS-232C電平和提供電源供應(yīng)。圖1中最右邊為9針或24針標(biāo)準(zhǔn)串行接插件。由于鼠標(biāo)的電源供應(yīng)采用功率竊取方案，由DTR/RTS提供，這里為DTR加限流電阻防止對鼠標(biāo)造成傷害。RTS由MAX232E垢信號發(fā)送端提供，通過80C196的P2.0控制MAX232E的10腳（對應(yīng)的輸出腳為7腳）電平高低以改變7腳電位，使鼠標(biāo)可以接收來自RTS的控制命令，以實現(xiàn)鼠標(biāo)安裝與否的檢測。MAX232E的11腳（對應(yīng)的輸入腳為14腳）設(shè)備高電平以保證14腳電位為負(fù)RS-232電位，滿足鼠標(biāo)發(fā)送信號時的電平要求。 從鏈路層看，80C196串行接口的四種工作方式均不滿足鼠標(biāo)的幀格式要求；但其工作方式1（1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位）的總傳送位數(shù)與鼠標(biāo)（1位起始位、7個數(shù)據(jù)位、2個停止位）相同，均為10位。接收過程中80C196收到7個數(shù)據(jù)位后，將2個停止位中的第一個作為數(shù)據(jù)位裝入接收緩沖器的最高位，由于停止位在物理層是高電平，作為數(shù)據(jù)被接收后相當(dāng)于邏輯“0”；剩下的第二個停止位給好為80C196提供了有效的停止位。利用80C196的工作方式1完全可以保證正確接收鼠標(biāo)信息。 單片機(jī)起動后，通過鼠標(biāo)驅(qū)動模塊對鼠標(biāo)進(jìn)行初始化，即通過P2.0使RTS電平翻轉(zhuǎn)一次而令鼠標(biāo)發(fā)送初始化報告，以確認(rèn)鼠標(biāo)是否安裝。之后，鼠標(biāo)即可隨著拖動或按鈕操作向單片機(jī)發(fā)送動作信息，經(jīng)接口模塊釋放即可反應(yīng)鼠標(biāo)位置和按鈕狀態(tài)。 鼠標(biāo)接口模塊主要包括按鈕狀態(tài)識別和位置識別兩個部分。80C196將根據(jù)接收到的鼠標(biāo)信息不斷刷新鼠標(biāo)信息緩沖區(qū)。由于鼠標(biāo)事件間隔不確定，采用掃描方式但會浪費CPU時間，還可能因來不及處理而丟失信息。有效的處理方法是采用中斷方式接收，應(yīng)用模塊通過軟件接口獲得鼠標(biāo)信息。完整的鼠標(biāo)接口程序流程圖如圖2所示。在初始化階段，首先檢查鼠標(biāo)是否存在，根據(jù)結(jié)果設(shè)置標(biāo)志位，以備以后取鼠標(biāo)信息時判斷用；根據(jù)需要設(shè)定鼠標(biāo)初始化位置、按鈕原始狀態(tài)；最后設(shè)置串行接口參數(shù)（幀格式等）并開放鼠標(biāo)中斷。鼠標(biāo)發(fā)送信息時，第三個字節(jié)為一個完整的信息報告。但80C196每接收到一個字節(jié)，就產(chǎn)生一次中斷，然后根據(jù)當(dāng)前字節(jié)是否大于40H確定其性質(zhì)。若是信息報告的首字節(jié)，則還要進(jìn)一步通過有效性檢驗后保存；若不是首字節(jié)，則必須經(jīng)過一系列檢驗后保存起來。收到三個字節(jié)后立即進(jìn)行命令分析和執(zhí)行。具體處理過程可參看源程序。用戶模塊通過特定接口模塊（圖2（b））獲得鼠標(biāo)當(dāng)前位置和按鈕狀，并可通過進(jìn)位標(biāo)志C=0/1判斷鼠標(biāo)是否安裝。 下面是圖2、3程序流程圖如圖對應(yīng)的程序清單。該程序要求80C196單片機(jī)的工作頻率為12MHz；如果采有其它工作頻率，通過修改串行口的波特率設(shè)置參數(shù)以及延時程序的時間常數(shù)即可。 ； ；8098特殊功能寄存器預(yù)定義 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； ；通用寄存器預(yù)定義 RSEG AT ICH AX： DSW 1 DX： DSW 1 AL EQU AX：BYTE AH EQU （AX+1）：BYTE DL EQU DX：BYTE DH EQU （DX+1）：BYTE SCRNW EQU 640 ；顯示屏寬度 SCRNH EQU 480 ；顯示屏高度 ； ；變量區(qū) RSEG AT 20H M_X ：DSW 1 ；光標(biāo)X值 M_Y ：DSW 1 ：光標(biāo)Y值 M_BUF ：DSB 4 ；接收緩沖區(qū) M_P ： DSW 1 ；接收指針 BX ：DSW 1 LRB_OK：DSB 1 ；鼠標(biāo)狀態(tài) ；Bit7：存在，Bit5，左鍵，Bit4：右鍵 ； CSEG AT 2000H DCW INIT CSEG AT 200CH DCW SIOINT DCW INIT DCW 0 DCB 0，0，0，0，0，0 DCB 08DH DCB 000H DCB 027H，0FEH ； CSEG AT 2080H INIT：LD SP，#0100H ；設(shè)堆棧指針 LD M_X，#SCRNW/2；初始化指針 LD M_Y，#SCRNH/2 ANDB LRB_OK，#7CH LD M_P，#M_BUF CLRB INT_PEND ；清除中斷 LDB INT_MASK，#40H ；開串行中斷 LDB AL，SP_STAT ；清除RI/TI LDB SP_CON，#09H ；設(shè)串口模式 LDB BAUD_RT，#9BH ；1200，12MHz LDB BAUD_RT，#80H EI ANDB IOP2，#0FEH ；P2.2=0 LD AX，#8000H ；延遲200ms DLY0：DEC AX JNE DLY0 LDB AL，LRB_OK LBS AL，7，M_OK ANDB INT_MASK，#0BFH M_OK：NOP ； … … … ； ；清單二：取鼠標(biāo)消息， AL=鼠標(biāo)及按鈕狀態(tài)，BX=X，DX=Y GET_M:ANDB INT_MASK,#0BFH LDB AL，LRB_OK ；取鼠標(biāo)信息 LD BX，M_X LD DX，M_Y ORB INT_MASK，#40H RET ； ；清單三：串口中斷服務(wù)程序 SIOINT：PUSHF ；中斷服務(wù) PUSH AX LDB AL，SBUF LDB AH，SP_STAT JBS AL，6，ISB0 ；第一個字節(jié) CMP M_P，#M_BUF JNE SIO_1 SJMP C99 ；緩沖區(qū)空，出錯 SIO_1：CMP M_P，#M_BUF+2 JH C98 ；緩沖區(qū)滿，出錯 STB AL，[M_P]+ ；存儲收到字節(jié) CMP M_P，#M_BUF+3 JNE C99 LD M_P，#M_BUF ；已收到完整命令 GOLR：LDB AL，1[M_P] ；處理X方向位移 SHLB AL，#2 EXTB AL SHRA AX，#2 ADD M_X,AX CKL:CMP M_X,#0 JGE CKR CLR M_X CKR:CMP M_X ,#SCRNW JLT GOUD LD M_X,#SCRNW GOUD:LDB AL,2[M_P] ;處理Y方向位數(shù) SHLB AL，#2 EXTB AL SHRA AX，#2 ADD M_Y，AX CKU：CMP M_Y，#0 JGE CKD CLR M_Y CKD：CMP M_Y，#SCRNH JLT ELRUD LD M_Y，#SCRNH ELRUD：SJMP C98 ISB0：STB AL，M_BUF ANDB AL，#0FH CMPB AL，#03H JE C97 ;=X3H, CMPB AL,#0CH JE C97 ;=XCH CMPB AL，#0DH JNE C98 ；<>XDH ORB LRB_OK，#80H ；確認(rèn)鼠標(biāo)正常 C97：ANDB AL，M_BUF，#30H ANDB LRB_OK，#80H ORB LRB_OK，AL ；更新左右鍵狀態(tài) LD M_P，#M_BUF+1 SJMP C99 C98：LD M_P，#0000H C99：POP AX POPF RET ； END