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80C196單片機鼠標接口程序設計實例
摘要：通過對鼠標底層通信原理及協(xié)議的深入分析，探討了鼠標在80C196單片機系統(tǒng)中的應用價值與可行性，并介紹了鼠標接口軟件設計的原理及方法，給出了80C196單片機與Microsoft鼠標的具體接口程序。關鍵詞：鼠標接口技術(shù)軟件設計接口程序
80C196單片機由于低格低、處理能力強，在信號分析、數(shù)據(jù)采集等很多領域得到了廣泛應用，在目標系統(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系統(tǒng)中引入鼠標，將會方便操作，提高工作效率。鼠標內(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。鼠標與主機之間通過RS-232標準串行接口進行通信，信息傳送是單方向、無條件、無應答連續(xù)進行的。此外80C196的UART不直接支持鼠標的接口協(xié)議，在程序設計中必須予以注意。本文主要探討80C196單片機與Microsoft兼容鼠標接口程序的設計實現(xiàn)。
1鼠標信號發(fā)送協(xié)議與過程
鼠標是一個功能高度集中的小型機電一體化系統(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接口鼠標除外）。當鼠標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；主機上的鼠標驅(qū)動程序?qū)⑿畔⒆儞Q成鼠標位置和按鈕狀態(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，鼠標向上發(fā)送一次信息。通常一般鼠標的分辨率為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。
各種串行接口鼠標在物理層普遍采用標準的串行通信協(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)議則在此基礎上以十六進制數(shù)形式直接發(fā)更新鼠標信息，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本次鼠標移動包含左右移動分量；D3D2=11本次鼠標移動包含上下移動分量；D4=1目前鼠標右鍵呈按下狀態(tài)；D5=1目前鼠標左鍵呈按下狀態(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：[6CH02H3AH]（P1=6CH,P2=02H,P3=3AH）反饋出鼠標向右移動了2個單位，向上移動了6個單位，目前左鍵按下。
2鼠標接口程序設計
80C196系列單片機內(nèi)設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，P2.0（TXD）、P2.1（RXD）通過MAX232E形成滿足鼠標要求的串行接口，包括生成標準RS-232C電平和提供電源供應。圖1中最右邊為9針或24針標準串行接插件。由于鼠標的電源供應采用功率竊取方案，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（對應的輸出腳為7腳）電平高低以改變7腳電位，使鼠標可以接收來自RTS的控制命令，以實現(xiàn)鼠標安裝與否的檢測。MAX232E的11腳（對應的輸入腳為14腳）設備高電平以保證14腳電位為負RS-232電位，滿足鼠標發(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（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信息。
單片機起動后，通過鼠標驅(qū)動模塊對鼠標進行初始化，即通過P2.0使RTS電平翻轉(zhuǎn)一次而令鼠標發(fā)送初始化報告，以確認鼠標是否安裝。之后，鼠標即可隨著拖動或按鈕操作向單片機發(fā)送動作信息，經(jīng)接口模塊釋放即可反應鼠標位置和按鈕狀態(tài)。
鼠標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)接收到的鼠標信息不斷刷新鼠標信息緩沖區(qū)。由于鼠標事件間隔不確定，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，應用模塊通過軟件接口獲得鼠標信息。完整的鼠標接口程序流程圖如圖2所示。在初始化階段，首先檢查鼠標是否存在，根據(jù)結(jié)果設置標志位，以備以后取鼠標信息時判斷用；根據(jù)需要設定鼠標初始化位置、按鈕原始狀態(tài)；最后設置串行接口參數(shù)（幀格式等）并開放鼠標中斷。鼠標發(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））獲得鼠標當前位置和按鈕狀，并可通過進位標志C=0/1判斷鼠標是否安裝。
下面是圖2、3程序流程圖如圖對應的程序清單。該程序要求80C196單片機的工作頻率為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
��；
�。煌ㄓ眉拇嫫黝A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
��；
；變量區(qū)
RSEGAT20H
M_X：DSW1；光標X值
M_Y：DSW1：光標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：取鼠標消息，
AL=鼠標及按鈕狀態(tài)，BX=X，DX=YGET_M:ANDBINT_MASK,#0BFH
LDBAL，LRB_OK；取鼠標信息
LDBX，M_X
LDDX，M_Y
ORBINT_MASK，#40H
RET
�。�
��；清單三：串口中斷服務程序
SIOINT：PUSHF；中斷服務
PUSHAX
LDBAL，SBUF
LDBAH，SP_STAT
JBSAL，6，ISB0；第一個字節(jié)
CMPM_P，#M_BUF
JNESIO_1
SJMPC99；緩沖區(qū)空，出錯
SIO_1：CMPM_P，#M_BUF+2
JHC98；緩沖區(qū)滿，出錯
STBAL，[M_P]+；存儲收到字節(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；確認鼠標正常
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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