基于USB无线触摸鼠标板设计方案

　　摘要：针对一种基于USB的无线触摸鼠标板的设计与实现方法，给出了较为详细的设计和实现过程。该设计结合了USB和无线设备的优点，将手持端的鼠标触摸板控制信息通过无线发送到接收端并通过USB接口与主机PC实现交互通信。整个系统主要由PIC16FB77A单片机，PDIUSBDl2芯片，CC2420无线模块，PS/2鼠标触摸板实现。

　　随着IT技术的发展，多媒体教学已经在学校得到广泛的应用。但传统的多媒体教学存在互动性不强等缺点，不利于师生的交流和沟通，基于这种情况，我们设计和实现了一种基于USB的无线触摸鼠标板，使得教师在学生座位旁依然可以像站在讲台那样自由控制电脑。

　　1系统组成

　　本系统可以大致分为两个部分，其中一端是手持设备终端，提供PS/2接口供鼠标触摸板接入使用；另一端是PC接入端，通过USB接口与主机相连，二者之间通过无线传输协议联系在一起。整体构架图如图1所示。

　　

　　图1整体构架图

　　因为设计所选用的CC2420集成了发送和接收功能在同一芯片中，故在手持终端和接入设备部分的无线收发器可复用同一模块，无需重新设计。而在PC端，为了实现设计的普遍适用性以及即插即用的特性，对接人设备采用了HID类设计从而使PC端无需增加任何软件，即可使用操作系统提供的设备驱动程序。

　　本设计的实验开发板由笔者自行设计实现，不仅包括了本设计所需要的功能，还有调试功能以及扩展功能，供日后有需要时使用。

　　2 硬件设计与实现

　　2.1手持端硬件设计与实现

　　在手持端，主要包括的模块有MCU控制模块，无线发送模块，PS/2接口模块和调试模块等。各模块的功能示意图如图2所示：

　　

　　图2手持端模块图

　　2.1.1 MCU PIC整体控制模块

　　MCU控制着整个系统的运行，包括软件的触发、运行，以及各个部分的协调工作。整个系统的软件都是存储并运行在MCU当中，在触摸板事件响应方面采用的是中断触发。而PS/2接口实际上只需两条IO线，也就是说其只占用了MCU两个管脚资源，其中一个为普通IO口，另一个则是中断口，考虑到中断12的可能冲突，可以通过跳线方式自行选择。在CC2420方面，亦采用电平跳变中断检测其SFD及FIFOP的中断请求，而其数据通信则是使用芯片集成的SPI接口中的RCA（SO）、RC5（si）、rico（CS-N）、RC3（SCK）等4条线来实现。

　　2.1.2串口模块

　　由于USB的数据信息在其未被主机正确识别之前无法得到，并且在无线传输方面也需将数据及控制信息等传回主机以供调试，所以在开发板上另外设计一个串口调试模块，方便设计过程中的调试需要。

　　RS232规范使用12V供电，而开发板上使用的电压为3.3V，这样如果直接将数据线直接连到RS232接口上会将实验板上的元件烧毁。为了实现不同电压之间的连接，采用了RS232电平转换芯片MAX3232.利用这个芯片我们可将12V电压的数据传输转换为3V，这样就可以达到将数据与主机进行交互的目的。在数据传输线路上，由于PICl6F877A内置了串口接口，所以只需使用RC6、RC7这两根线就可以实现数据的传输，经过MAX3232的电平变换到达主机。

　　2.1.3无线传输模块

　　考虑到工艺问题，靠手工无法完成，所以采用模块购买的方式来获得CC2420的使用，购买的模块仅有非常简单的外围器件，以及12根控制引脚外引（包括电源和地），这样我们就可以通过MCU利用这12根引脚控制CC2420的工作了。根据该模块的外接引脚，在实际的电路设计中设计了一个两排12根线的接口，可以直接接到MCU控制接口，因为MCU和CC2420都是采用3.3V的电压，所以不会有电压过高的问题。

　　在CC2420的电路设计过程中发现，对于控制引脚SFD、FIFOP这两个用于检测中断接受数据的接口尤其重要，如果在这两条线路出现了干扰的话，在软件的实现方面将产生很多不必要的软件开销，例如去除干扰等。所以在PCB设计的时候要对这两条线加宽，不要横跨电源和地，这样会产生很大的干扰。