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USB键盘特殊功能键的实现

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作者:南开大学信息技术科学学院 李国峰 梁科 郭杰辰 王锦 天津中晶微电子有限公司 马世亮时间:2006-10-18来源:电子产品世界

摘要: 本文较为详尽地介绍了在USB多媒体键盘系统中,特殊功能键的实现方法。

关键词: 通用串行总线;系统特殊功能键;用户特殊功能键;报告描述符

引言

随着计算机接口技术的日新月异,传统的PS2键盘已不再对市场形成垄断,USB键盘正在逐渐扩大市场占有率。与此同时,USB键盘也在不断完善自身的功能,由于传统的107键结构键盘已无法满足用户的需要,所以带有特殊功能键的USB多媒体键盘也就应运而生。

USB

USB接口具有如下优点:即插即用(Plug and Play)的特性,并具有自动检测的功能;可扩充到127个设备,支持热插拔,无需关闭系统电源;最高可达480Mbps传输速率(USB2.0协议支持,USB1.1协议最大支持12Mbps),可满足大多数设备的传输使用需要。

USB的数据传输共有四种类型:(1)控制传输;(2)中断传输;(3)批量传输;(4)同步传输。在USB键盘中只用到控制传输和中断传输。所有的USB设备,必须通过系统列举才可以正常使用。USB协议规定几种必需的描述符:设备描述符,配置描述符,接口描述符,端点描述符,HID描述符和报告描述符,键盘设备列举的过程,是设备根据自身的具体实际把描述符按主机要求的顺序和格式,通过D+和D-两路差分数据线,发送给主机的根集线器。列举成功后,设备管理器中显示此设备为人体学输入设备[1]。列举简单流程如图1所示。

图1  设备列举流程图

报告描述符

一个USB多媒体键盘,共包含三种按键:普通按键,系统特殊功能键和用户特殊功能键,其中系统特殊功能键有Sleep、Power和Wakeup三个,用户特殊功能键较多,常用的有www, Mail , My Computer等。在USB列举中,对键盘的特殊功能键的描述,主要是通过键盘的报告描述符(表1,表2)来实现的,即按照USB协议[2]的要求,将给定的报告描述符发送给主机,主机通过分析接收到的报告描述符,判断出键盘的按键信息,然后实现对按键的响应。下面给出列举的报告描述符并详细说明。

描述符中0980表示其下的描述符是关于系统特殊功能键,定义头字节为02,第二个字节表示键值信息,报告数值为3,表示有三个不同的健值需要发送。发送时,第二字节每位从低位到高位顺序置1,以表示不同键值,向主机发送的数据如下:
POWER:
00000010 00000001 即02 01
SLEEP:
00000010 00000010 即02 02
WAKEUP:
00000010 00000100 即02 04
当按键抬起时,向主机发送零帧:即02 00

报告描述符中050c,0901表示以下是用户特殊功能键,定义字头是03,报告长度为8,需要8位即一个字节来表示所有的键值信息。不同的键值,是通过对字节从低到高的8位顺序置1来表示,对于我们的报告描述符,按键PLAY/PAUSE送入主机的键值应为:    00000011 00000001 即03 01

以下列举三个常用按键按下时键盘向主机发送的键值:

WWW:  报告描述符中第六个,送入主机的键值应把第六位置1,即:
00000011 00100000  即03 20 

SEARCH: 报告描述符中第五个,送入主机的键值应把第五位置1,即:
00000011 00010000  即03 10 

MAIL:  报告描述符中第二个,送入主机的键值应把第二位置1,即:
00000011 00000010  即03 02

当按键抬起时,向主机发送零帧:   即03 00

系统方案

我们使用Altera公司1K100QC208芯片作为系统的核心芯片,实现键盘扫描,编码,USB接口以及整体系统控制的功能,配以Philips公司的P11A芯片,作为USB设备的和主机之间的 transceiver,外加一个改装后的带特殊功能键的键盘,组成USB带特殊功能键的键盘系统(图2)。

图2  系统实现

结语

通过以上方案,我们按照USB协议规定和主机通信,实现了USB多媒体键盘特殊功能键部分的功能。

参考文献:

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



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