80C196單片機(jī)鼠標(biāo)接口程序設(shè)計(jì)實(shí)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(jià)值與可行性，并介紹了鼠標(biāo)接口軟件設(shè)計(jì)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(jì)接口程序
　　
　　80C196單片機(jī)由于低格低、處理能力強(qiáng)，在信號(hào)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(huì)方便操作，提高工作效率。鼠標(biāo)內(nèi)核本質(zhì)上是一個(gè)二維的角度或位移信號(hào)檢測裝置，耗電極少、可靠性高、價(jià)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(jì)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(jì)實(shí)現(xiàn)。
　　
　　1鼠標(biāo)信號(hào)發(fā)送協(xié)議與過程
　　
　　鼠標(biāo)是一個(gè)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(dòng)超過一個(gè)最小距離或某一按鈕被按下時(shí)，它按照規(guī)定的協(xié)議將移動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)一英寸（一般速度），會(huì)產(chǎn)生400次信息發(fā)送過程。，如果拖動(dòng)較快，則信息發(fā)送次數(shù)送減少，但所反映的總的移動(dòng)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(gè)數(shù)據(jù)位、2個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)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(bào)告：移動(dòng)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(hào)名稱字串形式長度意義說明1初始化報(bào)告4DH（'M'）1字節(jié)聲明初始化結(jié)束加電時(shí)發(fā)送一次2移動(dòng)、按鈕P1、P2、P33字節(jié)反映按鈕狀態(tài)、移動(dòng)方向和距離移動(dòng)或按鈕操作時(shí)發(fā)送
　　上述P1、P2、P3三個(gè)參數(shù)說明：
　　
　　P1_D7D6固定值01；D1D0=11本次鼠標(biāo)移動(dòng)包含左右移動(dòng)分量；D3D2=11本次鼠標(biāo)移動(dòng)包含上下移動(dòng)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(gè)有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，反映左右移動(dòng)量，大于0為向右移動(dòng)，小于0為向左移動(dòng)。
　　
　　P3_D7D6固定值00；其余六位表示一個(gè)有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，反映上下移動(dòng)量，大于0為向下移動(dòng)，小于0為向上移動(dòng)。
　　
　　例如：[6CH02H3AH]（P1=6CH,P2=02H,P3=3AH）反饋出鼠標(biāo)向右移動(dòng)了2個(gè)單位，向上移動(dòng)了6個(gè)單位，目前左鍵按下。
　　
　　
　　2鼠標(biāo)接口程序設(shè)計(jì)
　　
　　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(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。考慮到鼠標(biāo)從串口竊取功率，接口芯片必須具有一定的驅(qū)動(dòng)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(hào)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(shí)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(hào)時(shí)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(gè)數(shù)據(jù)位、2個(gè)停止位）相同，均為10位。接收過程中80C196收到7個(gè)數(shù)據(jù)位后，將2個(gè)停止位中的第一個(gè)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(gè)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(dòng)后，通過鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)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(bào)告，以確認(rèn)鼠標(biāo)是否安裝。之后，鼠標(biāo)即可隨著拖動(dòng)或按鈕操作向單片機(jī)發(fā)送動(dòng)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(shí)別和位置識(shí)別兩個(gè)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(huì)浪費(fèi)CPU時(shí)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(shí)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(shí)，第三個(gè)字節(jié)為一個(gè)完整的信息報(bào)告。但80C196每接收到一個(gè)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(bào)告的首字節(jié)，則還要進(jìn)一步通過有效性檢驗(yàn)后保存；若不是首字節(jié)，則必須經(jīng)過一系列檢驗(yàn)后保存起來。收到三個(gè)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(shí)程序的時(shí)間常數(shù)即可。
　　
　�。�
　　
　��；8098特殊功能寄存器預(yù)定義
　　
　　R0EQU00H：Word
　　
　　SBUDEQU07H：Byte
　　
　　INT_MASKEQU08H：Byte
　　
　　INT_PENDEQU09H:Byte
　　
　　BAUD_RTEQU0EH:Byte
　　
　　IOP2EQU10H:Byte
　　
　　SP_CONEQU11H:Byte
　　
　　SP_STATEQU11H:Byte
　　
　　IOC1EQU16H：Byte
　　
　　SPEQU18H：Word
　　
　��；
　　
　��；通用寄存器預(yù)定義
　　
　　RSEGATICH
　　
　　AX：DSW1
　　
　　DX：DSW1
　　
　　ALEQUAX：BYTE
　　
　　AHEQU（AX+1）：BYTE
　　
　　DLEQUDX：BYTE
　　
　　DHEQU（DX+1）：BYTE
　　
　　SCRNWEQU640；顯示屏寬度
　　
　　SCRNHEQU480；顯示屏高度
　　
　�。�
　　
　�。蛔兞繀^(qū)
　　
　　RSEGAT20H
　　
　　M_X：DSW1；光標(biāo)X值
　　
　　M_Y：DSW1：光標(biāo)Y值
　　
　　M_BUF：DSB4；接收緩沖區(qū)
　　
　　M_P：DSW1；接收指針
　　
　　BX：DSW1
　　
　　LRB_OK：DSB1；鼠標(biāo)狀態(tài)
　　
　　；Bit7：存在，Bit5，左鍵，Bit4：右鍵
　　
　��；
　　
　　CSEGAT2000H
　　
　　DCWINIT
　　
　　CSEGAT200CH
　　
　　DCWSIOINT
　　
　　DCWINIT
　　
　　DCW0
　　
　　DCB0，0，0，0，0，0
　　
　　DCB08DH
　　
　　DCB000H
　　
　　DCB027H，0FEH
　　
　��；
　　
　　CSEGAT2080H
　　
　　INIT：LDSP，#0100H；設(shè)堆棧指針
　　
　　LDM_X，#SCRNW/2；初始化指針
　　
　　LDM_Y，#SCRNH/2
　　
　　ANDBLRB_OK，#7CH
　　
　　LDM_P，#M_BUF
　　
　　CLRBINT_PEND；清除中斷
　　
　　LDBINT_MASK，#40H；開串行中斷
　　
　　LDBAL，SP_STAT；清除RI/TI
　　
　　LDBSP_CON，#09H；設(shè)串口模式
　　
　　LDBBAUD_RT，#9BH；1200，12MHz
　　
　　LDBBAUD_RT，#80H
　　
　　EI
　　
　　ANDBIOP2，#0FEH；P2.2=0
　　
　　LDAX，#8000H；延遲200ms
　　
　　DLY0：DECAX
　　
　　JNEDLY0
　　
　　LDBAL，LRB_OK
　　
　　LBSAL，7，M_OK
　　
　　ANDBINT_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=YGET_M:ANDBINT_MASK,#0BFH
　　
　　LDBAL，LRB_OK；取鼠標(biāo)信息
　　
　　LDBX，M_X
　　
　　LDDX，M_Y
　　
　　ORBINT_MASK，#40H
　　
　　RET
　　
　��；
　　
　�。磺鍐稳�：串口中斷服務(wù)程序
　　
　　SIOINT：PUSHF；中斷服務(wù)
　　
　　PUSHAX
　　
　　LDBAL，SBUF
　　
　　LDBAH，SP_STAT
　　
　　JBSAL，6，ISB0；第一個(gè)字節(jié)
　　
　　CMPM_P，#M_BUF
　　
　　JNESIO_1
　　
　　SJMPC99；緩沖區(qū)空，出錯(cuò)
　　
　　SIO_1：CMPM_P，#M_BUF+2
　　
　　JHC98；緩沖區(qū)滿，出錯(cuò)
　　
　　STBAL，[M_P]+；存儲(chǔ)收到字節(jié)
　　
　　CMPM_P，#M_BUF+3
　　
　　JNEC99
　　
　　LDM_P，#M_BUF；已收到完整命令
　　
　　GOLR：LDBAL，1[M_P]；處理X方向位移
　　
　　SHLBAL，#2
　　
　　EXTBAL
　　
　　SHRAAX，#2
　　
　　ADDM_X,AX
　　
　　CKL:CMPM_X,#0
　　
　　JGECKR
　　
　　CLRM_X
　　
　　CKR:CMPM_X,#SCRNW
　　
　　JLTGOUD
　　
　　LDM_X,#SCRNW
　　
　　GOUD:LDBAL,2[M_P];處理Y方向位數(shù)
　　
　　SHLBAL，#2
　　
　　EXTBAL
　　
　　SHRAAX，#2
　　
　　ADDM_Y，AX
　　
　　CKU：CMPM_Y，#0
　　
　　JGECKD
　　
　　CLRM_Y
　　
　　CKD：CMPM_Y，#SCRNH
　　
　　JLTELRUD
　　
　　LDM_Y，#SCRNH
　　
　　ELRUD：SJMPC98
　　
　　ISB0：STBAL，M_BUF
　　
　　ANDBAL，#0FH
　　
　　CMPBAL，#03H
　　
　　JEC97;=X3H,
　　
　　CMPBAL,#0CH
　　
　　JEC97;=XCH
　　
　　CMPBAL，#0DH
　　
　　JNEC98；<>XDH
　　
　　ORBLRB_OK，#80H；確認(rèn)鼠標(biāo)正常
　　
　　C97：ANDBAL，M_BUF，#30H
　　
　　ANDBLRB_OK，#80H
　　
　　ORBLRB_OK，AL；更新左右鍵狀態(tài)
　　
　　LDM_P，#M_BUF+1
　　
　　SJMPC99
　　
　　C98：LDM_P，#0000H
　　
　　C99：POPAX
　　
　　POPF
　　
　　RET
　　
　��；
　　
　　END
　　
　　
　　
　　
　　
　　

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