iMouse多功能空中鼠標

　　引言

　　目前，計算機已經在相當多的家庭中實現普及，成為了普通家電的一員。同時，計算機也從先前的科學計算、辦公等功能更多地向多媒體、娛樂功能轉移，成為家庭的多媒體娛樂中心。在這種背景下，一系列相關的計算機外延產品也相繼出現。比如電腦分身卡，這種產品可以使兩個以上用戶同時使用同一臺電腦，或者使書房的電腦同時也成為家庭中的多媒體娛樂中心。您只需躺在大廳的沙發上對著大屏幕液晶，及高保真環繞音響，就能體驗真正的高清影音生活;或者您可以躺在床上就可以欣賞電影大片或玩一些小游戲。

　　在這樣的應用中，現在的計算機輸入設備就顯得過時了。目前最重要的一個計算機輸入設備――鼠標，無論是先前的機械式的，還是當前主流的光電式的，都不能離開一個桌面的使用環境。當我們躺在大廳的沙發上或躺在床上享受電腦的強大娛樂功能時，并不希望還得為手中的鼠標找一個平坦且反光度適合的桌面。同時，隨著像wii這樣的游戲控制器的流行，人們已經不能滿足于拿著傳統鼠標在桌上劃來劃去這樣的游戲體驗，對“空中鼠標”這樣靈活、方便、趣味的輸入設備的需求逐漸形成。

　　本文設計項目就是開發這樣一個可以離開桌面，真正在空中使用的一款鼠標產品。

　　系統方案

　　此系統的電路原理如圖1所示。電路可分為空中鼠標主體電路與接收電路兩個部分，主體電路由兩節7號電池進行供電，而接收電路由USB總線進行供電。主體電路為時代民芯公司的MXT8051控制器為核心，實時獲取MEMS加速度傳感器與各個按鍵以及滾輪的狀態信息，通過信號處理技術進行處理后，整合成符合HID報告規范的數據包格式，傳送給無線射頻系統模塊。無線射頻模塊再通過一定的通訊協議發送給空中鼠標接收電路。接收電路接收到有效的數據包后，通過USB接口將HID報告送到計算機，完成鼠標的一次輸入過程。

　　同時，MXT8051也控制一些LED，指示鼠標的狀態，也使鼠標更加美觀。

　　硬件系統設計

　　從上面的介紹中，可以把整個硬件系統細分為以下幾個主要模塊：鼠標主體電路控制模塊、MEMS運動傳感器模塊、無線收發模塊和USB電路模塊。各個模塊之間相互配合工作。下面，將對各個模塊逐一進行介紹。

　　主體電路控制模塊

　　主體電路的控制模塊以MXT8051微控制器為核心。MXT8051是北京時代民芯科技有限公司近期推出的一款高性能8位MCU，以高速單指令周期 8051 為核心。電路擁有豐富的外設，包括 PWM、UART、WDT，Timer 等，大容量存儲器，內嵌 32Kx8 可在線編程 flash，10 位 AD，8 位 DA，若干OP，36x4 LCD driver、POR、LDO 以及可編程增益放大器(PGA)等模擬電路。電路集成片上調試系統，通過標準JTAG接口，快速診斷復雜 SoC，該調試系統具有不占用任何硬件資源可進行全速和單步運行、支持硬件斷點、軟件斷點、以及觀察內部特殊功能寄存器、程序指針和內部 RAM 等功能。

　　本系統中，使用GPIO口來捕捉按鍵狀態。用外部中斷計數滾輪轉動，并同時用GPIO口判斷轉動的方向。MXT8051控制器中并沒有SPI接口，這里，使用軟件模擬的方法來獲得SPI接口，驅動MEMS芯片和CC2400。MXT8051控制器提供了3路PWM輸出，這里采用這3路PWM輸出驅動3個LED，用以指示鼠標的狀態。此部分電路如圖2所示。